A részecskegyorsítók bekerültek a mainstream médiába — amikor a CERN nagy Hadronütköztetője (LHC) öt új barionot fedezett fel “a szemünk láttára”, ez elég volt ahhoz, hogy világszerte címlapokra kerüljön. Amit azonban gyakran kihagynak, az néhány alapvető tudomány a részecskegyorsító funkciók mögött, hogyan fejlődtek az évek során, és mi jöhet ezután ezeknek a nagy sebességű szubatomi zúzóknak.

rövid története annak, hogy a kis dolgok valóban (nagyon) gyorsan mennek

a részecskegyorsítók elektromos mezők segítségével gyorsítják a részecskecsoportokat nagy sebességre. Két alapmodell létezik-lineáris és kör alakú -, és mindkettő rendkívül hideg, tiszta vákuumcsöveket igényel, amelyek lehetővé teszik a részecskék interferencia nélküli gyorsulását, és lehetővé teszik az elektromágnesek számára, hogy irányítsák és fókuszálják a részecskesugarat. Eddig a tudósok a fénysebesség 0,99997-szeresére növelték a részecskéket, mielőtt fémfóliába vagy más tárgyakba zúzták őket, és rögzítették az eredményeket.

amint azt a Symmetry magazin megjegyezte, az első modern körgyorsítót 1930-ban hozták létre, átmérője kevesebb, mint öt hüvelyk volt. Egy évvel később Ernest Lawrence és M. Stanley Livingston létrehozott egy 11 hüvelykes gyorsítót. Hasonlítsa össze ezt a CERN kör alakú LHC-vel, amely öt mérföld (nyolc kilométer) átmérőjű, vagy a SLAC National Accelerator Laboratory lineáris gyorsítójával, amely majdnem két mérföld (körülbelül három kilométer) hosszú. A gyorsítók már jelentősen hozzájárultak az emberi fejlődéshez-néhányat a félvezetőkben használt anyagtulajdonságok vagy műanyagok módosítására vagy az ízületek megkeményedésére használnak, míg másokat erősen töltött részecskék előállítására használnak orvosi kezelésre vagy a rakomány nemzetbiztonsági célú ellenőrzésére.

érdekes eredmények

az új részecskék felfedezésével együtt a gyorsítók kvark-gluon plazma előállítására is használhatók (7-nél.2 billió Fahrenheit fok), amelyről úgy gondolják, hogy uralta az univerzum korai pillanatait, és olyan forró, hogy még a kvark kötések is megszakadnak. A részecskéknek a fénysebesség közelébe való tolása egyedi eredményeket hoz létre: mindkettő hatékony tömeget nyer, és lassabban tapasztalja meg az időt a részecskegyorsítón kívüli megfigyelőkhöz képest. Ez látható a PI mezonok élettartama alatt, amelyek általában másodperc milliomod részében szétesnek. Nagy sebességre gyorsítva azonban ezek a részecskék sokkal hosszabb ideig létezhetnek, ami arra utal, hogy valószínűleg lassabb relatív időkeretet tapasztalnak.

A szubatomi Smashing jövője

tehát mi a következő lépés a részecskegyorsítók számára? Stephen Hawking szerint ezek képezik az alapját az időutazásnak a jövőbe — ha elég gyorsan haladunk, minden lassulni kezd. Míg a földhöz kötött gyorsítók nem biztos, hogy az emberek felgyorsítására szolgálnak, az objektum gyors keringése (például egy körgyorsító) vagy az egyenes vonalban való nagyon gyors haladás (például egy lineáris gyorsító) pozitív eredményeket hozott. A Phys szerint két projekt jelenleg felülvizsgálat alatt áll a CERN-ben: Egy 31 mérföld (50 kilométer) hosszú lineáris alagút és egy kör alakú gyorsító, amelynek átmérője körülbelül 50-62 mérföld (80-100 kilométer). A kutatók már kifejlesztettek egy olyan eszközt, amely 180 000 voltos elektromos impulzusokat képes előállítani, amelyek pontosan 140 milliomod másodpercig tartanak, a “csúcsimpulzusok” zavarai nélkül.”Amint azt a Popular Mechanics megjegyezte, a mikrogyártású dielektromos lézergyorsítók (DLAs) fejlesztése lehetővé tette milliméter méretű megoldások létrehozását, amelyek a CERN teljesítményével vetekedhetnek mindössze 100 láb felett. Az új tárolási és átviteli technológiák fejlődésével az eredmények “asztali” gyorsítók és ezen részecskegyártók kereskedelmi forgalomba hozatalának lehetőségei lehetnek.

jelenleg több mint 30 000 részecskegyorsítót használnak világszerte, és ez a szám folyamatosan növekszik, mivel új tudományos áttörések történnek, és a kereskedelmi alkalmazások kevésbé költségesek. A piac itt mind csökken, mind bővül, mivel a kutatócsoportok új módszereket keresnek a szubatomi részecskék felgyorsítására, a létesítmények lábnyomának csökkentésére és az emberiség jövőbeli meghajtására.

Northrop Grumman hosszú múltra tekint vissza a kutatás és fejlesztés terén, ami innovációt és felfedezést eredményez. Keresse meg a következő nagy dolog létrehozásának lehetőségeit: NorthropGrumman.com/careers.