CERN 실험실의 대형 강 입자 충돌기가 대중 문화로 발전했습니다. 코미디언 Jon Stewart가 이에 대해 농담합니다. 데일리 쇼, 캐릭터 Sheldon Cooper는 빅뱅 이론에서 꿈을 꾸고 가상의 악당은 Angels & 악마에서 가상의 반물질을 훔칩니다.

인기, 입자 가속기는 여전히 공유 할 비밀이 있습니다. 전 세계 실험실 및 기관의 과학자들의 의견을 바탕으로 Symmetry는 입자 가속기에 대해 모를 수있는 10 가지 목록을 작성했습니다.

전 세계적으로 30,000 개 이상의 액셀러레이터가 운영되고 있습니다.

액셀러레이터는 곳곳에 다양한 작업을 수행합니다. 그들은 입자 물리학 연구에서 그들의 역할로 가장 잘 알려져 있을지 모르지만, 그들의 다른 재능은 다음과 같습니다 : 암과 싸우기 위해 종양을 파괴하는 광선을 만드는 것; 식품 매개 질병을 예방하기 위해 박테리아를 죽임; 더 효과적인 기저귀와 수축 랩을 생산하기 위해 더 나은 재료를 개발합니다. 보다 효율적인 차량을 만들기 위해 과학자들이 연료 분사를 개선하도록 돕습니다.

세계의 건물은 입자 가속기를 위해 지어졌습니다.

선형 가속기 (줄여서 linac)는 입자 빔을 직선으로 던지도록 설계되었습니다. 일반적으로 linac이 길수록 입자 펀치가 더 강력 해집니다. 샌프란시스코 근처 SLAC 국립 가속기 연구소의 선형 가속기는 지구상에서 가장 큰 것입니다.

가속기에 전원을 공급하는 구성 요소를 보관하는 건물 인 SLAC의 klystron 갤러리는 가속기 꼭대기에 있습니다. 세계에서 가장 긴 현대식 건물 중 하나입니다. 전체적으로 길이가 2 마일도 안되는 길이로 실험실 직원이 주변에서 연간 경주를 개최하도록 유도합니다.

스티븐 호킹에 따르면 입자 가속기는 타임머신에 가장 가까운 것입니다.

2010 년 물리학 자 Stephen Hawking은 영국 신문 데일리 메일 (Daily Mail) 기사에서 시간 여행이 어떻게 가능할 수 있는지 설명합니다. 우리는 입자를 가속하는 방식으로 사람을 가속시킬 수있을만큼 큰 입자 가속기가 필요하다고 그는 말했다.

대형 강 입자 충돌기의 기능을 갖춘 사람 가속기는 승객을 속도에 가깝게 움직일 것입니다. 빛. 특수 상대성 이론의 영향으로 인해 기계 외부의 누군가에게 몇 년 동안 지속될 것으로 보이는 기간은 가속하는 승객에게 불과 며칠 만 지속되는 것처럼 보일 것입니다. 그들이 LHC를 탈 때 쯤이면 그들은 우리보다 젊을 것입니다.

Hawking은 실제로 우리가 그런 기계를 만들려고 제안한 것이 아닙니다. 그러나 그는 시간 여행이 오늘날 이미 일어나는 방식을 지적하고있었습니다. 예를 들어 파이 중간 자라고하는 입자는 일반적으로 수명이 짧습니다. 그들은 단지 백만 분의 1 초 후에 분해됩니다. 그러나 거의 빛의 속도로 가속되면 수명이 극적으로 늘어납니다. 이러한 입자는 시간에 따라 이동하거나 적어도 다른 입자에 비해 더 느리게 이동하는 것 같습니다.

인공 장치에 의해 기록 된 최고 온도는 입자 가속기에서 달성되었습니다.

2012 년 Brookhaven 국립 연구소의 상대 론적 중이온 충돌기는 기네스 세계를 달성했습니다. 인간이 만든 세계에서 가장 뜨거운 기온 인 화씨 7.2 조도를 기록한 기록. 그러나 Long Island에있는 실험실은 일을 가열하는 것 이상의 일을했습니다. 그것은 우주의 초기 순간을 지배했다고 생각되는 물질 상태 인 소량의 쿼크 글루온 플라즈마를 생성했습니다. 이 플라즈마는 너무 뜨거워서 일반적으로 다른 쿼크에만 결합되어있는 자연에 존재하는 쿼크라는 기본 입자가 서로 분리되도록합니다.

CERN의 과학자들은 이후 쿼크-글루온 플라즈마도 생성했습니다. Large Hadron Collider에서 훨씬 더 높은 온도에서.

Large 내부 Hadron Collider는 우주보다 차갑습니다.

저항없이 전기를 전도하기 위해 대형 Hadron Collider의 전자석은 극저온으로 냉각됩니다. LHC는 세계에서 가장 큰 극저온 시스템이며 서리가 내린 화씨 영하 456.3도에서 작동합니다. 지구에서 가장 추운 곳 중 하나이며, 화씨 영하 454.9도에서 쉬는 경향이있는 우주보다 몇도 더 춥습니다.

자연은 지구에서 만들어진 어떤 것보다 훨씬 강력한 입자 가속기를 생성합니다.

지구에 꽤 인상적인 입자 가속기를 만들 수는 있지만 고 에너지를 달성하는 데 있어서는 우주에 자연적으로 존재하는 입자 가속기에 대해서는 아무것도 없습니다.

