Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тук. Разбрах
Регистрация
13 21 яну 2008, 16:15, 13063 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

Прочетете и това

24 часа 7 дни

Библиотека / K100»

К100
К100

300 най-големи компании по приходи; Най-печелившите; Най-динамичните; Лидерите по сектори; Анализи и фирмени профили

 
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?

Когато този път парашутът не се отвори

Властта е била наясно с проблемите в управлението на НДК от дълго време, но не е предприела нищо

Горещото лято на яхтения бизнес

Марините и продажбите на лодки в България растат, но държавата не помага на развитието на този вид туризъм

"Слънчо" поглежда отвъд хоризонта

С проект по "Конкурентоспособност" за 1.6 млн. лв. компанията ще започне да изнася детски храни в региона

Индексите на борсата започнаха седмицата с ръст

"Стара планина холд" реализира най-голям ръст след съобщението за дивидент

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 28

Капитал

Брой 28 // 15.07.2017 Прочетете
Капитал Daily, 20.07.2017

Капитал Daily

Брой 110 // 20.07.2017 Прочетете