Large Hadron Collider vid CERN-laboratoriet har gjort sin väg in i populärkulturen: Komikern Jon Stewart skojar om det på The Daily Show, karaktär Sheldon Cooper drömmer om den i The Big Bang Theory och fiktiva skurkar stjäl fiktiv antimateria från den i änglar & Demoner.

Trots deras uptick i popularitet, har partikelacceleratorer fortfarande hemligheter att dela. Med inlägg från forskare vid laboratorier och institutioner över hela världen har Symmetry sammanställt en lista med tio saker du kanske inte vet om partikelacceleratorer.

Det finns mer än 30 000 gaspedaler i drift runt om i världen.

Acceleratorer finns överallt och gör olika jobb. De kan vara mest kända för sin roll i partikelfysikforskning, men deras andra talanger inkluderar: att skapa tumörförstörande strålar för att bekämpa cancer; döda bakterier för att förhindra livsmedelsburna sjukdomar; utveckla bättre material för att producera effektivare blöjor och krympfolie; och hjälpa forskare att förbättra bränsleinsprutningen för att effektivisera fordon.

En av de längsta moderna byggnader i världen byggdes för en partikelaccelerator.

Linjära acceleratorer, eller kort sagt linacs, är utformade för att kasta en stråle av partiklar i en rak linje. I allmänhet, ju längre linac, desto kraftfullare är partikelstansen. Linjäracceleratorn vid SLAC National Accelerator Laboratory, nära San Francisco, är den största på planeten.

SLACs klystrongalleri, en byggnad som rymmer komponenter som driver gaspedalen, sitter ovanpå gaspedalen. Det är en av världens längsta moderna byggnader. Sammantaget är den lite mindre än 3 mil lång, en funktion som uppmanar laboratorieanställda att hålla en årlig fotrace runt sin omkrets.

Partikelacceleratorer är det närmaste vi har för tidsmaskiner, enligt Stephen Hawking.

2010 skrev fysikern Stephen Hawking en artikel för brittiska tidningen Daily Mail som förklarar hur det kan vara möjligt att resa genom tiden. Vi skulle bara behöva en partikelaccelerator som är tillräckligt stor för att påskynda människor som vi accelererar partiklar, sade han.

En personaccelerator med kapaciteten hos Large Hadron Collider skulle flytta sina passagerare nära hastigheten på ljus. På grund av effekterna av speciell relativitet tycks en accelererande passagerare bara ta några dagar innan en period som förefaller att någon utanför maskinen varar i flera år. När de gick av med LHC-turen skulle de vara yngre än resten av oss.

Hawking föreslog faktiskt inte att vi skulle försöka bygga en sådan maskin. Men han påpekade ett sätt att tidsresor redan händer idag. Till exempel är partiklar som kallas pi mesoner normalt kortlivade; de sönderfaller efter bara miljonedelar av en sekund. Men när de accelereras till nästan ljusets hastighet, utvidgas deras livstid dramatiskt. Det verkar som om dessa partiklar rör sig i tid eller åtminstone upplever tid långsammare i förhållande till andra partiklar.

Den högsta temperaturen som registrerats av en konstgjord anordning uppnåddes i en partikelaccelerator.

År 2012 uppnådde Brookhaven National Laboratory Relativistic Heavy Ion Collider en Guinness World Rekord för att producera världens hetaste konstgjorda temperatur, en flammande 7,2 biljoner grader Fahrenheit. Men det Long Island-baserade labbet gjorde mer än att värma upp saker. Det skapade en liten mängd kvark-gluon-plasma, ett tillstånd av materia som tros ha dominerat universums tidigaste ögonblick. Detta plasma är så varmt att det får elementära partiklar som kallas kvarker, som i allmänhet existerar i naturen endast bundna till andra kvarker, att bryta ifrån varandra.

Forskare vid CERN har sedan dess också skapat kvark-gluon-plasma vid en ännu högre temperatur i Large Hadron Collider.

Insidan av Large Hadron Collider är kallare än yttre rymden.

För att leda elektricitet utan motstånd kyls Large Hadron Collider’s elektromagneter ner till kryogena temperaturer. LHC är det största kryogena systemet i världen och fungerar på en frostig minus 456,3 grader Fahrenheit. Det är en av de kallaste platserna på jorden, och det är till och med några grader kallare än yttre rymden, som tenderar att vila vid cirka minus 454,9 grader Fahrenheit.

