بودكاست التاريخ

تم تشغيل مصادم الهادرونات الكبير CERN

تم تشغيل مصادم الهادرونات الكبير CERN

في 10 سبتمبر 2008 ، نجح العلماء في قلب المفتاح لأول مرة على مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في مختبر المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) في جنيف ، مما أطلق ما أطلق عليه الكثيرون أكبر تجربة علمية في التاريخ.

اختبار نظريات فيزياء الجسيمات ، مصادم الهادرونات الكبير الذي تبلغ قيمته 8 مليارات دولار هو أكبر مسرع للجسيمات في العالم ، ويتكون من مغناطيسات فائقة التوصيل تسمح للمهندسين والفيزيائيين بدراسة الجسيمات دون الذرية بما في ذلك البروتونات والإلكترونات والكواركات والفوتونات. يمكن للمصادم LHC إنشاء 600 مليون تصادم في الثانية.

الحلقة التي يبلغ طولها 17 ميلاً تحت الأرض ، وتقع تحت الحدود السويسرية الفرنسية ، ترسل حزمًا جسيمية قريبة من سرعة الضوء ، مما يتسبب في اصطدامها وإعادة تكوين الحطام الناجم عن الانفجار العظيم. في وقت إطلاقه ، توقع بعض العلماء وخبراء البيئة أن المصادم LHC سيخلق ثقبًا أسودًا صغيرًا يمكن أن يقضي على العالم. تم دحض هذه المزاعم من قبل CERN والفيزيائي ستيفن هوكينج ، الذي قال إن أي ثقوب سوداء صغيرة سوف تتبخر على الفور.

كان الهدف من المصادم LHC ، وهو أكبر أداة علمية على هذا الكوكب ، هو إنشاء واكتشاف بوزون هيغز ، المعروف باسم "جسيم الله". في عام 1964 ، توصل بيتر هيجز وفرانسوا إنجلرت إلى نظرية مفادها أن الجسيم المرتبط بمجال الطاقة الذي ينقل الكتلة هو المفتاح لكيفية اكتساب كل شيء في الكون للكتلة.

في عام 2012 ، أعلنت CERN أن تجارب LHC سمحت للباحثين بمراقبة جسيم يتوافق مع بوزون هيغز. في 8 أكتوبر 2013 ، مُنح هيغز وإنجلرت جائزة نوبل في الفيزياء ، "للاكتشاف النظري لآلية تساهم في فهمنا لأصل كتلة الجسيمات دون الذرية ، والتي تم تأكيدها مؤخرًا من خلال اكتشاف تنبأ بالجسيم الأساسي ، من خلال تجارب ATLAS و CMS في مصادم هادرون الكبير التابع لـ CERN ".


تم إطلاق أكبر آلة صنعها الإنسان على الإطلاق ، والمعروفة باسم مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في 10 سبتمبر 2008. كان هذا الحدث بمثابة نقطة انطلاق تكنولوجية جديدة في تاريخ الكوكب حيث يمكن للعلماء الآن إثبات الأسئلة المفتوحة الأساسية في الفيزياء مع إثبات أن حسابات عظماء مثل ألبرت أينشتاين كانت صحيحة بالفعل.

مهدت قوة المصادم LHC الطريق لعصر جديد من البحث العلمي حيث تمت الإجابة على العديد من الجوانب المثيرة للجدل سابقًا للجسيمات الأولية وتشكيل كل شيء بإثبات.


هل يفتح CERN بوابات؟

الصورة: روان كارلوس / أنسبلاش

في يونيو 2016 ، ظهرت سلسلة من الصور المذهلة للسماء فوق CERN على الإنترنت ، المصور كريستوف سواريز.

من قبيل الصدفة ، أو ربما لا ، تم التقاط الصور بعد 10 أيام فقط من بدء تجربة AWAKE ، أو Advanced WAKEfield Experiment ، في منشأتها في CERN في 16 يونيو 2016.

رداً على ذلك ، ادعى البعض أن المصادم LHC قد ولّد & # 8220portal فوق جنيف. & # 8221 كانت الصور ، بعد كل شيء ، غير عادية إلى حد ما & # 8212 السحب الداكنة الشاهقة المليئة بالبرق وعاصفة ممطرة تحتها.

في الواقع ، تم تقديم العديد من هذه الادعاءات على مر السنين. في عام 2015 ، نشر موقع Yahoo News تقريرًا عن لقطات لدوامة مزعومة تتشكل فوق جنيف ، ما أشاروا إليه بـ & # 8220UFO gateway. & # 8221 في اللقطات ، تدور الغيوم في نقطة ، كما لو كانت ثقبًا أسود ، و يمكن رؤية عدد من الأجرام الساطعة الصغيرة & # 8220 دخولها. & # 8221 الدوامة ثم تختفي. يُزعم أن بوابة UFO اندلعت مباشرة فوق مصادم الهادرونات الكبير. لسوء الحظ ، على الرغم من التغطية الإعلامية ، تبين أن هذه اللقطات هي CGI.

ظهرت بوابة مزعومة أخرى فوق جنيف في 5 يوليو 2016 ، هذه البوابة على شكل غيوم أنشأت & # 8220ring & # 8221 عند النظر إليها على الرادار.

الصورة: يوتيوب

وفقًا للفيديو ، تزامنت البوابة & # 8220cloud & # 8221 مع إغلاق طارئ لمصادم الهادرونات الكبير ، والذي حدث بعد أن قفز ابن عرس فوق سياج محطة فرعية ، واصطدم بمحول ، وأوقف التيار الكهربائي.

هذا ، على الأقل ، كان صحيحًا & # 8212 ابن عرس فعلت قفز السياج ، ولسوء الحظ تم صعقه بالكهرباء بواسطة المحول المذكور. تم حشوها وعرضها في متحف روتردام للتاريخ الطبيعي ، في معرض حكايات الحيوانات الميتة. سواء أسفرت أفعالها عن فتح بوابة فوق مسرع الجسيمات أم لا ، سأترك ذلك لك لتقرره.

بوابة الى الجحيم؟

في أغسطس 2016 ، ظهر مقطع فيديو على الإنترنت يبدو أنه يصور تضحية طقسية على أرض CERN ، أمام تمثال Shiva ، الإله الهندوسي. في الفيديو ، يمكنك مشاهدة عدد من الشخصيات المتخفية المتجمعة بالقرب من التمثال ، وتحيط بامرأة.

تم التقاط الفيديو من وجهة نظر متفرج غير مرتاب ، قرر الترشح له بعد أن أدرك ما هو على وشك النزول.

الصورة: يوتيوب

وفقًا لصحيفة الغارديان ، كانت هذه خدعة ، وبدأت CERN نفسها تحقيقًا لمعرفة من المسؤول. وفقًا لتقريرهم & # 8220pranking العلماء & # 8221 مشتبه بهم.

سواء كانت مزحة أم لا ، فإن هذا لم يساعد بالضبط في تبديد الشائعات التي تفيد بأن CERN كان أمرًا غريبًا. في عام 2014 ، كتبت عن تمثال Shiva ، ولماذا يعتقد البعض أنه رمز & # 8217s لسعي CERN & # 8217s ليس فقط لفتح البوابات ، ولكن لفتح بوابة لعودة Annunaki إلى الأرض. يعتقد البعض الآخر أن المصادم LHC قد يكون في الواقع بوابة محاولة إلى العالم السفلي نفسه.

