斯蒂芬·霍金曾经指出,如果我们想通过时间跳跃,它将帮助如果我们有一台机器像大型强子对撞机能够加速我们接近光速。是的,先生,LHC是足以让霍金认为这是一个令人印象深刻时间旅行交通工具的选择。免费,它也没有得到它的声誉:笨重的粒子加速器获得其条纹时,它给了我们在2012年和2013年的希格斯玻色子的证据。基本上在大型强子对撞机寻找希格斯粒子物理学的标准模型,证实了基本粒子和宇宙力量。不小的壮举。
当然“小”不是我们通常与大型强子对撞机,或欧洲(欧洲核子研究组织)。考虑在CERN加速器复杂,它不仅仅是很多大型强子对撞机。如果你将质子为大型强子对撞机没有任何初步的步骤,不会有很多实验说:你需要不仅加速质子进入大型强子对撞机,之前还集中在茂密的光束。为了做到这一点,有几个步骤需要采取前天才去他们暴力的命运在LHC[来源:大型强子对撞机的事实,欧洲核子研究中心]:
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- 首先,必须入一个质子直线加速器,他们最初的加速,这条线是98英尺(30米)。
- 之后,质子束进入质子同步加速器助推器,而速度更快的脉冲电场。增压是515英尺(157米)的周长,,预示我们的主要问题的答案——这是圆形,粒子可以更快。(我们将进入更主要的大型强子对撞机。)
- 升压后,质子束流的数据包进入质子同步加速器,另一个环形轨道设计鞭子这些质子狂热。大约2000英尺(628米)的周长,他们开始移动如此之快,简直不能更快。质子以光速的99.9%,这意味着他们开始获得质量而不是速度。准备大型强子对撞机,对吧?
- 不,还不够我们的小束质子的能量。下一步是超级质子同步加速器。(不,超级可怕的质子同步加速器不会跟随它。)这是一个近4.5英里(7-kilometer)圆形加速器,嗯,你知道:它使质子去“更快,”实际上意味着他们补充能量,增加质量。只有旅行英里后各种加速器——质子甚至达到27公里大型强子对撞机,和得到not-so-leisurely漫步对撞机的真空管。
现在我们在这里:在巨大的大型强子对撞机。它看起来像一个美丽的水晶洞穴。(开个玩笑,它看起来像一个灯火通明,痴迷于干净的地铁隧道与一个巨大的管道运行通过。)这样的河面barely-matter为什么需要这么大的空间游荡?
第一个答案是有点虎头蛇尾:我们开始使用大型强子对撞机,因为它已经存在。欧洲核子研究中心有一个以前的加速器(大型正负电子对撞机),最初占领了空间,而且是大到容纳碰撞的电子和正电子(你猜对了!)。为什么是地蜡大小甚至建造地下328英尺(100米)?
它建于地下的一个非常基本的理由:它证明便宜简单挖掘一条隧道比购买土地和减轻环境影响[来源:欧洲核子研究中心]。(它还需要一个斜率来最小化成本产生的垂直轴的位置)。但地蜡的原因有如此广泛的周长可以为什么LHC的心需要一个敬而远之,:这位女士需要一套漂亮的曲线。
LHC是必要的圆角弯曲,加速粒子的朋友很重要。这一切都始于牛顿运动定律说一个粒子(或任何东西,——没有双关)将以一个恒定的速度旅行,除非受到外力作用,。这是什么意思?粒子会以直线的方式行进速度相同,除非有一些用于加速。
那“东西”是圆形加速器的曲线。与线性加速器——粒子以直线的方式行进,一个圆形加速器使粒子获得能量每一次[来源:粒子的冒险]。(巨大的磁铁,引导质子不增加能量,但电场增加加速度)。圆形加速器会让质子和周围,获得能量,同时也允许多个点的粒子碰撞——线性加速器,当然,只会有一个点的碰撞,最后。
回答为什么LHC是循环可能没有与它的大小,但它确实联系起来。较小的赛道上的质子将意味着他们需要加速更适应幅度曲线,并将失去更多的能量碰撞,这样不会那么强[来源:巴特沃斯]。所以需要一个大的半径的粒子的能量足够高加速和产生碰撞。
和不认为所有的科学家感到满意当前的大型强子对撞机的大小。存在严重的因素正在建造一个62英里(100公里)的轨道,将提供一个更加充满活力的课程为粒子碰撞[来源:皮斯]。记住,能量越高,粒子越巨大,可以发现——一个重要的方法来识别新的难以捉摸,重粒子[来源:帝国]。
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