Hvordan Atom Smashers Arbejde

{h1}

Atom smashers bruges til at hjælpe os med at finde ud af, hvad der er tale om. Lær om atom smashers og find ud af hvordan et atom smasher virker.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede opdagede vi atomets struktur. Vi fandt ud af at atomet var lavet af mindre stykker, der blev kaldt subatomære partikler - især proton, neutron og elektron. Men eksperimenter udført i anden halvdel af det 20. århundrede med "atom smashers" eller partikelacceleratorer, afslørede at atomens subatomære struktur var meget mere kompleks. Partikelacceleratorer kan tage en partikel, såsom en elektron, fremskynde den til nær lysets hastighed, kollidere den med et atom og derved opdage dets indre dele.

I denne artikel vil vi se på disse fantastiske enheder, og hvordan de opnåede resultater fortæller os om materiens grundlæggende struktur, de kræfter, der holder det sammen og universets oprindelse!

Smashing Atoms

Set fra siden af ​​en kollision af to guldstråler i Relativistic Heavy Ion Collider

Set fra siden af ​​en kollision af to guldstråler i Relativistic Heavy Ion Collider

I 1930'erne undersøgte forskerne kosmiske stråler. Når disse stærkt energiske partikler (protoner) fra det ydre rum ramte atomer af bly (dvs. kerner af atomerne), blev mange mindre partikler sprøjtet ud. Disse partikler var ikke protoner eller neutroner, men var meget mindre. Derfor konkluderede forskere, at kernen skal være lavet af mindre, mere elementære partikler. Søgningen begyndte for disse partikler.

På den tid var den eneste måde at kollidere stærkt energiske partikler med atomer på at gå til en bjergtop, hvor kosmiske stråler var mere almindelige, og gennemføre eksperimenterne der. Imidlertid byggede fysikere snart indkaldte enheder partikelacceleratorer, eller atom smashers. I disse enheder accelererer du partikler til høje hastigheder - høj kinetiske energier - og kolliderer dem med målatomer. De resulterende stykker fra kollisionen såvel som udsendt stråling detekteres og analyseres. Oplysningerne fortæller os om de partikler, der udgør atom og de kræfter, der holder atomet sammen. Et partikelaccelerator eksperiment er blevet beskrevet som at bestemme et tvs struktur ved at se på stykkerne, efter at det er blevet droppet fra Empire State Building.

Lad os se, hvordan en partikelaccelerator virker!

En partikel accelerator

Hvordan Atom Smashers Arbejde: hvordan

Vidste du, at du har en type partikelaccelerator i dit hus lige nu? Faktisk læser du sikkert denne artikel med en! Katodestrålerøret (CRT) på enhver tv- eller computerskærm er virkelig en partikelaccelerator.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: smashers

CRT'en tager partikler (elektroner) fra katoden, fremskynder dem og ændrer deres retning ved hjælp af elektromagneter i et vakuum og smadrer dem derefter i fosformolekyler på skærmen. Kollisionen resulterer i et tændt punkt eller pixel på dit tv eller en computerskærm.

En partikelaccelerator fungerer på samme måde, bortset fra at de er meget større, bevæger partiklerne sig meget hurtigere (nær lysets hastighed), og kollisionen resulterer i flere subatomære partikler og forskellige typer af nuklear stråling. Partikler accelereres af elektromagnetiske bølger inde i enheden, på samme måde som en surfer bliver skubbet sammen af ​​bølgen. Jo mere energiske vi kan gøre partiklerne, desto bedre kan vi se stoffets struktur. Det er som at bryde stativet i et billardspil. Når køkkuglen (energibesparende partikel) fremskynder, modtager den mere energi og kan så bedre sprede racket af bolde (frigive flere partikler).