كما أفاد مترو في يناير 2017 ، يعتقد بعض المدونين عبر الإنترنت أن تجارب CERN & # 8217 هي في الواقع محاولة لبناء & # 8220t مملكة المسيح الدجال ، & # 8221 الذي سيخطو في النهاية عبر البوابة و & # 8220 يحكم كوكبنا. & # 8221

امض من الوجود

الصورة: Arseny Togulev / Unsplash

ربما يتعلق بالنشاط الغريب في السماء فوق CERN حادثة نوفمبر 2009 ، عندما اختفت طائرة Iberworld Airbus A330-300 مؤقتًا.

كما تقول القصة ، كانت الطائرة تقل 170 راكبًا ، وكانت متجهة نحو سانتا كروز ، بوليفيا ، عندما اختفت على ما يبدو في منتصف الرحلة. ثم تم الإبلاغ عن عودة الطائرة إلى الظهور على بعد حوالي 5500 ميل في مطار تينيريفي الشمالي في جزيرة تينيريفي في جزر الكناري.

وفقًا لمقال Inquisitr نُشر في عام 2016 ، يعتقد البعض أن مصادم الهادرونات الكبير CERN & # 8217s ربما يكون السبب في هذا التحول الغامض للأحداث ، نظرًا لأنه بدأ للتو في تداول الحزم في العام السابق ، وكان يستعد للقيام بذلك مرة أخرى.

قبل نوفمبر 2009 ، كان LHC خارج الخدمة مؤقتًا بسبب عطل يُطلق عليه & # 8220Quench حادثة & # 8221 التي وقعت في 19 سبتمبر 2008. تنفيس الهيليوم السائل في نفق المصادم & # 8217s ، مما أدى إلى إتلاف 53 مغناطيسًا فائق التوصيل.

يعتقد مقدمو نظرية إيرباص أن الحدث الغريب ربما حدث أثناء الاستعدادات لإعادة إطلاق LHC & # 8217s في أوائل نوفمبر.

وفقًا للنظرية ، أنتج العلماء في CERN نوعًا من & # 8220time warp & # 8221 أثناء إحدى الشركات الناشئة LHC & # 8217s. أغلقوا كل شيء على الفور. صرح الدكتور مايك لاموند ، منسق آلة LHC رسميًا ، أن سبب الإغلاق كان بسبب طائر أسقط & # 8220a قليلاً من الرغيف الفرنسي ، & # 8221 مما تسبب في ارتفاع درجة حرارة المغناطيس وكاد أن يؤدي إلى حادث آخر & # 8220quench & # 8221 ، كما ورد بواسطة التلغراف في 6 نوفمبر 2009.

ومع ذلك ، لم يشتر البعض هذا التفسير & # 8217t ، معتقدين بدلاً من ذلك أنه كان غطاءً لمنع الجمهور من اكتشاف أن المصادم LHC قد & # 8220 فتح بوابة زمنية بطريق الخطأ ، & # 8221 أو هكذا قال المحقق.

ما يسمى بـ & # 8220time warp ، & # 8221 أو هكذا تستمر القصة ، كان سببه تشويه LHC المجال المغناطيسي للأرض & # 8217s ، مما أدى إلى & # 8220 time wave & # 8221 التي تردد صداها عبر الكوكب & # 8217s الأساسية. مرت الموجة عبر بوابة الشمس ، وهو قوس حجري قديم في بوليفيا.

الصورة: ويكيبيديا / المجال العام

يعتقد البعض أنه & # 8220stargate ، & # 8221 بحد ذاته بوابة إلى عوالم أخرى.

ثم استمرت الموجة & # 8220time & # 8221 ، حتى تواصلت مع Iberworld Airbus ، مما أدى إلى إزاحتها مؤقتًا في الزمان والمكان. وفقًا للحكاية الغريبة ، انتقل جميع الركاب البالغ عددهم 170 ، إلى جانب الطائرة ، تلقائيًا مسافة 5500 ميل من بوليفيا إلى جزر الكناري ، حيث تمكنوا من الهبوط بأمان ، على الرغم من الخلط بينهم.

(قصة & # 8220 حقيقية & # 8221 لطائرة إيرباص ، أو Air Comet A333 ، قد تكون في الواقع أقل استثنائية ، اعتمادًا على ما تريد تصديقه. وفقًا لصحيفة The Aviation Herald ، كان من المفترض أن تقوم الطائرة برحلة من مدريد باراخاس من إسبانيا إلى سانتا كروز ، بوليفيا ، ولكن انتهى الأمر بطريقة ما في سانتا كروز دي تينيريفي ، جزر الكناري. وبحسب ما ورد ، فقد أربك الطاقم الاثنين ، على الرغم من أن القصة تترك بالتأكيد الكثير من الأسئلة).


LibertyVoter.Org

في مثل هذا اليوم من عام 2008 ، نجح العلماء في قلب المفتاح لأول مرة على مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في مختبر المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) في جنيف ، مما أطلق ما أطلق عليه الكثيرون أكبر تجربة علمية في التاريخ.

اختبار نظريات فيزياء الجسيمات ، مصادم الهادرونات الكبير الذي تبلغ قيمته 8 مليارات دولار هو أكبر مسرع للجسيمات في العالم ، ويتكون من مغناطيسات فائقة التوصيل تسمح للمهندسين والفيزيائيين بدراسة الجسيمات دون الذرية بما في ذلك البروتونات والإلكترونات والكواركات والفوتونات. يمكن للمصادم LHC إنشاء 600 مليون تصادم في الثانية.

الحلقة التي يبلغ طولها 17 ميلاً تحت الأرض ، وتقع تحت الحدود السويسرية الفرنسية ، ترسل حزمًا من الجسيمات بسرعة الضوء ، مما يتسبب في اصطدامها وإعادة تكوين الحطام الناجم عن الانفجار العظيم. في وقت إطلاقه ، توقع بعض العلماء ودعاة البيئة أن المصادم LHC سيخلق ثقبًا أسودًا صغيرًا يمكن أن يقضي على العالم. تم دحض هذه المزاعم من قبل CERN والفيزيائي ستيفن هوكينج ، الذي قال إن أي ثقوب سوداء صغيرة سوف تتبخر على الفور.

كان الهدف من المصادم LHC ، وهو أكبر أداة علمية على هذا الكوكب ، هو إنشاء واكتشاف بوزون هيغز ، المعروف باسم "جسيم الله". في عام 1964 ، توصل بيتر هيجز وفرانسوا إنجلرت إلى نظرية مفادها أن الجسيم المرتبط بمجال الطاقة الذي ينقل الكتلة هو المفتاح لكيفية اكتساب كل شيء في الكون للكتلة.

