Ускорител на частици: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м Робот Добавяне: tk:Induksion tizlendiriji |
Редакция без резюме |
||
Ред 1:
'''Ускорител на частици''' е устройство, което използва [[електрично поле|електрични]] и/или [[магнитно поле|магнитни]] полета за ускоряването на [[електичен заряд|електрически]] заредени [[елементарна частица|частици]] до много високи [[скорост|скорости]].Съвременната физика на високите енергии е немислима без ускорителите на частици. След като в първата половина на ХХ век открихме, че съставните части на атома имат още по-сложна структура от смятаното дотогава, днес тези ускорители — едни от най-големите научни съоръжения на земята — са единственият начин да надзърнем в лабораторни условия в най-малките блокове на материята. В следващите три статии ще разгледаме същността им, както и някои от най-именитите "разбивачи на атоми".
Какво представляват и как работят ускорителите на частици?
Това са устройства, които придават енергия на заредени частици с помощта на магнити и ги ускоряват до огромни скорости, съизмерими с тази на светлината. Така ускорените частици биват сблъсквани с насрещен поток от частици или с мишена, при което специални детектори "фотографират" експлозията. От получените снимки физиците научават състава и характеристиките на най-малките тухлички, изграждащи всичко във Вселената.
Съществуват два основни вида ускорители: линейни и кръгови. В линейните ускорители поток от частици се ускорява праволинейно в медна тръба с помощта на генератори на вълни, наречени клистрони. Когато потокът частици удари специалната мишена, различни детектори засичат какво се случва. В кръговите ускорители частиците се ускоряват по криволинейна траектория в затворена тръба. Там те правят толкова обороти, колкото са необходими, за да придобият нужната кинетична енергия преди да се сблъскат с мишената. Електромагнити контролират траекторията на частиците и при нужда я изкривяват.
Независимо от вида, компонентите на ускорителите са следните:
Източник на частици — от тук се взимат частиците, които ще бъдат ускорени. Те могат да бъдат електрони, протони, позитрони, йони, ядра на тежки елементи и др.
Медна тръба — в нея се движат ускорените частици. Тръбата е медна, защото медта е много добър електромагнитен проводник. При големите ускорители тези тръби са дълги километри.
Клистрони — генератори на микровълни, само че милион пъти по-мощни от тези в микровълновите печки. Разположени са на равни интервали по дължината на ускорителя. Микровълните ускоряват частиците в медните тръби.
Електромагнити — дали обикновени или свръхпроводими, магнитите не позволяват на снопа частици да се разпръсне. Вместо това го принуждават да се движи фокусирано в средата на тръбата, като така се увеличава плътността му, от което нараства и броя на сблъсъците.
Мишени — те варират според вида на експеримента. Понякога са тънки метални фолиа, а понякога са противоположно движещ се поток от определени частици.
Детектори — това са едни от най-важните елементи в ускорителя. Те "виждат" новообразуваните частици и радиацията, излъчена при сблъсък. Някои детектори са с втечнен газ, други с наситени газови изпарения, трети са твърди. При преминаване на частица през такъв детектор тя оставя определена следа. Някои детектори тежат хиляди тонове и са с размери от порядъка на 30-40 м.
Вакуумни системи — в ускорителите трябва да се поддържа дълбок вакуум по две причини: за да се предотврати образуването на искри от микровълните и за да се ограничи загубата на енергия от нежелани сблъсъци с "атмосферни" частици.
Охлаждащи системи — необходими са, защото медните тръби се нагряват много силно и има опасност да се стопят. Другата опасност е да не се разширят. Ако магнитите са свръхпроводими, те трябва да се охлаждат с течен азот до няколко градуса над абсолютната нула.
Компютърни системи — те контролират всички процеси в ускорителя. Често тези компютри са оборудвани с най-бързите процесори, много големи количества памет и са свързани в големи мрежи.
Предпазни щитове — при сблъсъци на частици се освобождава много енергия, предимно под формата на рентгенови и гама-лъчи. Тази радиация е много опасна, поради което ускорителите са дълбоко под земята и са облечени в кожуси от стоманобетон. Когато работят, там не се допускат хора. Нивото на радиационния фон се следи постоянно.
Захранваща система — ускорителите консумират много електроенергия. Често те са вързани към електроразпределителната мрежа, но понякога имат собствени генератори.
Пръстени за съхранение — понеже ускоряването на поток от частици е трудна задача, често ускорените вече частици се прибират в отделен пръстен (умалено копие на основния пръстен), където се поддържа скоростта им.
{{физика-мъниче}}
| |||