Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тук. Разбрах
Регистрация
13 21 яну 2008, 16:15, 13234 прочитания

Ускорителите на частици част I

  • LinkedIn
  • Twitter
  • Email
  • Качествената журналистика е въпрос на принципи, професионализъм, но и средства. Ако искате да подкрепите стандартите на "Капитал", може да го направите тук. Благодарим.

    Дарение
    Плащането се осъществява чрез ePay.bg
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.

Всички тези компоненти работят в перфектен синхрон. В следващата статия ще разберем за какво ни трябват ускорителите и какво сме научили с тяхна помощ.


* С инж. Филип Стоянов можете да се свържете на адрес: vselenata [at] gmail.com. Личният му блог е http://vselenata.net

  • Facebook
  • Twitter
  • Зарче
  • Email
  • Ако този материал Ви е харесал или желаете да изразите съпричастност с конкретната тема или кауза, можете да ни подкрепите с малко финансово дарение.

    Дарение
    Плащането се осъществява чрез ePay.bg

29 ноември, 2017 г.
София Хотел Балкан

capital.bg/conference

12 годишна конференция Сделки и инвеститори



Акценти в програмата:
Икономически обзор на региона и какво да очакваме занапред
Гледната точка на инвеститорите за перспективите пред България
Най-важните сделки за годината и какво стои зад техния успех
Завръща ли се дяловото инвестиране като важен инструмент за финансиране
Кои активи и сектори ще бъдат в радара на инвеститорите през 2018


Прочетете и това

24 часа 7 дни
 
Капитал

Абонирайте се и получавате повече

Капитал
  • Допълнителни издания
  • Остъпки за участие в събития
  • Ваучер за реклама
Още от "Архив" Затваряне
Правителството с нов екшън план за 3-ти и 4-ти блок?

"Динамо софтуер": цена 50 млн. долара, 10 млн. за служителите

Българската софтуерна компания има нов мажоритарен собственик - американския фонд Francisco Partners

Карина Караиванова: Липсва доверие в капиталовия пазар

Новоизбраните заместници не са политически компромис, смята председателят на Комисията за финансов надзор

Миролио продаде дела си в "Булгартабак" за 26.6 млн. лв.

През фондовата борса бяха прехвърлени 7.22% от капитала, които отговарят точно на дела на италианския бизнесмен

Фонд на Рокфелер продава ритейл парка в Пловдив на групата "Химимпорт"

Активът се оценява на над 35 млн. лв., но дълговете са почти толкова

На изток от Холивуд

Акцентите на тазгодишното издание на филмовия фестивал So Independent (26 октомври – 5 ноември)

K:Reader

Нов и модерен инструмент, който пренася в дигитална среда усещането от четенето на хартия.

Прочетете целия вестник или списание без да търсите отделните статии в сайта.
Капитал, брой 42

Капитал

Брой 42 // 21.10.2017 Прочетете
Капитал Daily, 19.10.2017

Капитал Daily

Брой 160 // 19.10.2017 Прочетете