في عام 2012 ، أعلنت CERN أن تجارب LHC سمحت للباحثين بمراقبة جسيم يتوافق مع بوزون هيغز. في 8 أكتوبر 2013 ، مُنح هيغز وإنجلرت جائزة نوبل في الفيزياء ، "للاكتشاف النظري لآلية تساهم في فهمنا لأصل كتلة الجسيمات دون الذرية ، والتي تم تأكيدها مؤخرًا من خلال اكتشاف تنبأ بالجسيم الأساسي ، من خلال تجارب ATLAS و CMS في CERN & # 8217s Large Hadron Collider. "


CERN & amp Revelation 9: 1-11

هنا ، يخبرنا يوحنا عن الوقت الذي أُعطي فيه الشيطان مفتاح الحفرة & # 8220 بلا قاع & # 8221 لإطلاق حشد من الكائنات الشيطانية التي تشبه الجراد على العالم. أتساءل عما إذا كان هذا الحدث الكتابي مرتبطًا بالتجارب الجارية في CERN؟

من المثير للاهتمام ملاحظة أن الكلمة & # 8220bottomless pit & # 8221 مترجمة abussos في اليونانية ، تعني حرفياً رمح الهاوية (لذا فهي ليست مجرد حفرة ، بل بالأحرى نفق& # 8212 النفق إلى الهاوية). فكرة النفق (ثقب دودي) يؤدي إلى بعد آخر ، أو أ ثقب أسود، في قلب CERN! وخمن ما هو المصطلح الذي يستخدمه العلماء غالبًا لوصف الثقب الأسود؟ & # 8220 حفرة بلا قعر & # 8221.

ومما يثير الاهتمام أيضًا حقيقة أن المدينة التي يقع فيها CERN كانت تسمى & # 8220Appolliacum & # 8221 في العصر الروماني ، حيث كان يوجد معبد على شرف أبوليون المدمرة (أبولو) ، ويعتقد الرومان أنها كانت بوابة للعالم السفلي (لاحظ أن الحفرة التي لا قاع لها مرتبطة بالعالم السفلي). قارن هذا برؤيا 9:11 ، التي تنص على:

قيل لنا ذلك أبوليون هو ملاك الهاوية وملك الجراد الشيطاني الذي أطلق العنان! هل هي مصادفة أن بنيت المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية على المدينة المخصصة لأبوليون؟

وهل من المصادفة ايضا ان تمثال الاله الهندوسي اللورد شيفا "إله الدمار"أو يسمى"المدمر"يتم عرضه بشكل بارز خارج المصادم LHC؟ اسم الملاك & # 8220Apollyon & # 8221 باليونانية يعني "دمار"! بالمناسبة ، ما علاقة هذا بالعلم؟


تمثال للإلهة الهندية شيفا يقع في مقر سيرن

علاوة على كل ذلك ، فإن CERN هي اختصار لـ God Cernunnos & # 8212the إله العالم السفلي. مجرد صدفة أخرى؟ وهل هي أيضًا مصادفة أن يتعمق الأمر في سيرن تحت الارض للقيام بتجاربهم & # 8220god & # 8221 لتسخير؟

لا أعرف ، لكن كل هذا يفسر سبب اختيارهم لبناء مشروعهم العلمي & # 8220 & # 8221 تحت الأرض ، وعلى موقع يمتد بين بلدين (فرنسا وسويسرا) ، وهو أمر لا معنى له على الإطلاق أو سبب ذلك. لقد اخترت اختصارًا لا يبدو أنه يتناسب مع ما يمثله.



محتويات

حزم الجسيمات عالية الطاقة مفيدة للبحث الأساسي والتطبيقي في العلوم ، وكذلك في العديد من المجالات التقنية والصناعية غير المرتبطة بالبحوث الأساسية [9]. تشير التقديرات إلى أن هناك ما يقرب من 30000 مسرّع في جميع أنحاء العالم. من بين هؤلاء ، حوالي 1 ٪ فقط هي آلات بحث ذات طاقات أعلى من 1 GeV ، في حين أن حوالي 44 ٪ للعلاج الإشعاعي ، و 41 ٪ لزرع الأيونات ، و 9 ٪ للمعالجة والبحث الصناعي ، و 4 ٪ للأبحاث الطبية الحيوية وغيرها من البحوث منخفضة الطاقة. [10]

تحرير فيزياء الطاقة العالية

بالنسبة للاستفسارات الأساسية حول ديناميكيات وبنية المادة ، والمكان ، والزمان ، يبحث الفيزيائيون عن أبسط أنواع التفاعلات بأعلى الطاقات الممكنة. تستلزم هذه عادةً طاقات الجسيمات للعديد من GeV ، وتفاعلات أبسط أنواع الجسيمات: اللبتونات (مثل الإلكترونات والبوزيترونات) والكواركات للمادة ، أو الفوتونات والغلونات لكمات المجال. بما أن الكواركات المعزولة غير متوفرة تجريبياً بسبب حبس اللون ، فإن أبسط التجارب المتاحة تتضمن تفاعلات ، أولاً ، اللبتونات مع بعضها البعض ، وثانيًا ، من اللبتونات مع النيوكليونات ، والتي تتكون من كواركات وغلوونات. لدراسة تصادمات الكواركات مع بعضها البعض ، يلجأ العلماء إلى تصادمات النوكليونات ، والتي يمكن اعتبارها بشكل مفيد تفاعلات ثنائية الجسم للكواركات والغلوونات التي تتكون منها عند طاقة عالية. يميل علماء فيزياء الجسيمات الأولية إلى استخدام آلات تخلق حزمًا من الإلكترونات والبوزيترونات والبروتونات والبروتونات المضادة ، وتتفاعل مع بعضها البعض أو مع أبسط النوى (على سبيل المثال ، الهيدروجين أو الديوتيريوم) بأعلى طاقات ممكنة ، بشكل عام مئات من GeV أو أكثر.

أكبر وأعلى مسرع للجسيمات يستخدم في فيزياء الجسيمات الأولية هو مصادم الهادرون الكبير (LHC) في سيرن ، ويعمل منذ عام 2009. [11]

الفيزياء النووية وإنتاج النظائر تحرير

قد يستخدم الفيزيائيون النوويون وعلماء الكونيات حزمًا من نوى ذرية عارية ، مجردة من الإلكترونات ، لفحص بنية وتفاعلات وخصائص النوى نفسها ، والمواد المكثفة في درجات حرارة وكثافة عالية للغاية ، مثل ما قد يحدث في اللحظات الأولى الانفجار العظيم. غالبًا ما تتضمن هذه التحقيقات اصطدام نوى ثقيلة - من ذرات مثل الحديد أو الذهب - عند طاقات متعددة من GeV لكل نواة. أكبر مسرع للجسيمات هو مصادم الأيونات الثقيل النسبي (RHIC) في مختبر Brookhaven الوطني.

يمكن لمسرعات الجسيمات أيضًا إنتاج حزم بروتونية ، والتي يمكن أن تنتج نظائرًا طبية أو بحثية غنية بالبروتونات على عكس نظائرها الغنية بالنيوترونات المصنوعة في مفاعلات الانشطار ، ومع ذلك ، فقد أظهر العمل الأخير كيفية صنع 99 Mo ، الذي يصنع عادة في المفاعلات ، عن طريق تسريع النظائر. من الهيدروجين ، [12] على الرغم من أن هذه الطريقة لا تزال تتطلب مفاعلًا لإنتاج التريتيوم. مثال على هذا النوع من الآلات هو LANSCE في Los Alamos.