Partikelacceleratorer kommer i to grundlæggende typer:

  • Lineær - Partikler rejser ned langs et langt, lige spor og kolliderer med målet.
  • cirkulære - Partikler rejser rundt i en cirkel, indtil de kolliderer med målet.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: smashers

Luftfoto af SLAC lineær accelerator: Linac er underjordisk og spores i hvid.

I lineære acceleratorer, partikler rejser i et vakuum ned langs et langt kobberrør. Elektronerne kører bølger lavet af bølgeneratorer kaldet klystroner. Elektromagneterne holder partiklerne begrænset i en smal stråle. Når partikelstrålen rammer et mål ved enden af ​​tunnelen, registrerer forskellige detektorer begivenhederne - de subatomære partikler og stråling frigives. Disse acceleratorer er enorme og holdes under jorden. Et eksempel på en lineær accelerator er linac ved Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC) i Californien, som er omkring 1,8 km (3 km) lang.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: arbejde

Skematisk diagram af en cyclotron

Cirkulære acceleratorer gør i det væsentlige de samme job som linacs. I stedet for at bruge et langt lineært spor sporer de dog partiklerne rundt om et cirkulært spor mange gange. Ved hvert pas styrkes magnetfeltet, således at partikelstrålen accelererer med hver på hinanden følgende pass. Når partiklerne er ved deres højeste eller ønskede energi, placeres et mål i bjælkens vej, i eller nær detektorerne. Cirkulære acceleratorer var den første type accelerator opfundet i 1929. Faktisk er den første cyklotron (vist nedenfor) var kun 4 inches (10 cm) i diameter.

Lawrence's cyclotron brugte to D-formede magneter (kaldet Dee) adskilt af et lille hul. Magneterne producerede et cirkulært magnetfelt. En oscillerende spænding skabte et elektrisk felt over gabet for at accelerere partiklerne (ioner) hver gang. Da partiklerne bevægede sig hurtigere, blev radiusen af ​​deres cirkulære sti større, indtil de ramte målet på den yderste cirkel. Lawrence's cyklotron var effektiv, men kunne ikke nå de energier, som moderne cirkulære acceleratorer gør.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: atom

Luftfoto af Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)

Moderne cirkulære acceleratorer sted klystroner og elektromagneter omkring et cirkulært kobberrør for at fremskynde partikler. Mange cirkulære acceleratorer har også en kort linac for at accelerere partiklerne indledningsvis før de kommer ind i ringen. Et eksempel på en moderne cirkulær accelerator er Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) i Illinois, der strækker sig næsten 10 kvadratkilometer (25,6 kvadratkilometer).

Lad os kigge inde i en partikelaccelerator.

Inde i en partikel accelerator

Hvordan Atom Smashers Arbejde: atom

Alle partikelacceleratorer, enten linacs eller cirkulære, har følgende grundlæggende dele:

  • Partikelkilde - giver de partikler, der vil blive accelereret
  • Kobberrør - partikelstrålen bevæger sig i et vakuum inde i dette rør
  • klystroner - mikrobølgemodulatorer, der gør bølgerne, som partiklerne kører på
  • elektromagneter (konventionel, superledende) - hold partiklerne begrænset til en smal stråle, mens de rejser i vakuumet, og styr også strålen når det er nødvendigt
  • Mål - hvad de accelererede partikler kolliderer med
  • Detektorer - Indretninger, der ser på stykkerne og stråling smidt ud af kollisionen
  • Vakuumsystemer - Fjern luft og støv fra rørets accelerator
  • Kølesystemer - Fjern varmen, der genereres af magneterne
  • Computer / elektroniske systemer - kontrollere acceleratorens drift og analysere data fra forsøgene
  • Afskærmning - beskytter operatører, teknikere og offentligheden mod stråling fra eksperimenterne
  • Overvågningssystemer - lukket kredsløbs-tv og strålingsdetektorer for at se, hvad der sker inden for acceleratoren (til sikkerhedsmæssige formål)
  • El-system - giver strøm til hele enheden
  • Opbevaringsringe - Opbevar partikelstråler midlertidigt, når de ikke er i brug

I de næste afsnit vil vi undersøge disse dele i detaljer og fokusere på en lineær accelerator som den på SLAC.

