Akcelerator-noz Demokryta
Akceleratory to urządzenia , które pozwalają nam poznać szczegółowo budowę materii ,niczym nóż Demokryta kroją materie na coraz to mniejsze kawałki. Akcelerator zabiera badacza na podroz w czasie - do przeszlosci , urzadzenia te , posiadajace zdolnosc wytwarzania ogromnych energii powoduja powstawanie takiej materii jaka istniala na poczatku wszechswiata.
------------------------------------------------------------------------
Oto glowna idea ,na ktorej oparte jest dzialanie akceleratora.
Wezmy czastke naladowana elektrycznie, np elektron , jest on przyciagany przez ladunek dodatni , a odpychany przez ujemny (w przypadku czastki naladowanej dodatnio sytuacja jest odwrotna). Predkosc elektronu mozna zwiekszyc , jesli postaramy sie ,zeby przed nim znajdowal sie ladunek dodatni, a za nim ujemny.Wazne jest rowniez to aby czastka ,ktora chcemy przyspieszyc oprocz posiadanego ladunku elektrycznego miala odpowiednio dlugi czas zycia, bowiem przyspieszanie jest procesem czasochłonnym .
Oto prosty przyklad:
Bieguny baterii nalezy podlaczyc do metalowych plytek (elektrod) i umiescic je w odpowiedniej odleglosci.Uklad ten nalezy zamknac w puszce i usunac z niej powietrze.Czastki beda biegly przez szczeline miedzy elektodami zaleznie od swojego ladunku . Elektron pobiegnie w kierunku elektrody dodatniej uzyskujac przy tym energie , jaka widnieje na etykiecie baterii np.12 eV. Jesli metalowa dodatnia elektroda wykonana bedzie z metalowej siatki to wiekszosc elektornow przeniknie przez nia tworzac wiazke o energii 12 eV.
Niezaleznie od typow akceleratorow glowna zasada jest taka sama: czastki zyskuja energie w wyniku przechodzenia przez szczeline. Jednak zeby badac swiat czastek elementarnych 12 eV to za malo, do tego potrzebaby baterii wywarzajacej miliardy woltow (a takiej w zadnym sklepie nie dostaniemy).Jak rozwiazano ten problem ...wiecej szczegolow tutaj
------------------------------------------------------------------------
Co sie dzieje podczas przyspieszania?Latwa choc niekompletna odpowiedz brzmi , ze zwieksza sie predkosc ruchu czastek.W czasach pierwszych akceleratorow odpowiedz ta byla calkiem prawidlowa , obecnie lepiej powiedziec , ze zwieksza sie energia czastek.Teraz akceleratory moga nadawac czastkom predkosci zblizone do predkosci swiatla. Jedna maszyna moze nadac czastce predkosc rowna 99% predkosci swiatla , inna 99,9% predkosci swiatla. Wydaje sie ,ze roznica jest niewielka , a trzeba zdobyc fundusze. "Idz wytlumacz to senatorowi,ktory glosowal za wydaniem calej tej forsy tylko po to , by uzyskac marne dodatkowe 0,9%"
To nie predkosc ostrzy noz Demokryta i otwiera przed nami nowe obszary. To energia.
ENERGIAROZMIAR OBIEKTU0,1eVczasteczka,duzy atom 10-8m 1,0eVatom 10-9 1000eVrdzen atomu 10-111MeVduze jadro 10-14 100MeVrdzen jadra 10-15 1GeVneutron albo proton 10-16m 10GeVefekty kwarkowe 10-17m 100GeVef. kwarkowe(szczegolowo) 10-18m10TeVBoska Czaskta (HIGGS)? 10-20m
Proton poruszajacy sie z predkoscia rowna 99% predkosci swiatla ma energie rowna 7 GeV , natomiast proton poruszajacy sie z predkoscia rowna 99,5 % predkosci swiatla - okolo 30 GeV.Proton poruszajacy sie z predkoscia 99,9 % predkosci swiatla ma energie 200 GeV. Przy tak wielkich predkosciach istotne sa efekty relatywistyczne-im szybciej pedza czastki tym wieksza jest ich masa , zatem coraz trudniej dalej zwiekszac jej predkosc.
Typy akceleratorow