تحرير إشعاع السنكروترون

تبعث الإلكترونات التي تنتشر عبر مجال مغناطيسي أشعة فوتونية شديدة السطوع ومتماسكة عبر إشعاع السنكروترون. له استخدامات عديدة في دراسة التركيب الذري والكيمياء وفيزياء المادة المكثفة والبيولوجيا والتكنولوجيا. يوجد عدد كبير من مصادر ضوء السنكروترون في جميع أنحاء العالم. الأمثلة في الولايات المتحدة هي SSRL في مختبر المسرع الوطني SLAC ، و APS في مختبر Argonne الوطني ، و ALS في مختبر لورانس بيركلي الوطني ، و NSLS في مختبر Brookhaven الوطني. في أوروبا ، يوجد MAX IV في Lund ، السويد ، BESSY في برلين ، ألمانيا ، Diamond in Oxfordshire ، UK ، ESRF في Grenoble ، فرنسا ، تم استخدام الأخير لاستخراج صور مفصلة ثلاثية الأبعاد للحشرات المحاصرة في الكهرمان. [13]

ليزر الإلكترون الحر (FELs) هو فئة خاصة من مصادر الضوء تعتمد على الإشعاع السنكروتروني الذي يوفر نبضات أقصر مع تماسك زمني أعلى. إن FEL المصمم خصيصًا هو أكثر مصادر الأشعة السينية إشراقًا في الكون المرئي. [14] أبرز الأمثلة هي LCLS في الولايات المتحدة و XFEL الأوروبية في ألمانيا. يتم جذب المزيد من الاهتمام إلى أشعة الليزر اللينة للأشعة السينية ، والتي تفتح جنبًا إلى جنب مع تقصير النبض طرقًا جديدة لعلم الأتوثانية. [15] بصرف النظر عن الأشعة السينية ، تُستخدم FELs لإصدار ضوء تيراهيرتز ، على سبيل المثال FELIX في Nijmegen ، هولندا ، TELBE في دريسدن ، ألمانيا و NovoFEL في نوفوسيبيرسك ، روسيا.

وبالتالي ، هناك طلب كبير على مسرعات الإلكترون ذات الطاقة المعتدلة (GeV) وكثافة عالية وجودة شعاع عالية لتشغيل مصادر الضوء.

الآلات منخفضة الطاقة والعلاج بالجسيمات تحرير

الأمثلة اليومية على مسرعات الجسيمات هي أنابيب أشعة الكاثود الموجودة في أجهزة التلفزيون ومولدات الأشعة السينية. تستخدم هذه المسرعات منخفضة الطاقة زوجًا واحدًا من الأقطاب الكهربائية بجهد تيار مستمر يبلغ بضعة آلاف من الفولتات بينهما. في مولد الأشعة السينية ، يكون الهدف نفسه أحد الأقطاب الكهربائية. يُستخدَم مُسرِّع الجسيمات منخفض الطاقة المسمى آلة زرع الأيونات في تصنيع الدوائر المتكاملة.

في الطاقات المنخفضة ، تُستخدم حزم النوى المتسارعة أيضًا في الطب كعلاج بالجسيمات ، لعلاج السرطان.

أنواع مسرع التيار المستمر القادرة على تسريع الجسيمات إلى سرعات كافية لإحداث تفاعلات نووية هي مولدات Cockcroft-Walton أو مضاعفات الجهد ، والتي تحول التيار المتردد إلى تيار مستمر عالي الجهد ، أو مولدات Van de Graaff التي تستخدم الكهرباء الساكنة التي تحملها الأحزمة.

التعقيم الإشعاعي للأجهزة الطبية

تستخدم معالجة شعاع الإلكترون بشكل شائع للتعقيم. حزم الإلكترون هي تقنية تشغيل-إيقاف توفر معدل جرعة أعلى بكثير من أشعة جاما أو الأشعة السينية المنبعثة من النظائر المشعة مثل الكوبالت 60 (60 Co) أو السيزيوم 137 (137 Cs). نظرًا لارتفاع معدل الجرعة ، يلزم تقليل وقت التعرض وتقليل تحلل البوليمر. نظرًا لأن الإلكترونات تحمل شحنة ، فإن حزم الإلكترون أقل اختراقًا من كل من أشعة جاما والأشعة السينية. [16]

تاريخيا ، استخدمت المسرعات الأولى تقنية بسيطة لجهد كهربائي ثابت واحد لتسريع الجسيمات المشحونة. تم تسريع الجسيم المشحون من خلال أنبوب مفرغ مع قطب كهربائي في كلا الطرفين ، مع وجود جهد ثابت عبره. نظرًا لأن الجسيم مر مرة واحدة فقط من خلال فرق الجهد ، فإن طاقة الخرج كانت محدودة بجهد تسريع الجهاز. في حين أن هذه الطريقة لا تزال شائعة للغاية اليوم ، مع وجود المسرعات الكهروستاتيكية التي تفوق بشكل كبير أي نوع آخر ، فهي أكثر ملاءمة لدراسات الطاقة المنخفضة نظرًا لحد الجهد العملي البالغ حوالي 1 MV للآلات المعزولة بالهواء ، أو 30 MV عند المعجل يتم تشغيله في خزان من الغاز المضغوط ذو قوة عازلة عالية ، مثل سادس فلوريد الكبريت. في معجل ترادفي يتم استخدام الجهد مرتين لتسريع الجسيمات ، عن طريق عكس شحنة الجسيمات أثناء وجودها داخل الطرف. هذا ممكن مع تسريع النوى الذرية باستخدام الأنيونات (أيونات سالبة الشحنة) ، ثم تمرير الحزمة من خلال رقاقة رقيقة لتجريد الإلكترونات من الأنيونات داخل طرف الجهد العالي ، وتحويلها إلى كاتيونات (أيونات موجبة الشحنة) ، والتي يتم تسريعها مرة أخرى عند مغادرتهم المحطة.

النوعان الرئيسيان من المسرع الكهروستاتيكي هما مسرع Cockcroft-Walton ، والذي يستخدم مضاعف الجهد الثنائي المكثف لإنتاج جهد عالي ، ومسرع Van de Graaff ، الذي يستخدم حزامًا من القماش المتحرك لنقل الشحنة إلى القطب الكهربائي عالي الجهد. على الرغم من أن المسرعات الكهروستاتيكية تعمل على تسريع الجسيمات على طول خط مستقيم ، فإن مصطلح المسرع الخطي يستخدم غالبًا للمسرعات التي تستخدم المجالات الكهربائية المتذبذبة بدلاً من المجالات الكهربائية الساكنة.

نظرًا لسقف الجهد العالي الذي يفرضه التفريغ الكهربائي ، من أجل تسريع الجسيمات إلى طاقات أعلى ، يتم استخدام تقنيات تتضمن مجالات ديناميكية بدلاً من الحقول الثابتة. يمكن أن ينشأ التسارع الكهروديناميكي من أي من آليتين: الحث المغناطيسي غير الرنيني ، أو الدوائر الرنانة أو التجاويف التي تثيرها مجالات التردد الراديوي المتذبذبة. [17] يمكن أن تكون المسرعات الكهروديناميكية خطي، مع تسارع الجسيمات في خط مستقيم ، أو دائريباستخدام المجالات المغناطيسية لثني الجسيمات في مدار دائري تقريبًا.