Partikelkilde, kobberrør og klystroner

Skematisk diagram af elektronkanonen af ​​SLACs linac

Skematisk diagram af elektronkanonen af ​​SLACs linac

Partikelkilde

Partikelkilden giver de partikler, der skal accelereres. Partikler kan være elektroner, protoner, positrons (den første antimatterpartikel - som en elektron, men positivt ladet), ioner og kerner af tunge atomer som guld. Ved SLAC bruger en elektronpistol en laser til at banke elektroner ud af overfladen af ​​en halvleder. Elektronerne indtaster derefter accelerationsdelen af ​​linacen.

Ved SLAC kan positrons gøres ved fyring af en elektronstråle ved wolfram. I kollisionen fremstilles elektron-positronpar. Positronerne kan accelereres ved at vende retningen af ​​de elektriske og magnetiske felter i acceleratoren.

Kobberrør

Hvordan Atom Smashers Arbejde: arbejde

Hulrum i kobberrøret

Den store struktur af partikelacceleratoren er den kobberrør. Kobberrøret har et stærkt vakuum inde, gennem hvilket partiklerne bevæger sig. Rørene er lavet af kobber, fordi kobber fører elektricitet og magnetisme meget godt. Ved SLAC-linjen er kobberrøret lavet af mere end 80.000 kobbercylindre lodret sammen i mere end 3,2 km!

Kobberrøret er indrettet til at danne en række celler, der kaldes hulrum. Afstanden mellem hulrummene er matchet til mikrobølgernes bølgelængde. Afstanden gør det muligt for de elektriske og magnetiske felter at gentage deres mønster hvert tre hulrum. Elektroner eller positrons i strålen kommer gennem hulrummene i små bunker. Ankomsten af ​​hver flok er timet, så det får et tryk fra det elektriske felt over hulrummene.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: atom

Diagram af klystron, bølgeleder og kobberrør af linac

klystroner

klystroner gøre mikrobølger, ligesom en køkken mikrobølgeovn bortset fra at klystrons mikrobølger er omkring 1 million gange mere magtfulde. Klystrons producerer mikrobølger ved hjælp af en elektronpistol. Elektronerne rejser gennem klystronen i hulrum, hvor deres hastighed er reguleret. Da elektronerne ændrer hastigheden i klystronen, afgiver de stråling i form af mikrobølger. Mikrobølgerne gennemføres gennem kobber waveguides til acceleratorens kobberrør. Waveguides bære bølger effektivt uden at miste intensitet. Klystron og bølgeledere holdes under højt vakuum for at lette bølgens strømning.

Magneter, Mål og Detektorer

Hvordan Atom Smashers Arbejde: arbejde

Magneter bruges til at begrænse partikelstrålen.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: partikler

Magneter er arrangeret med modstående poler for at begrænse partikelstrålen.

Magneter

Magneter, enten konventionelle elektromagneter eller superledende magneter, placeres langs acceleratorrøret med jævne mellemrum. Disse magneter holder partikelstrålen begrænset og fokuseret.

Forestil dig, at partikelstrålen er som skudtpellets fyret fra en haglgeværskal. Typisk har pelletsne (elektroner) tendens til at sprede sig ud. Hvis pellets spredes ud, gør de ikke mange kollisioner inden for det smalle område af målet. Men hvis pellets er begrænset af en ekstern kraft (magnetisme) til en smal sti, så vil de lave mange kollisioner i det smalle målområde. Jo flere kollisioner, jo flere begivenheder der kan observeres i et enkelt eksperiment.

Magneterne genererer et felt inden for deres kerne. Der er ingen magnetisk kraft i midten, hvor elektronerne rejser. Hvis elektronerne falder fra midten, vil de føle et magnetisk tryk tilbage i midten. Ved at arrangere magneterne i en række vekslende poler kan elektronerne forblive begrænset langs rørets længde.

