Hvorfor Er Lhc 27 Kilometer I Omkreds?

{h1}

Hvorfor skal sådanne bittesmå stykker af knapt materiel have 27 kilometer at strejfe? Lær hvorfor omkredsen af ​​lhc er så lang på WordsSideKick.com.

Stephen Hawking pegede engang på, at hvis vi ville springe igennem tiden, ville det hjælpe, hvis vi havde en maskine som LHC, der kunne accelerere os til næsten lysets hastighed. Ja hr., LHC er imponerende nok til Hawking at se det som en tidsrejse transportmulighed. Og det fik bestemt ikke sit ry for ingenting: Hulking-partikelacceleratoren fik sine striber, da den gav os beviser for Higgs boson i 2012 og 2013. At finde Higgs i LHC bekræftede i grunden standardmodellen for fysik, der skitserer grundlæggende partikler og kræfter i universet. Ingen lille feat.

Selvfølgelig er "lille" ikke et udtryk, som vi normalt forbinder med LHC eller Den Europæiske Organisation for Nuklearforskning (CERN) for den sags skyld. Overvej accelerator komplekset på CERN, hvilket er meget mere end blot LHC. Hvis du bare skulle dumpe protoner ind i LHC uden forudgående skridt, ville der ikke være meget eksperimenterende at tale om: Du skal ikke bare fremskynde protonerne før de kommer ind i LHC, men også koncentrere dem i tætte bjælker. For at kunne gøre det, er der et par skridt, der skal tages, før de ser ud til deres voldsomme skæbne i LHC [kilder: LHC Facts, CERN]:

  • For det første skal protonerne fodres i en lineær accelerator, der får deres oprindelige hastighed op - den linje er ca. 30 meter.
  • Derefter kommer protonbjælkerne ind i Proton Synchrotron Booster, hvilket fremskynder dem endnu hurtigere med et pulserende elektrisk felt. Booster er 515 fod (157 meter) i omkredsen, og - fordybning af svaret på vores hovedspørgsmål - det er cirkulært, hvilket gør det muligt for partiklerne at gå hurtigere. (Vi kommer ind i det mere med de vigtigste LHC.)
  • Efter boosteren flytter protonbjælkerne sig ind i Proton Synchrotron, et andet cirkulært spor designet til at piske disse protoner ind i en frenzy. Det er omkring 2.000 meter (628 meter) i omkredsen, og de begynder at bevæge sig så hurtigt, at de bogstaveligt talt ikke kan gå hurtigere. Protonerne bevæger sig ved 99,9 procent lysets hastighed, hvilket betyder at de begynder at opnå masse i stedet for hastighed. Klar til LHC, right?
  • Nej, stadig ikke godt nok til vores små bundter af proton energi. Det næste trin er Super Proton Synchrotron. (Nej, den Super Terrific Proton Synchrotron vil ikke følge den.) Dette er en cirkulær accelerator på næsten 4,5 km (7 km), som du ved godt: Det gør protonerne hurtigere, hvilket faktisk betyder at de 'tilføjer energi, som tilføjer masse. Først da - efter en rejse gennem miles af forskellige acceleratorer - når protonerne endog den 27 km lange LHC og kommer til at tage en ikke så afslappet tur gennem colliderens vakuumrør.

Og nu er vi her: i den store store Hadron Collider. Det ligner en smuk krystalhule. (Bare sjov, det ligner en stærkt oplyst, obsessivt ren tunnelbanetunnel med et kæmpe rør, der løber igennem det.) Hvorfor har sådanne småbitte stykker knapt materiel brug for så stort rum at strejfe?

Det første svar er lidt anticlimaktisk: Vi begyndte at bruge LHC fordi den allerede var der. CERN havde en tidligere accelerator (Large Electron-Positron Collider), der oprindeligt tog pladsen, og det var så stort at imødekomme kollisionerne af (du gættede det!) Elektroner og positrons. Så hvorfor var LEP den størrelse eller endda bygget 328 fod (100 meter) under jorden?