مسرعات الحث المغناطيسي تحرير

تعمل مسرعات الحث المغناطيسي على تسريع الجسيمات عن طريق الحث من مجال مغناطيسي متزايد ، كما لو كانت الجسيمات هي الملف الثانوي في محول. يخلق المجال المغناطيسي المتزايد مجالًا كهربائيًا دائريًا يمكن تهيئته لتسريع الجسيمات. يمكن أن تكون مسرعات الحث إما خطية أو دائرية.

مسرعات الحث الخطي تحرير

تستخدم مسرعات الحث الخطي التجاويف الحثية غير الرنانة المحملة بالفريت. يمكن اعتبار كل تجويف على أنه قرصين كبيرين على شكل حلقة متصلة بواسطة أنبوب أسطواني خارجي. بين الأقراص حلقي من الفريت. تسبب نبضة الجهد المطبقة بين القرصين مجالًا مغناطيسيًا متزايدًا يقرن حثيًا الطاقة في حزمة الجسيمات المشحونة. [18]

اخترع كريستوفيلوس مسرع الحث الخطي في الستينيات. [19] معجلات الحث الخطي قادرة على تسريع التيارات عالية الشعاع (& gt1000 A) في نبضة قصيرة واحدة. لقد تم استخدامها لتوليد الأشعة السينية للتصوير الشعاعي الفلاش (على سبيل المثال DARHT في LANL) ، واعتبرت بمثابة حاقنات للجسيمات لدمج الحبس المغناطيسي وكسائقين لليزر الإلكترون الحر.

تحرير Betatrons

بيتاترون هو مسرع حث مغناطيسي دائري ، اخترعه دونالد كيرست في عام 1940 لتسريع الإلكترونات. نشأ هذا المفهوم في النهاية من العالم النرويجي الألماني رولف فيديرو. تستخدم هذه الآلات ، مثل السنكروترونات ، مغناطيسًا دائريًا على شكل كعكة دائرية (انظر أدناه) مع مجال B متزايد دوريًا ، ولكنها تسرع الجسيمات عن طريق الحث من المجال المغناطيسي المتزايد ، كما لو كانت الملف الثانوي في محول ، بسبب تغيير التدفق المغناطيسي عبر المدار. [20] [21]

يتطلب تحقيق نصف قطر مداري ثابت أثناء توفير المجال الكهربائي المتسارع المناسب أن يكون التدفق المغناطيسي الذي يربط المدار مستقلاً إلى حد ما عن المجال المغناطيسي في المدار ، مما يؤدي إلى ثني الجسيمات في منحنى نصف قطر ثابت. كانت هذه الآلات محدودة عمليًا بسبب الخسائر الإشعاعية الكبيرة التي تكبدتها الإلكترونات التي تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا في مدار نصف قطر صغير نسبيًا.

تحرير المسرعات الخطية

في مسرّع الجسيمات الخطي (ليناك) ، يتم تسريع الجسيمات في خط مستقيم مع هدف مثير للاهتمام في أحد طرفيه. غالبًا ما يتم استخدامها لتوفير دفعة أولية منخفضة الطاقة للجسيمات قبل حقنها في مسرعات دائرية. أطول خط في العالم هو مسرع ستانفورد الخطي SLAC ، الذي يبلغ طوله 3 كيلومترات (1.9 ميل). SLAC هو مصادم إلكترون-بوزيترون.

تستخدم المسرعات الخطية عالية الطاقة مجموعة خطية من الألواح (أو أنابيب الانجراف) التي يتم تطبيق مجال متناوب عالي الطاقة عليها. عندما تقترب الجسيمات من صفيحة يتم تسريعها باتجاهها بواسطة شحنة قطبية معاكسة مطبقة على اللوحة. أثناء مرورهم عبر ثقب في اللوحة ، يتم تبديل القطبية بحيث تصدهم اللوحة الآن ويتم تسريعها الآن باتجاه اللوحة التالية. عادةً ما يتم تسريع تيار من "حزم" الجسيمات ، لذلك يتم تطبيق جهد تيار متردد يتم التحكم فيه بعناية على كل لوحة لتكرار هذه العملية باستمرار لكل مجموعة.

مع اقتراب الجسيمات من سرعة الضوء ، يصبح معدل تبديل المجالات الكهربائية مرتفعًا جدًا بحيث تعمل على ترددات الراديو ، وبالتالي تُستخدم تجاويف الميكروويف في آلات عالية الطاقة بدلاً من الألواح البسيطة.

تستخدم المسرعات الخطية أيضًا على نطاق واسع في الطب والعلاج الإشعاعي والجراحة الإشعاعية. تعمل اللينات الطبية على تسريع الإلكترونات باستخدام كليسترون وترتيب مغناطيسي معقد ينتج عنه شعاع من 6-30 ميغا إلكترون فولت. يمكن استخدام الإلكترونات مباشرة أو يمكن أن تصطدم بهدف لإنتاج حزمة من الأشعة السينية. لقد حلت موثوقية ومرونة ودقة الحزمة الإشعاعية الناتجة إلى حد كبير محل الاستخدام الأقدم للعلاج بالكوبالت 60 كأداة علاجية.

تحرير مسرعات الترددات اللاسلكية الدائرية أو الدورية

في المسرع الدائري ، تتحرك الجسيمات في دائرة حتى تصل إلى طاقة كافية. عادةً ما يتم ثني مسار الجسيمات في دائرة باستخدام المغناطيس الكهربائي. ميزة المعجلات الدائرية على المسرعات الخطية (ليناك) هو أن الهيكل الدائري يسمح بالتسارع المستمر ، حيث يمكن للجسيم العبور إلى أجل غير مسمى. ميزة أخرى هي أن المسرع الدائري أصغر من المسرع الخطي ذي القدرة المماثلة (على سبيل المثال ، يجب أن يكون الخطي طويلًا للغاية للحصول على القوة المكافئة للمسرع الدائري).

اعتمادًا على الطاقة والجسيمات التي يتم تسريعها ، تعاني المسرعات الدائرية من عيب في أن الجسيمات تنبعث منها إشعاع السنكروترون. عندما يتم تسريع أي جسيم مشحون ، فإنه ينبعث منه إشعاع كهرومغناطيسي وانبعاثات ثانوية. نظرًا لأن الجسيم الذي يسافر في دائرة يتسارع دائمًا نحو مركز الدائرة ، فإنه يشع باستمرار باتجاه ظل الدائرة. يسمى هذا الإشعاع ضوء السنكروترون ويعتمد بشكل كبير على كتلة الجسيم المتسارع. لهذا السبب ، فإن العديد من مسرعات الإلكترونات عالية الطاقة هي ليناك. ومع ذلك ، فقد تم بناء بعض المسرعات (السنكروترونات) خصيصًا لإنتاج ضوء السنكروترون (الأشعة السينية).