Mål

Målene varierer med typen af ​​eksperiment. Nogle mål kan være tynde plader af metalfolie. I nogle eksperimenter kolliderer bjælker af forskellige partikler (elektroner, positronser) med hinanden inde i detektorerne.

Detektorer

Detektorerne er et af de vigtigste udstyrstyper i acceleratoren. De ser partiklerne og strålingen efter kollisionen. Detektorer kommer i mange typer, fra boble og cloud chambers til solid state elektroniske detektorer. Et colliderlaboratorium kan have flere typer detektorer placeret i forskellige dele af acceleratoren. For eksempel a boblekammer indeholder en flydende gas, såsom flydende hydrogen. Da partiklerne, der frigives fra kollisionen, passerer gennem kammeret, fordamper de nogle af væsken og efterlader et boblingsspor som vist nedenfor.

En skydekammerdetektor har en mættet damp inde i kammeret. Da en energisk partikel passerer gennem dampen, bliver dampen ioniseret og producerer en sti som den, der laves af en stråle, der bevæger sig gennem en sky (se "Hvorfor udgør de lange hvide skyer bag jetflyene, der flyver højt overhead?" For detaljer).

En detektor ved SLAC er SLAC Large Detector (SLD). SLD'en er en stor tøndeformet solid state detektor, der står over seks historier høj og vejer mere end 4.000 tons!

SLD er en flerlagsdetektor. Hvert lag ser en anden begivenhed:

Hvordan Atom Smashers Arbejde: smashers

Inde i SLD
  • Vertex detektor - detekterer positionen af ​​spor af partikler
  • Driftskammer - detekterer positioner af ladede partikler på flere punkter langs deres spor. Bøjede spor afslører partikelets momentum (relateret til dens masse og hastighed).
  • Cerenkov detektor - ser stråling udgivet af hurtigt bevægelige partikler og bestemmer partiklernes hastighed
  • Flydende argonkalorimeter - stopper de fleste partikler og måler deres energi
  • Varm jernkalorimeter - detekterer muoner (en af ​​de subatomære partikler)
  • Magnetisk spole - adskiller de to kalorimetre

For detaljer om hver parts arbejde, se SLAC Virtual Visitor Center: Detektorer.

Vakuum- og kølesystemer

Afkøling af rør gennem kobberstrukturen af ​​linac

Afkøling af rør gennem kobberstrukturen af ​​linac

Vakuumsystemer

Vacuums skal opbevares i acceleratorer af to grunde:

  • for at forhindre gnistning forårsaget af mikrobølger i luften, hvilket ville skade bølgeleder og acceleratorstrukturer
  • for at forhindre tab af energi det ville ske, hvis strålen kolliderede med luftmolekyler

En kombination af roterende pumper og kolde fælder bruges til at opretholde lavt vakuum (en million million af en atmosfære). Rotationspumper fungerer som fans for at fjerne luft. Kolde fælder bruger flydende gasser (normalt nitrogen) til at afkøle fældens overflade. Ethvert luft- eller støvmolekyle vil tiltrækkes til den kolde overflade og fjernes fra røret. Kolde fælder skal holdes kolde, ellers vil de frigive de opsamlede støv- og luftmolekyler.

Hvordan Atom Smashers Arbejde: smashers

Køler rør gennem en magnet

Kølesystemer

De elektriske strømme, der passerer gennem kobberrøret i acceleratoren, frembringer store mængder varme. Denne varme skal fjernes af to grunde:

  • for at forhindre kobberrøret i at smelte - Dette ville ødelægge strukturen
  • for at forhindre kobberrøret i at ekspandere - Dette ville bryde vakuum sælerne

SLAC linac har rør af vand for at afkøle kobberrøret på acceleratorstrukturen og magneterne. Kølevandet cirkuleres til køletårne ​​over jorden for at fjerne varmen. Eventuelle superledende magneter bliver afkølet med flydende nitrogen eller flydende helium. Fordi linac er underjordisk, er der mindre chance for sæsonopvarmning og afkøling.

