Tip:
Highlight text to annotate it
X
Един от най-големите научни инструменти, направени някога от човечеството
се нарича атомен ускорител.
И искам да кажа, буквално голям.
Най-големият някога построен,
Големият адронен ускорител, или ГАУ,
е пръстен с обиколка от около 18 мили (29 км.).
Това е повече от цялата дължина на Манхатън.
И така какво означава атомен ускорител?
Това е устройство, което сблъсква атомни ядра
с изключително висока енергия.
Най-мощното устройство, което учените някога са построили,
може да нагрява материята до най-горещите температури някога постигнати,
температури, които за последно са видяни в една трилионна част от секундата
след началото на Вселената.
Нашите ускорители са пълни с инженерни суперлативи.
Областта на ГАУ, която съдържа лъча е вакуум,
с по-ниско налягане от това, което заобикаля
Международната космическа станция,
и е 456 градуса Фаренхайт под нулата (-271 Целзий),
по-студено, отколкото температурата в най-отдалеченото пространство.
Предишен ускорител, седящ в тунела на ГАУ,
държи световния рекорд за скорост,
ускорявайки електрона до толкова бърза скорост,
че ако той се състезаваше с фотон светлина,
щяха да са необходими около 14 минути на фотона
за да получи преднина от около 10 фута (3 метра).
Ако това не ви впечатлява,
не забравяйте, че фотонът е най-бързото нещо във Вселената,
той се движи с около 186 000 мили в секунда (300 000 км/с).
И така, как работят тези ускорители на елементарни частици?
Ами, те използват електрически полета.
Електрическите полета карат заредените частици да се движат по същия начин,
по който гравитацията придърпва падаща бейзболна топка.
Силата на електрическото поле
придърпва частицата и я кара да се премества.
Скоростта продължава да нараства,
докато заредената частица започва да се движи невероятно бързо.
Прост ускорител на частици може да се направи
като се включат две успоредни метални пластини към батерия.
Зарядът от батерията се движи
към двете метални пластини
и образува електрическо поле, което придърпва частицата.
И това е всичко,
получавате ускорител на частици.
Проблемът е, че ускорител построен по този начин е много слаб.
За да изградим модерен ускорител, като ГАУ, по този начин
ще са необходими над пет милиарда стандартни батерии с размер D.
Така че учените използват много по-силни батерии
и ги поставят една след друга.
Предишни ускорители използваха този метод
и бяха около една миля (1,6 км.) дълги
и еквивалентни на 30 милиарда батерии.
Обаче, за да се направи ускорител,
който се равнява на пет трилиона батерии,
ще е необходим ускорител с дължина 150 мили (240 км.).
Учените се нуждаели от друг начин.
Докато електрическите полета карат частицата да се движи по-бързо,
магнитните полета я карат да се премества по кръгов път.
Ако поставите електрическо поле по протежение на кръга,
не е нужно да използвате километри от електрически полета,
може да използвате едно електрическо поле отново и отново.
Лъчите обикалят кръга,
и всеки път те придобиват повече енергия.
Така че високо-енергийни ускорители се състоят от
кратък регион с ускоряващи електрически полета,
комбинирани с дълги серии от магнити,
които насочват частиците в кръг.
Силата на магнитите
и радиусът на кръговия път,
определят максималната енергия на лъча.
Веднъж щом лъча започне да се движи по протежението,
започва истинското забавление,
сблъскването.
Причината, поради която физиците искат да накарат
тези частици да се движат толкова бързо
е за да могат да ги ударят една в друга.
Тези сблъсъци може да ни научат
за основните правила, които ръководят материята,
но те биха били невъзможни без инженерния подвиг,
който е ускорителят на частици.