نظرًا لأن نظرية النسبية الخاصة تتطلب أن تتحرك المادة دائمًا أبطأ من سرعة الضوء في الفراغ ، في مسرعات الطاقة العالية ، حيث تزيد الطاقة من سرعة الجسيم تقترب من سرعة الضوء كحد أقصى ، ولكنها لا تصل إليها أبدًا. لذلك ، لا يفكر فيزيائيو الجسيمات بشكل عام من حيث السرعة ، ولكن من حيث طاقة الجسيم أو الزخم ، وعادة ما يقاس بالإلكترون فولت (eV). مبدأ مهم للمسرعات الدائرية ، وحزم الجسيمات بشكل عام ، هو أن انحناء مسار الجسيمات يتناسب مع شحنة الجسيمات والمجال المغناطيسي ، ولكنه يتناسب عكسيا مع الزخم (النسبي عادة).

تحرير السيكلوترون

كانت أقدم مسرعات دائرية عاملة هي السيكلوترونات ، اخترعها إرنست لورانس في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي في عام 1929. تحتوي السيكلوترونات على زوج واحد من الصفائح المجوفة على شكل "D" لتسريع الجسيمات ومغناطيس ثنائي القطب كبير لثني مسارها في مدار دائري. إنها خاصية مميزة للجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسي منتظم وثابت B أنها تدور مع فترة ثابتة ، بتردد يسمى تردد السيكلوترون ، طالما أن سرعتها صغيرة مقارنة بسرعة الضوء ج. هذا يعني أنه يمكن دفع تسارع D لـ cyclotron بتردد ثابت بواسطة مصدر طاقة متسارع للتردد اللاسلكي (RF) ، حيث تدور الحزمة إلى الخارج باستمرار. تُحقن الجسيمات في مركز المغناطيس وتُستخرج عند الحافة الخارجية بأقصى طاقتها.

تصل السيكلوترونات إلى حد الطاقة بسبب التأثيرات النسبية حيث تصبح الجسيمات أكثر كتلة بشكل فعال ، بحيث ينخفض ​​تردد السيكلوترون الخاص بها عن التزامن مع التردد اللاسلكي المتسارع. لذلك ، يمكن للسيكلوترونات البسيطة تسريع البروتونات فقط إلى طاقة تبلغ حوالي 15 مليون إلكترون فولت (15 ميجا فولت ، أي ما يعادل سرعة 10٪ تقريبًا من ج) ، لأن البروتونات تخرج من الطور مع المجال الكهربائي الدافع. إذا تم تسريع الشعاع أكثر من ذلك ، سيستمر الشعاع في الدوران إلى الخارج إلى نصف قطر أكبر ولكن الجسيمات لن تكتسب بعد الآن سرعة كافية لإكمال الدائرة الأكبر بالتوازي مع التردد الراديوي المتسارع. لاستيعاب التأثيرات النسبية ، يجب زيادة المجال المغناطيسي إلى أنصاف أقطار أعلى كما هو الحال في السيكلوترونات المتزامنة. مثال على السيكلوترون المتساوي الزمن هو سيكلوترون PSI الدائري في سويسرا ، والذي يوفر البروتونات بطاقة 590 ميغا إلكترون فولت والتي تقابل 80٪ من سرعة الضوء. ميزة هذا السيكلوترون هي الحد الأقصى لتيار البروتون المستخرج الذي يمكن تحقيقه والذي يبلغ حاليًا 2.2 مللي أمبير. تتوافق الطاقة والتيار مع قوة شعاع 1.3 ميغاواط وهي أعلى من أي مسرع موجود حاليًا.

تحرير سينكروسيكلوترون وسيكلوترونات متزامنة

يمكن تعديل السيكلوترون الكلاسيكي لزيادة حد طاقته. كان النهج الأول تاريخيًا هو السينكروسيكلوترون ، الذي يسرع الجسيمات في عناقيد. يستخدم مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا B < displaystyle B> ، ولكنه يقلل من تردد المجال المتسارع للحفاظ على الجسيمات في خطوة أثناء دورانها للخارج ، بما يتوافق مع تردد رنين السيكلوترون المعتمد على الكتلة. هذا النهج يعاني من انخفاض متوسط ​​شدة الحزمة بسبب التجميع ، ومرة ​​أخرى من الحاجة إلى مغناطيس ضخم بنصف قطر كبير ومجال ثابت على مدار أكبر تتطلبه الطاقة العالية.

النهج الثاني لمشكلة تسريع الجسيمات النسبية هو السيكلوترون متساوي الزمان. في مثل هذا الهيكل ، يتم الاحتفاظ بتردد المجال المتسارع (وتردد الرنين السيكلوتروني) ثابتًا لجميع الطاقات عن طريق تشكيل أقطاب المغناطيس لزيادة المجال المغناطيسي بنصف قطر. وبالتالي ، يتم تسريع جميع الجسيمات في فترات زمنية متزامنة. تسافر الجسيمات عالية الطاقة مسافة أقصر في كل مدار مما كانت عليه في السيكلوترون الكلاسيكي ، وبالتالي تظل في الطور مع المجال المتسارع. تتمثل ميزة السيكلوترون المتساوي الزمان في قدرته على توصيل حزم مستمرة ذات كثافة متوسطة أعلى ، وهو أمر مفيد لبعض التطبيقات. تتمثل العيوب الرئيسية في حجم وتكلفة المغناطيس الكبير المطلوب ، وصعوبة تحقيق قيم المجال المغناطيسي العالية المطلوبة عند الحافة الخارجية للهيكل.

لم يتم بناء سينكرو سايكلوترونات منذ أن تم تطوير السيكلوترون المتساوي الزمن.

تحرير السنكروترونات

للوصول إلى طاقات أعلى ، مع اقتراب الكتلة النسبية أو تجاوز الكتلة المتبقية للجسيمات (بالنسبة للبروتونات ، مليارات الإلكترون فولت أو GeV) ، من الضروري استخدام السنكروترون. هذا معجل تتسارع فيه الجسيمات في حلقة نصف قطرها ثابت. الميزة المباشرة على السيكلوترونات هي أن المجال المغناطيسي يجب أن يكون موجودًا فقط فوق المنطقة الفعلية لمدارات الجسيمات ، والتي تكون أضيق بكثير من تلك الموجودة في الحلقة. (أكبر سيكلوترون تم بناؤه في الولايات المتحدة كان له قطب مغناطيسي قطره 184 بوصة (4.7 م) ، في حين أن قطر السنكروترونات مثل LEP و LHC يبلغ حوالي 10 كيلومترات. فتحة شعاعي المصادم LHC هي من order of a centimeter.) The LHC contains 16 RF cavities, 1232 superconducting dipole magnets for beam steering, and 24 quadrupoles for beam focusing. [22] Even at this size, the LHC is limited by its ability to steer the particles without them going adrift. This limit is theorized to occur at 14TeV. [23]

However, since the particle momentum increases during acceleration, it is necessary to turn up the magnetic field B in proportion to maintain constant curvature of the orbit. In consequence, synchrotrons cannot accelerate particles continuously, as cyclotrons can, but must operate cyclically, supplying particles in bunches, which are delivered to a target or an external beam in beam "spills" typically every few seconds.