Atom Smasher Computere og elektronik

Bred vinkel af kontrolrummet for en partikelaccelerator

Bred vinkel af kontrolrummet for en partikelaccelerator

Computere og elektroniske systemer gør flere opgaver i drift af en partikelaccelerator:

  • styre partikelkilden, klystrons og magneter, der anvendes til acceleration af partiklerne
  • overvåge bjælken
  • indsamle og registrere data fra eksperimenterne
  • analysere dataene
  • overvåg sikkerhedssystemerne
  • lukke systemet i tilfælde af en nødsituation

Partikelacceleratorer har mange computere, der styrer systemet. Disse computere har generelt de højeste hastigheds mikroprocessorer til rådighed, med store mængder computerhukommelse og datalagring. Disse computere er ofte netværk sammen. I nogle tilfælde kan computerdataanalyser udføres af supercomputere på eller uden for stedet.

Afskærmning, skærme, strøm og opbevaring

Hovedringen er placeret inde i en beton tunnel under jorden.

Hovedringen er placeret inde i en beton tunnel under jorden.

Afskærmning

Fordi accelererede partikler er tvunget til at ændre hastigheder, ændre retninger eller slå mål, mister de energi. Denne energi er ofte i form af ioniserende stråling som røntgenstråler eller gammastråler. Ud over stråling udgør energibesparende partikler selv en fare for menneskers sundhed. For at forhindre lækage af stråling, mens acceleratorerne er i drift, er de afskærmet. Acceleratorstrukturer er ofte placeret i betontunneller under jorden. Betonen og jorden beskytter miljøet. Teknikere er ikke i tunnellerne, når acceleratorerne fungerer, og kontrolrum er afskærmet med beton. Derudover bærer arbejdere strålingsmærker og overvåges konstant. Partikelacceleratorer i USA henhører under Nuclear Regulatory Commission's jurisdiktion, som tillader deres brug og regelmæssigt inspicerer dem for sikkerhed. Hvis acceleratoren er tilknyttet et universitet, deltager universitetets strålingssikkerhedskontor også i denne proces.

Skærme

Tunnelerne er ofte udstyret med lukkede tv-apparater til overvågning af udstyr og måleinstrumenter i acceleratoren. Strålingsdetektorer er placeret gennem acceleratorstrukturerne for at overvåge lækage i afskærmningen og beskytte arbejderne.

Elektriske styresystemer

Som du kan gætte fra vores beskrivelse af udstyret, bruger partikelacceleratorer meget strøm. På nogle steder leveres dette via det lokale kraftværker. Nogle acceleratorer har deres egne elgeneratorer på stedet.

Opbevaringsringe

Fordi det kræver så meget arbejde at accelerere partikler til et eksperiment, har mange acceleratorer opbevaringsringe. Opbevaringsringe opretholder en stråle, der allerede er accelereret. For eksempel, hvis du kolliderer en elektronstråle med en positronstråle, skal du muligvis holde en stråle oplagret, mens du accelererer den anden. En opbevaringsring har de samme komponenter som hovedacceleratoren, men med færre klystroner. Partiklerne bevæger sig rundt om ringen ved den accelererede hastighed og behøver kun en eller to klystroner til at kompensere for enhver tabt energi, når strålen ændrer retninger.

Nu hvor vi har set, hvad der er inde i en accelerator, lad os se, hvad vi kan lære af disse enheder.

