Jak funguje akcelerátor částic?

Akcelerátor částic je fyzikální zařízení, které používá elektrická pole k urychlení nabitých částic k obrovským rychlostem, někdy významným zlomkům rychlosti světla.Mezi běžné částice, které lze nalézt v urychlovačích částic, patří protony a elektrony, stavební kameny atomu.generování konkrétního druhu elektromagnetického záření.Akcelerátory částic se často používají k rozbíjení částic proti sobě při velmi vysokých rychlostech, což odhaluje jejich základní komponenty.Rentgenový generátor a televizní soubor jsou běžnými příklady akcelerátorů částic se stejným základním designem jako jejich větší bratranci používané při experimentech s fyzikou s vysokou energií.

Urychlovač částic spadá do jedné ze dvou kategorií: kruhový nebo lineární.Výhodou tohoto uspořádání je, že částice může být mnohokrát nasměrována v kruhu a ušetří hardware.Nevýhodou je, že částice v kruhových akcelerátorech emitují elektromagnetické záření, nazývané synchrotronové záření.Protože jejich hybnost je neustále povzbuzuje, aby odletěli na trajektorii tangenciální k kruhu, musí být energie neustále vynaložena, aby je udržovala na kruhové cestě, což znamená, že akcelerátory kruhových částic jsou méně účinné.U velkých akcelerátorů je synchrotronové záření tak intenzivní, že celý akcelerátor musí být pohřben pod zemí, aby se zachoval bezpečnostní standardy.Akcelerátor částic fermilab v Illinois má kruhovou cestu 4 km (6,43 km).

lineární urychlovače ohnivé částice v přímce při pevném cíli.Katodová paprsková trubice ve vaší televizi je nízkoenergetický akcelerátor částic, který střílí fotony ve viditelném rozsahu světla na skleněné desce, na obrazovce.Proud fotonů je neustále přesměrován, aby naplnil obrazovku pixely.K tomuto přesměrování dochází dostatečně rychle, abychom vnímali střídavý proud fotonů jako kontinuální obraz.

Ve fyzikálních aplikacích se používají vysokoenergetické lineární akcelerátory nebo

linacs

.Řada desek alternativně přitahuje a odpuzuje nabité částice, které se pohybují skrz ně, přitahují částice dopředu, když je ještě neprošly, a odsunují je pryč po jejich.Tímto způsobem lze použít střídavé elektrické pole k urychlení toků částic na velmi vysoké rychlosti a energie.Fyzici tyto akcelerátory používají k simulaci exotických podmínek, jako jsou podmínky ve středu hvězd nebo na začátku vesmíru.Zoo částic popsaná standardním modelem fyziky částic byla odkryta postupně v experimentech s akcelerátory částic.Největší lineární akcelerátor částic je Stanford Lineární akcelerátor s délkou 2 mil (3,2 km).