Since high energy synchrotrons do most of their work on particles that are already traveling at nearly the speed of light ج, the time to complete one orbit of the ring is nearly constant, as is the frequency of the RF cavity resonators used to drive the acceleration.

In modern synchrotrons, the beam aperture is small and the magnetic field does not cover the entire area of the particle orbit as it does for a cyclotron, so several necessary functions can be separated. Instead of one huge magnet, one has a line of hundreds of bending magnets, enclosing (or enclosed by) vacuum connecting pipes. The design of synchrotrons was revolutionized in the early 1950s with the discovery of the strong focusing concept. [24] [25] [26] The focusing of the beam is handled independently by specialized quadrupole magnets, while the acceleration itself is accomplished in separate RF sections, rather similar to short linear accelerators. [27] Also, there is no necessity that cyclic machines be circular, but rather the beam pipe may have straight sections between magnets where beams may collide, be cooled, etc. This has developed into an entire separate subject, called "beam physics" or "beam optics". [28]

More complex modern synchrotrons such as the Tevatron, LEP, and LHC may deliver the particle bunches into storage rings of magnets with a constant magnetic field, where they can continue to orbit for long periods for experimentation or further acceleration. The highest-energy machines such as the Tevatron and LHC are actually accelerator complexes, with a cascade of specialized elements in series, including linear accelerators for initial beam creation, one or more low energy synchrotrons to reach intermediate energy, storage rings where beams can be accumulated or "cooled" (reducing the magnet aperture required and permitting tighter focusing see beam cooling), and a last large ring for final acceleration and experimentation.

Electron synchrotrons Edit

Circular electron accelerators fell somewhat out of favor for particle physics around the time that SLAC's linear particle accelerator was constructed, because their synchrotron losses were considered economically prohibitive and because their beam intensity was lower than for the unpulsed linear machines. The Cornell Electron Synchrotron, built at low cost in the late 1970s, was the first in a series of high-energy circular electron accelerators built for fundamental particle physics, the last being LEP, built at CERN, which was used from 1989 until 2000.

A large number of electron synchrotrons have been built in the past two decades, as part of synchrotron light sources that emit ultraviolet light and X rays see below.

Storage rings Edit

For some applications, it is useful to store beams of high energy particles for some time (with modern high vacuum technology, up to many hours) without further acceleration. This is especially true for colliding beam accelerators, in which two beams moving in opposite directions are made to collide with each other, with a large gain in effective collision energy. Because relatively few collisions occur at each pass through the intersection point of the two beams, it is customary to first accelerate the beams to the desired energy, and then store them in storage rings, which are essentially synchrotron rings of magnets, with no significant RF power for acceleration.

Synchrotron radiation sources Edit

Some circular accelerators have been built to deliberately generate radiation (called synchrotron light) as X-rays also called synchrotron radiation, for example the Diamond Light Source which has been built at the Rutherford Appleton Laboratory in England or the Advanced Photon Source at Argonne National Laboratory in Illinois, USA. High-energy X-rays are useful for X-ray spectroscopy of proteins or X-ray absorption fine structure (XAFS), for example.

Synchrotron radiation is more powerfully emitted by lighter particles, so these accelerators are invariably electron accelerators. Synchrotron radiation allows for better imaging as researched and developed at SLAC's SPEAR.

Fixed-Field Alternating Gradient Accelerators Edit

Fixed-Field Alternating Gradient accelerators (FFA)s, in which a magnetic field which is fixed in time, but with a radial variation to achieve strong focusing, allows the beam to be accelerated with a high repetition rate but in a much smaller radial spread than in the cyclotron case. Isochronous FFAs, like isochronous cyclotrons, achieve continuous beam operation, but without the need for a huge dipole bending magnet covering the entire radius of the orbits. Some new developments in FFAs are covered in. [29]

تحرير التاريخ

Ernest Lawrence's first cyclotron was a mere 4 inches (100 mm) in diameter. Later, in 1939, he built a machine with a 60-inch diameter pole face, and planned one with a 184-inch diameter in 1942, which was, however, taken over for World War II-related work connected with uranium isotope separation after the war it continued in service for research and medicine over many years.

The first large proton synchrotron was the Cosmotron at Brookhaven National Laboratory, which accelerated protons to about 3 GeV (1953–1968). The Bevatron at Berkeley, completed in 1954, was specifically designed to accelerate protons to sufficient energy to create antiprotons, and verify the particle-antiparticle symmetry of nature, then only theorized. The Alternating Gradient Synchrotron (AGS) at Brookhaven (1960–) was the first large synchrotron with alternating gradient, "strong focusing" magnets, which greatly reduced the required aperture of the beam, and correspondingly the size and cost of the bending magnets. The Proton Synchrotron, built at CERN (1959–), was the first major European particle accelerator and generally similar to the AGS.

The Stanford Linear Accelerator, SLAC, became operational in 1966, accelerating electrons to 30 GeV in a 3 km long waveguide, buried in a tunnel and powered by hundreds of large klystrons. It is still the largest linear accelerator in existence, and has been upgraded with the addition of storage rings and an electron-positron collider facility. It is also an X-ray and UV synchrotron photon source.

The Fermilab Tevatron has a ring with a beam path of 4 miles (6.4 km). It has received several upgrades, and has functioned as a proton-antiproton collider until it was shut down due to budget cuts on September 30, 2011. The largest circular accelerator ever built was the LEP synchrotron at CERN with a circumference 26.6 kilometers, which was an electron/positron collider. It achieved an energy of 209 GeV before it was dismantled in 2000 so that the tunnel could be used for the Large Hadron Collider (LHC). The LHC is a proton collider, and currently the world's largest and highest-energy accelerator, achieving 6.5 TeV energy per beam (13 TeV in total).

The aborted Superconducting Super Collider (SSC) in Texas would have had a circumference of 87 km. Construction was started in 1991, but abandoned in 1993. Very large circular accelerators are invariably built in tunnels a few metres wide to minimize the disruption and cost of building such a structure on the surface, and to provide shielding against intense secondary radiations that occur, which are extremely penetrating at high energies.

Current accelerators such as the Spallation Neutron Source, incorporate superconducting cryomodules. The Relativistic Heavy Ion Collider, and Large Hadron Collider also make use of superconducting magnets and RF cavity resonators to accelerate particles.

The output of a particle accelerator can generally be directed towards multiple lines of experiments, one at a given time, by means of a deviating electromagnet. This makes it possible to operate multiple experiments without needing to move things around or shutting down the entire accelerator beam. Except for synchrotron radiation sources, the purpose of an accelerator is to generate high-energy particles for interaction with matter.

This is usually a fixed target, such as the phosphor coating on the back of the screen in the case of a television tube a piece of uranium in an accelerator designed as a neutron source or a tungsten target for an X-ray generator. In a linac, the target is simply fitted to the end of the accelerator. The particle track in a cyclotron is a spiral outwards from the centre of the circular machine, so the accelerated particles emerge from a fixed point as for a linear accelerator.

For synchrotrons, the situation is more complex. Particles are accelerated to the desired energy. Then, a fast acting dipole magnet is used to switch the particles out of the circular synchrotron tube and towards the target.

