akceleratory cząstek trafiły do mediów głównego nurtu — kiedy Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) w CERN odkrył pięć nowych barionów „ukrywających się w zasięgu wzroku”, wystarczyło to, aby znaleźć się na pierwszych stronach gazet na całym świecie. Często pomija się jednak niektóre z podstawowych zagadnień związanych z funkcjami akceleratorów cząstek, ich ewolucją na przestrzeni lat i tym, co może się wydarzyć dla tych szybkich, subatomowych smasherów.
Krótka historia robienia małych rzeczy naprawdę (naprawdę) szybko
akceleratory cząstek działają poprzez wykorzystanie pól elektrycznych do przyspieszania grup cząstek do dużych prędkości. Istnieją dwa podstawowe modele-liniowy i kołowy-i oba wymagają wyjątkowo zimnych, czystych rur próżniowych, które umożliwiają cząstki przyspieszać bez zakłóceń i umożliwiają elektromagnesom kierowanie i ogniskowanie wiązki cząstek. Do tej pory naukowcy byli w stanie zwiększyć cząstki do 0,99997 razy prędkość światła, zanim rozwalą je na metalową folię lub inne przedmioty i zarejestrują wyniki.
jak zauważył magazyn Symmetry, pierwszy nowoczesny akcelerator kołowy powstał w 1930 roku i miał mniej niż pięć cali średnicy. Rok później Ernest Lawrence i M. Stanley Livingston stworzyli 11-calowy akcelerator. Porównaj to z kołowym LHC w CERN, który ma pięć mil (osiem kilometrów) średnicy, lub akceleratorem liniowym w SLAC National Accelerator Laboratory, który ma prawie dwie mile (około trzech kilometrów) długości. Akceleratory już wniosły znaczący wkład w rozwój człowieka-niektóre są używane do modyfikowania właściwości materiału lub tworzyw sztucznych lub utwardzania połączeń stosowanych w półprzewodnikach, podczas gdy inne są używane do produkcji silnie naładowanych cząstek do leczenia medycznego lub kontroli ładunku dla celów bezpieczeństwa narodowego.
ciekawe wyniki
oprócz odkrywania nowych cząstek, akceleratory mogą być również wykorzystywane do produkcji plazmy kwarkowo-gluonowej (w 7.2 biliony stopni Fahrenheita), który jest uważany za dominujący we wczesnych momentach wszechświata i jest tak gorący, że nawet wiązania kwarkowe są zerwane. Pchanie cząstek do prędkości zbliżonej do prędkości światła daje unikalne rezultaty: obie uzyskują efektywną masę i doświadczają czasu wolniej w stosunku do obserwatorów spoza akceleratora cząstek. Widać to w długości życia mezonów pi, które zazwyczaj rozpadają się w milionowych częściach sekundy. Jednak przyspieszone do dużej prędkości cząstki te mogą istnieć znacznie dłużej, co sugeruje, że prawdopodobnie doświadczają wolniejszych względnych ram czasowych.
przyszłość niszczenia Subatomowego
co dalej z akceleratorami cząstek? Stephen Hawking zasugerował, że są podstawą podróży w czasie w przyszłość-jedź wystarczająco szybko i wszystko zaczyna zwalniać. Podczas gdy ziemskie akceleratory mogą nie działać, aby przyspieszyć ludzi, działanie szybkiego okrążania obiektu (jak akcelerator kołowy) lub poruszania się bardzo szybko po linii prostej (jak akcelerator liniowy) przyniosło pozytywne rezultaty. Według Phys, w CERN trwają obecnie prace nad dwoma projektami: Tunel liniowy o długości 31 mil (50 km) i okrągły akcelerator o średnicy około 50 do 62 mil (80 do 100 kilometrów). Już teraz naukowcy opracowali urządzenie, które może wytwarzać impulsy elektryczne o napięciu 180 000 woltów, które trwają dokładnie 140 milionowych części sekundy bez zakłóceń od ” impulsów szczytowych.”Jak zauważyła popularna Mechanika, rozwój mikro-fabrycznych dielektrycznych akceleratorów laserowych (DLAs) umożliwił stworzenie rozwiązań o wielkości milimetrów, które mogłyby konkurować z wydajnością CERN na odległość zaledwie 100 stóp. W miarę rozwoju nowych technologii magazynowania i transmisji, rezultatem mogą być akceleratory „stołowe” i potencjał komercjalizacji tych producentów cząstek.
na całym świecie jest obecnie używanych ponad 30 000 akceleratorów cząstek, a liczba ta stale rośnie, gdy pojawiają się nowe odkrycia naukowe i zastosowania komercyjne stają się mniej kosztowne. Rynek tutaj kurczy się i rozszerza, ponieważ zespoły badawcze szukają nowych sposobów na przyspieszenie cząsteczek subatomowych, zmniejszenie śladu obiektów i kontynuowanie napędzania ludzkości w przyszłość.
Northrop Grumman ma długą historię badań i rozwoju, co skutkuje innowacjami i odkryciami. Szukaj możliwości stworzenia kolejnej wielkiej rzeczy: NorthropGrumman.com/careers.