Subatomære partikler

Standardmodel af atomet

Standardmodel af atomet

Hvad har vi lært om stoffets struktur med al denne teknologi? Da fysikere først begyndte at bruge acceleratorer i 1950'erne og 1960'erne, opdagede de hundredvis af partikler mindre end de tre kendte subatomære partikler - protoner, neutroner og elektroner. Da større acceleratorer blev bygget, kunne de, som kunne give højere energibjælker, flere partikler. De fleste af disse partikler eksisterer for kun fraktioner (mindre end en milliardedel) af et sekund, og nogle partikler kombineres for at danne mere stabile kompositpartikler. Nogle partikler er involveret i de kræfter, der holder atomets kernen sammen, og nogle er ikke. Ved at undersøge dette komplicerede billede, a standardmodel af atomet er opstået.

Ifølge denne model kan sagen opdeles i følgende byggesten:

  • fermioner - subatomære partikler, der gør kendt materiale og antimateriel stof leptoner - elementære partikler, der ikke deltager i at holde kernen sammen (eksempler - elektron, neutrino) kvarker - elementære partikler, der deltager i at holde kernen sammen anti-stof - modpartikler af kvarker og leptoner (anti-kvarks, anti-leptoner)
  • hadroner - sammensatte partikler (eksempler - proton, neutron)
  • bosoner - partikler, der bærer kræfter (fire kendte typer)

I det næste afsnit dykker vi ind i detaljerne for hver af disse subatomære partikler.

Forces

Der er fire grundlæggende kræfter eller interaktioner:

  • Stærk - holder atomets kernen sammen
  • Svag - involveret i radioaktivt henfald
  • elektromagnetisme - interaktioner mellem ladede partikler (elektricitet og magnetisme)
  • Tyngdekraft - attraktiv kraft baseret på masse og afstand

Fermioner: Materiel og Anti-materiel

fermioner skelne mellem sagen (leptoner og kvarker) og anti-materiel.

leptoner

Leptoner er ekstremt små partikler (mindre end 10-15 m radius), der ikke har nogen kendt størrelse eller indre struktur. De har små masser, rejser meget hurtigt og beskrives bedst af bølgefunktioner. De mest kendte eksempler på leptoner er elektronen og neutrinoen. Leptonerne er klassificeret i:

  • elektron-elektron neutrino
  • muon-muon neutrino
  • tau-tau neutrino

kvarker

Quarks er ekstremt små partikler (mindre end 10-15 m radius), der deltager i den stærke atomkraft. Isolerede (enkelt) kvarker er aldrig blevet fundet, sandsynligvis fordi de kombinerer så hurtigt med hinanden. Quarks har også fraktionerede elektriske ladninger. De er klassificeret som følger:

  • ned (d) - opladning = -1/3
  • op (u) - charge = +2/3
  • mærkelig (s) - opladning = -1/3
  • charme (c) - charge = +2/3
  • bund (b) - opladning = -1/3
  • top (t) - charge = +2/3 (mest massive, opdaget i 1995)

Fra nu af antages kvarker at være de mest grundlæggende partikler.

antistof

Der er ikke meget kendt om antimatter. Den første antistofpartikel opdaget var positronen, som har en masse svarende til en elektron, men med en positiv ladning. Dette område af partikelfysik er i øjeblikket under undersøgelse.

Hadroner, Bosoner og Big Bang

hadroner

Disse partikler er kombinationer af kvarker. De har masse og bor i kernen. De to mest almindelige eksempler på hadroner er protoner og neutroner, og hver er en kombination af tre kvarker:

  • Proton = 2 op quarks + 1 ned quark [+1 charge på proton = (+2/3) + (+2/3) + (-1/3)]
  • Neutron = 2 ned quarks + 1 up quark [0 ladning på neutron = (-1/3) + (-1/3) + (+2/3)]

bosoner

Disse partikler antages at udveksles, når kræfter opstår. En kraft defineres som et tryk eller træk. Men det fortæller os ikke, hvad det egentlig er, eller hvordan det formidles. Richard Feynman foreslog, at kræfter opstår, når to partikler udveksler a boson, eller målepartikel. Tænk på to personer på rulleskøjter: Hvis en person kaster en bold og den anden fanger den, skubbes de i modsatte retninger. I denne analogi er skatterne de grundlæggende partikler, bolden er kraftbæreren og afstødningen er kraften. I tilfælde af partikler ser vi kraften, effekten, men ikke udvekslingen.

