Fakta om Atom Smashers
Partikkelakseleratorer lage bjelker av slik kraft at de er i stand til å rippe stoff av saken fra hverandre. Tidlig akseleratorer sendt protoner virvlende i hastigheter høye nok til å sende protoner rett inn i kjernen av målet atomer, dele dem og sende fragmentene flyr vekk. De tidlige akseleratorer var kraftig nok til å bli kalt "atom smashers." Dagens partikkelakseleratorer kan ikke virkelig kalles atom smashers noe mer, fordi de skaper ikke bare nok energi til å spalte atomer, men nok til å dele atombyggesteinene selv.
Elektriske og magnetiske felt
En ladet partikkel satt inn i et elektrisk felt vil bli akselerert i en rett linje. Det samme partikkel satt inn i et magnetisk felt vil også bli akselerert - men ikke i en rett linje. I stedet vil et magnetisk felt presse en ladet partikkel sideveis fra den retning i hvilken det reiser. Det er hvordan partikkelakseleratorer arbeid. Ved å kontrollere de elektriske og magnetiske felt, ladde partikler kan sped opp og veiledet. Ulike stiler av akseleratorer bruke elektriske og magnetiske felt på ulike måter.
syklotronen
I 1930, Ernest Orlando Lawrence oppfunnet syklotronen. Den første var en syklotron 5-tommers diameter sirkel. Det elektriske feltet i syklotron er levert av to halv-kake formet elektroder. Hele kretsen er satt inn en magnet. Positivt ladede partikler blir ført inn i midten, hvor de blir akselerert av elektrodene. På grunn av det magnetiske felt, gjør at partiklene ikke går rett, de beveger seg i en liten sirkel. Men med hver sirkel partiklene øke hastigheten litt mer, noe som betyr at magnetfeltet ikke slå dem så raskt, slik at de gjør en større sirkel. Så partiklene spiral ut fra sentrum, påskynde mer og mer før de får nok energi til å flytte ut fra det magnetiske feltet og treffe et mål.
synchrotrons
Som partikler blir akselerert til raskere og raskere hastigheter, blir det vanskeligere og vanskeligere å få fart dem opp mer. Spiral banen i en syklotron tilbyr ikke nok kontroll over de elektriske og magnetiske felt for å bekjempe avtagende avkastning som partikkelhastigheter nærmer lysets hastighet. Synchrotrons er basert på en annen idé. I en synkrotron, de ladede partiklene følge en enkelt bane, med elektroder og magnetiske felt justert for å holde partiklene på den banen uansett deres hastighet.
lineære akseleratorer
Det er også en helt annen konfigurasjon: en lineær akselerator. I en lineær akselerator, får ladede partikler presset i en rett linje med et elektrisk felt. På grunn av at partiklene akselereres den bane bare en gang, er lineære akseleratorer som oftest brukes sammen med elektroner og positroner, i stedet for tyngre positivt ladede partikler. Den lengste lineær akselerator er Stanford Linear Accelerator, med en to mil lang rett vei.
Electron synchrotrons
Det finnes dusinvis av elektron synchrotrons rundt om i verden som brukes ikke direkte for de høyenergetiske partikler de produserer, men for det intense lyset de gjør. Ettersom elektronene er skrudd i et magnetfelt, har de en tendens til å frigjøre energi i form av røntgenstråler. For disse anleggene, kalt "lyskilder," ideen er å akselerere elektroner og deretter tappe energi ut av dem på bestemte steder. Spesielle magneter vri elektronene raskt frem og tilbake, og med hver vri de slipper noen X-ray energi. Ved å justere de elektriske og magnetiske felt, kan røntgen bølgelengde, intensitet og puls bredde være innstilt for den spesifikke oppgaven.
Giant synchrotrons
I mange år Fermilab, som ligger utenfor Chicago, var den største protonakselerator i verden. Nå som kronen er slitt av Large Hadron Collider (LHC) som ligger midt på grensen mellom Frankrike og Sveits. LHC er en 27-kilometer ring av superledende magneter som kan akselerere enkelt protoner eller bly-ioner. LHC har 9.300 magneter som sender bunter av protoner rundt ringen mer enn 11.000 ganger i sekundet, reiser på mer enn 99,999 prosent lysets hastighet. Ved å krasje to motstridende stråler sammen, vil energien som frigjøres skape temperaturer mer enn 100.000 ganger så varmt som sentrum av Solen