Det blev bygget under jorden for en temmelig grundlæggende grund: Det viste sig billigere at blot udgrave en tunnel end at købe jord og afbøde miljøpåvirkninger [kilde: CERN]. (Det var også nødvendigt at have en smule skråning for at minimere omkostningerne som følge af placeringen af ​​vertikale aksler.) Men grunden til, at LEP havde en sådan bred omkreds, kommer til hjertet af, hvorfor LHC har brug for en bred kaj også: dame havde brug for et flot sæt kurver.

De afrundede bøjninger af LHC er nødvendige for den acceleration, der er så vigtig for vores partikelpals. Det hele begynder med Newtons bevægelseslove, som siger, at en partikel (eller noget, for den sags skyld - ingen ordsprog er beregnet) vil rejse konstant, medmindre der opstår en kraft. Hvad betyder det? Den partikel vil rejse i en lige linje med samme hastighed, medmindre der er noget, der bruges til at fremskynde dem.

Og at "noget" er den cirkulære accelerators kurve. I modsætning til en lineær accelerator - hvor partiklerne bevæger sig i en lige linje - giver en cirkulær accelerator partiklerne mulighed for at få energi hver gang [kilde: partikeleventyret]. (De store magneter, der styrer protonerne, tilføjer ikke energi, men det elektriske felt tilføjer til acceleration.) En cirkulær accelerator vil lade protonerne gå rundt og om at få energi, samtidig med at der tillades flere punkter for partiklerne at kollidere - En lineær accelerator ville naturligvis kun have et punkt af kollision, i sidste ende.

At svare på, hvorfor LHC er cirkulært, synes måske ikke at have noget at gøre med sin størrelse, men det vedrører. Et mindre racetrack for protonerne ville betyde, at de skulle accelerere mere for at imødekomme de skarpere kurver og ville tabe mere energi - og dermed ville kollisionen ikke være så stærk [kilde: Butterworth]. Så en stor radius er nødvendig for at få partikternes energi til at accelerere og skabe kollisioner.

Og tror ikke, at alle forskerne er tilfredse med størrelsen af ​​den nuværende LHC. Der er alvorlige overvejelser for at bygge et spor på 62 km (100 km), der vil give et endnu mere energisk forløb for partikelkollisioner [kilde: Pease].Husk, at jo højere energi der opnås, jo mere massive partiklerne kan man finde - en vigtig måde at identificere nye svovlende, tunge partikler på [kilde: Reich].

Forfatterens note: Hvorfor er LHC 27 kilometer i omkreds?

Sikker på, det er lidt off-topic, men jeg tror, ​​vi alle vil vide: Hvad ville der ske, hvis vi snuble ind i LHC mens protonbjælkerne arbejdede deres magi? Ingen er helt sikker, men det er et godt godt gæt at du ville få et hul blæst gennem din krop og måske også en kegle af proton eksploderende virkning.


Video Supplement: CERN's supercollider | Brian Cox.




Forskning


Road Trip: Amerikas Mest Pavlede Steder
Road Trip: Amerikas Mest Pavlede Steder

Hvorfor Drikker Folk Mælk?
Hvorfor Drikker Folk Mælk?

Videnskab Nyheder


Spise Sunde Fedtstoffer Under Graviditeten Kan Reducere Børns Autisme Risiko
Spise Sunde Fedtstoffer Under Graviditeten Kan Reducere Børns Autisme Risiko

Kansas Gym Ghost Mystery Løst
Kansas Gym Ghost Mystery Løst

Alien Glow? Strålende Lyspiller Vises Over Canada
Alien Glow? Strålende Lyspiller Vises Over Canada

500. Udbrud! Hvorfor Japans Sakurajima Volcano Er Så Aktiv
500. Udbrud! Hvorfor Japans Sakurajima Volcano Er Så Aktiv

Hawking Ønsker At Styrke Jorden Med Mini Svarte Huller: Crazy Eller Legit?
Hawking Ønsker At Styrke Jorden Med Mini Svarte Huller: Crazy Eller Legit?


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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com