A variation commonly used for particle physics research is a collider, also called a storage ring collider. Two circular synchrotrons are built in close proximity – usually on top of each other and using the same magnets (which are then of more complicated design to accommodate both beam tubes). Bunches of particles travel in opposite directions around the two accelerators and collide at intersections between them. This can increase the energy enormously whereas in a fixed-target experiment the energy available to produce new particles is proportional to the square root of the beam energy, in a collider the available energy is linear.

At present the highest energy accelerators are all circular colliders, but both hadron accelerators and electron accelerators are running into limits. Higher energy hadron and ion cyclic accelerators will require accelerator tunnels of larger physical size due to the increased beam rigidity.

For cyclic electron accelerators, a limit on practical bend radius is placed by synchrotron radiation losses and the next generation will probably be linear accelerators 10 times the current length. An example of such a next generation electron accelerator is the proposed 40 km long International Linear Collider.

It is believed that plasma wakefield acceleration in the form of electron-beam "afterburners" and standalone laser pulsers might be able to provide dramatic increases in efficiency over RF accelerators within two to three decades. In plasma wakefield accelerators, the beam cavity is filled with a plasma (rather than vacuum). A short pulse of electrons or laser light either constitutes or immediately precedes the particles that are being accelerated. The pulse disrupts the plasma, causing the charged particles in the plasma to integrate into and move toward the rear of the bunch of particles that are being accelerated. This process transfers energy to the particle bunch, accelerating it further, and continues as long as the pulse is coherent. [30]

Energy gradients as steep as 200 GeV/m have been achieved over millimeter-scale distances using laser pulsers [31] and gradients approaching 1 GeV/m are being produced on the multi-centimeter-scale with electron-beam systems, in contrast to a limit of about 0.1 GeV/m for radio-frequency acceleration alone. Existing electron accelerators such as SLAC could use electron-beam afterburners to greatly increase the energy of their particle beams, at the cost of beam intensity. Electron systems in general can provide tightly collimated, reliable beams laser systems may offer more power and compactness. Thus, plasma wakefield accelerators could be used – if technical issues can be resolved – to both increase the maximum energy of the largest accelerators and to bring high energies into university laboratories and medical centres.

Higher than 0.25 GeV/m gradients have been achieved by a dielectric laser accelerator, [32] which may present another viable approach to building compact high-energy accelerators. [33] Using femtosecond duration laser pulses, an electron accelerating gradient 0.69 Gev/m was recorded for dielectric laser accelerators. [34] Higher gradients of the order of 1 to 6 GeV/m are anticipated after further optimizations. [35]

Black hole production and public safety concerns Edit

In the future, the possibility of a black hole production at the highest energy accelerators may arise if certain predictions of superstring theory are accurate. [36] [37] This and other possibilities have led to public safety concerns that have been widely reported in connection with the LHC, which began operation in 2008. The various possible dangerous scenarios have been assessed as presenting "no conceivable danger" in the latest risk assessment produced by the LHC Safety Assessment Group. [38] If black holes are produced, it is theoretically predicted that such small black holes should evaporate extremely quickly via Bekenstein-Hawking radiation, but which is as yet experimentally unconfirmed. If colliders can produce black holes, cosmic rays (and particularly ultra-high-energy cosmic rays, UHECRs) must have been producing them for eons, but they have yet to harm anybody. [39] It has been argued that to conserve energy and momentum, any black holes created in a collision between an UHECR and local matter would necessarily be produced moving at relativistic speed with respect to the Earth, and should escape into space, as their accretion and growth rate should be very slow, while black holes produced in colliders (with components of equal mass) would have some chance of having a velocity less than Earth escape velocity, 11.2 km per sec, and would be liable to capture and subsequent growth. Yet even on such scenarios the collisions of UHECRs with white dwarfs and neutron stars would lead to their rapid destruction, but these bodies are observed to be common astronomical objects. Thus if stable micro black holes should be produced, they must grow far too slowly to cause any noticeable macroscopic effects within the natural lifetime of the solar system. [38]

The use of advanced technologies such as superconductivity, cryogenics, and high powered radiofrequency amplifiers, as well as the presence of ionizing radiation, pose challenges for the safe operation of accelerator facilities. [40] [41] An accelerator operator controls the operation of a particle accelerator, adjusts operating parameters such as aspect ratio, current intensity, and position on target. They communicate with and assist accelerator maintenance personnel to ensure readiness of support systems, such as vacuum, magnets, magnetic and radiofrequency power supplies and controls, and cooling systems. Additionally, the accelerator operator maintains a record of accelerator related events.


UnNews:Large Hadron Collider 'destroys God by accident'

GENEVA, Switzerland – Concerns that the Large Hadron Collider might destroy the Earth proved unfounded on Wednesday, but scientists warned that they may instead have accidentally destroyed God shortly after powering up the machine.

Detectors in the gazillion-dollar machine recorded a massive outburst of Higgs bosons, nicknamed the "God particle", about 3 seconds into the first experiment. Scientists speculate that God may have accidentally strayed into the high-powered opposing beams of protons the collider generates, and been disintegrated. A spokesman stated "Well. it was inevitable, as God is مشهور for being omnipresent. His omniscience is in doubt, as he should have seen it coming and not been there".

"We detected so many Higgs bosons in such a short space of time, there's little chance God could have survived," said Dr Tara Sheers, a particle physicist from the University of Manchester.

Despite the unexpected results from the collider's first day of operations, the public should not be concerned over the safety of the machine, said Professor Jim Vordee, a particle physicist at Imperial College London.

Moreover, today's accident should not greatly impact the world's major religions (especially the Church of England), he said.

"From the results of today's experiment, we can conclude that while God probably did exist, He probably doesn't now.

"Theologically speaking, this is much the same position we were in on Tuesday. It's ironic that at the very instant that we had scientific evidence of the existence of God, He most probably ceased to exist. This may be due to the belief/evidence duality proposed in quantum theory. God exists (or فعلت exist) only by belief. The presence of evidence produces an antigod, and when both meet. well, أنت do the maths".

Officials at the organization that operates the collider - the European Organization for Nuclear Research, better known by its old acronym CERN – have yet to make a statement on God's probable destruction.

However, Steve Myars, head of the accelerator and beam department at CERN, said some sort of letter of apology and condolences to the leaders of the world's major religions might be in order.

"We really didn't mean to 'do a Nietzsche' as it were, and kill God, but then again, God's been dead for over three hours now, and things still seem to be going on pretty much as usual in the universe. The Americans still exist, so their influence may have something to do with this, together with the God Complex encountered in the majority of Londoners".

"God may have been destroyed, but it's not the end of the world."

God's next-of-kin Jesus could not be reached for comment, although sources state that he's been in touch with Injury Lawyers 4U and plans to crucify CERN. At present it is believed he is very busy running his successful catering company. Customs and Excise, however, are investigating the source of the wines served at one particular wedding.

Meanwhile, back at CERN an investigation into String Theory is proposed to answer the other age-old question "Just how long is a piece of string?"

List of site sources >>>


شاهد الفيديو: مصادم الهادرونات الكبير- فورتك (ديسمبر 2021).