Ускорители

Европейская организация по ядерным исследованиям — CERN
Европейская организация по ядерным исследованиям — CERN

Большой адронный коллайдер — это гигантский ускоритель элементарных частиц. Поясним отдельные слова. «Адронный» происходит от слова «адроны», что означает «сильные частицы». И это правильно, ведь они участвуют в сильном ядерном взаимодействии (не только в нем, конечно). Например, протоны и нейтроны обмениваются мезонами, в результате чего возникает сильное взаимодействие, скрепляющее атомные ядра. Поэтому эти три частицы относятся к адронам. На сегодня известно более 150 адронов, из которых большинство существуют очень недолго.

Слово «коллайдер» происходит от английского глагола collide — «сталкиваться». В нем заключена самая суть экспериментов с элементарными частицами: столкнуть их между собой и посмотреть, что произойдет. Получается обычно много всяких частиц, с которыми приходится разбираться: сколько, каких и почему.

Используются в ускорителях разные частицы, но чаще всего электроны и протоны. По принципу ускорения эти устройства подразделяются на две основные группы — линейные и кольцевые. В первых частицы до столкновения летят вдоль прямолинейной вакуумной камеры, в которую через определенные расстояния встроены ускоряющие электроды. Больше таких электродов — сильнее ускорение. Значит, чем длиннее ускоритель, тем большую энергию частиц можно получить.

В кольцевых ускорителях частицы заставляют вращаться в магнитном поле, постепенно разгоняя их с помощью подаваемых в такт вращения импульсов электрического напряжения (как на качелях). Чем большей энергии требуется достичь, тем значительнее размеры кольца ускорителя.

В современных ускорителях пучки частиц — протонов, электронов или их античастиц — с помощью электрического поля ускоряют до колоссальных энергий. С помощью магнитного поля пучками управляют (поворачивают и фокусируют), а затем сталкивают в определенной точке. По технической сложности и насыщенности передовыми технологиями ускорители являются самыми сложными и дорогостоящими творениями человечества.

ЭНЕРГИЯ УСКОРИТЕЛЕЙ

Энергию ускорителей выражают в тех же единицах, что и энергию частиц. Что естественно, ибо имеется в виду максимальная энергия, до которой может разогнать частицы то или иное устройство. Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких тераэлектронвольт.


Поделиться ссылкой