Der er fire kendte bosoner:

  • gluon - formidler den stærke kraft, men opererer kun over afstande på 10-13 cm
  • W og Z - formidle den svage kraft (1 / 10.000 stærk kraft), men kun operere over afstande på 10-15 cm
  • photon - medierer elektromagnetisk kraft (1/137 stærk kraft) og opererer over en uendelig afstand

En femte målepartikel (gravitonen) er blevet foreslået, men er endnu ikke blevet fundet.Graviton menes at formidle tyngdekraft, hvilket er 10-39 stærk kraft og opererer over en uendelig afstand.

Historisk har James Clerk Maxwell forenet elektricitet og magnetisme i det 19. århundrede. Som fysikere har konstrueret kraftigere acceleratorer med højere temperaturer og energier, har de set, at visse styrker kommer sammen eller forener. Partikelacceleratorforsøg har vist, at den elektromagnetiske kraft og den svage kraft kan kombineres i electroweak force. Mange fysikere tror på, at alle styrkerne stammer fra en kraft, der eksisterede for længe siden. Teorier, der forsøger at forene kræfterne, kaldes ensartede teorier eller Grand Unified Theories (GUT). Det er håbet, at GUTs vil fortælle os, hvad universet kunne have været som i begyndelsen. Fordi acceleratoreksperimenter har simuleret, hvad der menes at være de betingelser, der eksisterede, kun fraktioner af et sekund efter Stort brag, kan de fremlægge bevis for at støtte eller afvise forskellige GUT'er.

Ifølge Big Bang teorien:

  • Før Big Bang var universet ekstremt varmt og lille, og materie eksisterede kun som frie kvarker.
  • Når eksplosionen skete: Hurtig inflation opstod, og universet blev afkølet. Quarks kombineret i hadroner. Kræfterne skiltes. Materiel (atomer) dannet. Materiel kondenseret til galakser, stjerner osv.

Ved at gøre større og større partikelacceleratorer kan fysikere simulere de forhold, der eksisterede inden for 10 år-43 sekunder af Big Bang!

Fremtidige anvisninger i partikelfysik

Flere spørgsmål forbliver stadig uløste i forhold til standardmodellen:

  • Hvorfor er der tre par kvarker, når det ser ud til, at kun et par er nødvendigt for at gøre sagen?
  • Hvad giver partikler (også atomer og materie) masse?
  • Hvorfor er top quarken (som er 35 gange større end den nederste kvark) så massiv i forhold til de andre?

Disse er blot nogle få spørgsmål, der forfølges i partikelfysikens verden.

For mere information om partikelacceleratorer og partikelfysik, se linkene på næste side.

Generelle oplysninger

  • Grundlæggende kræfter
  • CNN.com: Eksperimentudfordringer Langtidsfysik Model
  • USA i dag: Fysikere sætte 'spin' på teori

Partikelfysik Laboratorier

  • US Department of Energy: Exploring Matter and Energy
  • Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)
  • CERN
  • Lawrence Berkeley National Laboratory
  • Brookhaven National Laboratory
  • Stanford Linear Accelerator Center (SLAC)
  • Argonne National Laboratory
  • Oak Ridge National Laboratory
  • Los Alamos National Laboratory
  • Partikel acceleratorer rundt om i verden

Vejledninger

  • American Institute of Physics Udstilling: Et kig inde i Atom
  • Rejse til Atomen - Lær om atom- og partikelfysikken
  • Partikeleventyret
  • PBS A Science Odyssey: Atom Builder - Du prøver det!
  • Den subatomære zoologiske have

Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com