지금까지 관측 된 가장 에너지가 강한 우주선은 3 억 전자 볼트의 에너지로 가속 된 양성자였습니다. 우리 은하 내의 알려진 출처는 그러한 가속을 일으킬만큼 강력하지 않습니다. 인공 가속기보다 훨씬 더 강력하게 입자를 날릴 수있는 별의 폭발로 인한 충격파조차도 충분한 힘을 가지고 있지 않습니다. 과학자들은 여전히 초고 에너지 우주선의 근원을 조사하고 있습니다.

입자 가속기는 입자를 가속하는 것만이 아닙니다. 그들은 또한 그것들을 더 거대하게 만듭니다.

아인슈타인이 그의 상대성 이론에서 예측했듯이 질량을 가진 입자는 빛의 속도 (약 186,000 마일)만큼 빠르게 이동할 수 없습니다. 초당. 질량이있는 물체에 아무리 많은 에너지를 추가하더라도 그 속도는 그 한계에 도달 할 수 없습니다.

현대 가속기에서 입자는 빛의 속도와 거의 비슷합니다. 예를 들어, Fermi National Accelerator Laboratory의 주 주입기는 양성자를 빛의 속도보다 0.99997 배까지 가속합니다. 입자의 속도가 빛의 속도에 가까워 질수록 가속기는 입자의 운동 에너지에 점점 더 많은 부스트를 제공합니다.

아인슈타인이 말했듯이 물체의 에너지는 동일합니다. 질량 곱하기 빛의 속도 제곱 (E = mc2)으로, 에너지를 추가하는 것은 사실상 입자의 질량을 증가시킵니다. 다른 말로, “E”가 더 많은 곳에 “m”이 더 있어야합니다. 질량이있는 물체가 빛의 속도에 접근하지만 도달하지 않으면 유효 질량이 점점 커집니다.

첫 번째 원형 가속기의 지름이 5 인치보다 짧았습니다. 대형 강 입자 충돌기의 지름은 5 마일 이상입니다.

1930 년 노르웨이 엔지니어 Rolf Widerøe, 27 세의 물리학 자 Ernest Lawrence의 아이디어에서 영감을 얻었습니다. 대학원생 M. Stanley Livingston과 함께 University of California, Berkeley에서 최초의 원형 입자 가속기를 만들었습니다. 5 인치 미만의 챔버 내에서 수소 이온을 최대 80,000 전자 볼트의 에너지로 가속했습니다.

1931 년 Lawrence와 Livingston은 11 인치 가속기에서 작업하기 시작했습니다. 이 기계는 양성자를 100 만 전자 볼트로 가속 할 수 있었는데, 리빙스턴은 “Whoopee!”라는 추가 코멘트와 함께 전보로 로렌스에보고했다. Lawrence는 계속해서 더 큰 가속기를 건설하고 Lawrence Berkeley와 Lawrence Livermore 실험실을 설립했습니다.

입자 가속기는 그 이후로 먼 길을 걸어 왔으며 이전에 가능했던 것보다 더 큰 에너지를 가진 더 밝은 입자 빔을 생성했습니다. CERN의 대형 Hadron Collider는 직경이 5 마일 (원주 17 마일)이 넘습니다. 올해 업그레이드 후 LHC는 양성자를 6.5 조 전자 볼트로 가속화 할 수 있습니다.

1970 년대에 Fermi National Accelerator Laboratory의 과학자들은 Felicia라는 페릿을 사용하여 가속기 부품을 청소했습니다.

1971 년부터 1999 년까지 Fermilab의 Meson Laboratory는 실험실에서 고 에너지 물리학 실험의 핵심 부분이었습니다. 우주를 하나로 묶는 힘에 대해 자세히 알아보기 위해 그곳의 과학자들은 중간자 및 양성자라고하는 아 원자 입자를 연구했습니다. 운영자는 가속에서 입자 빔을 보냅니다. 수 마일 길이의 지하 빔 라인을 통해 메슨 연구소로 이동했습니다.

수백 피트의 진공 배관에 이물질을 연결하고 입자 빔을 켜기 전에 이물질을 제거하기 위해 실험실은 하나의 도움을 요청했습니다. Felicia the ferret.

Ferrets는 구멍을 파 내고 기어 오르는 것을 좋아하여이 일에 완벽한 종입니다. Felicia의 임무는 파이프의 긴 부분을 통해 세척액에 담근 걸레를 끈으로 끌어 당기는 것이 었습니다.

Felicia의 작업은 결국 특수 설계된 로봇에 의해 인수되었지만 건설에서 독특하고 중요한 역할을했습니다. 그리고 그 대가로 닭 간, 생선 머리 및 햄버거 고기의 꾸준한 식단 만 요청했습니다.

입자 가속기는 예상치 못한 장소에 나타납니다.

과학자들은 지하에 큰 입자 가속기를 만드는 경향이 있습니다. 이렇게하면 부딪 히거나 불안정 해지는 것을 방지 할 수 있지만 찾기가 조금 더 어려워 질 수 있습니다.

예를 들어, 캘리포니아 북부에서 280 번 주간 고속도로를 운전하는 운전자는이를 알아 채지 못할 수 있지만 SLAC National의 주요 가속기는 가속기 연구소는 바퀴 바로 아래에서 지하로 운영됩니다.

스위스-프랑스 시골 마을의 주민들은 세계에서 가장 에너지가 높은 입자 충돌기 인 대형 강 입자 충돌기 위에 살고 있습니다.

그리고 수십 년 동안 Cornell University의 팀은 Cornell Electron Storage Ring (CESR)에서 40 피트 위의 Robison Alumni Fields에서 축구, 축구, 라크로스. 과학자들은 원형 입자 가속기를 사용하여 소형 입자 빔을 연구하고 생물학, 재료 과학 및 물리학 실험을위한 X- 선 빛을 생성합니다.