Naturen producerar partikelacceleratorer mycket kraftfullare än någonting som görs på jorden.

Vi kan bygga några ganska imponerande partikelacceleratorer på jorden, men när det gäller att uppnå höga energier har vi inget på partikelacceleratorer som finns naturligt i rymden.

Den mest energiska kosmiska strålen som någonsin observerats var en proton accelererad till en energi på 300 miljoner biljoner elektronvolt. Ingen känd källa i vår galax är tillräckligt kraftfull för att ha orsakat en sådan acceleration. Till och med chockvåget från explosionen av en stjärna, som kan skicka partiklar som flyger mycket mer kraftfullt än en konstgjord gaspedal, har inte tillräckligt med oomph. Forskare undersöker fortfarande källan till sådana kosmiska strålar med ultrahög energi.

Partikel acceleratorer accelererar inte bara partiklar; de gör dem också mer massiva.

Som Einstein förutspådde i sin relativitetsteori kan ingen partikel som har massa färdas lika snabbt som ljusets hastighet – cirka 186 000 mil per sekund. Oavsett hur mycket energi man lägger till ett objekt med massa, kan dess hastighet inte nå den gränsen.

I moderna acceleratorer hastas partiklar upp till nästan ljusets hastighet. Till exempel accelererar huvudinjektorn vid Fermi National Accelerator Laboratory protoner till 0,99997 gånger ljusets hastighet. När en partikels hastighet närmar sig och närmar sig ljusets hastighet, ger en accelerator mer och mer av sin boost till partikelns kinetiska energi.

Eftersom ett objekts energi är lika, som Einstein berättade för oss. till dess massa gånger ljusets hastighet i kvadrat (E = mc2) ökar tillförandet av energi i själva verket också partiklarnas massa. Sa ett annat sätt: Där det finns mer ”E”, måste det finnas mer ”m.” När ett objekt med massa närmar sig men aldrig når ljusets hastighet blir dess effektiva massa större och större.

Diametern på den första cirkulära acceleratorn var kortare än 5 tum; Large Hadron Collider-diametern är mer än 5 mil.

1930, inspirerad av idéerna från den norska ingenjören Rolf Widerøe, den 27 år gamla fysikern Ernest Lawrence skapade den första cirkulära partikelacceleratorn vid University of California, Berkeley, med doktorand M. Stanley Livingston. Den accelererade vätejoner upp till energier på 80 000 elektronvolt i en kammare som var mindre än 5 tum över.

År 1931 började Lawrence och Livingston arbeta med en 11-tums accelerator. Maskinen lyckades accelerera protoner till drygt 1 miljon elektronvolt, ett faktum som Livingston rapporterade till Lawrence via telegram med den tillagda kommentaren ”Whoopee!” Lawrence fortsatte med att bygga ännu större acceleratorer – och grundade laboratorierna Lawrence Berkeley och Lawrence Livermore.

Partikelacceleratorer har kommit långt sedan dess och skapat ljusare strålar av partiklar med större energi än vad man tidigare tänkt möjligt. Large Hadron Collider vid CERN är mer än 5 miles i diameter (17 miles i omkrets). Efter årets uppgraderingar kommer LHC att kunna påskynda protoner till 6,5 biljoner elektronvolts.

På 1970-talet använde forskare vid Fermi National Accelerator Laboratory en iller vid namn Felicia för att rengöra gaspedaler.

Från 1971 till 1999 var Fermilabs Meson-laboratorium en viktig del av fysiska experiment med hög energi vid laboratoriet. För att lära sig mer om de krafter som håller vårt universum samman, studerade forskare där subatomära partiklar som kallas mesoner och protoner. Operatörer skulle skicka strålar av partiklar från en accele rator till Meson Lab via en milslång underjordisk strålningslinje.

För att säkerställa att hundra meter vakuumrör var fria från skräp innan de anslöts till dem och slog på partikelstrålen, anlitade laboratoriet hjälp av en Illern Felicia.

Illrar har en affinitet för att gräva och klättra genom hål, vilket gör dem till den perfekta arten för detta jobb. Felicias uppgift var att dra en trasa doppad i rengöringslösning på en snöre genom långa rörsektioner.

Även om Felicias arbete så småningom togs över av en specialdesignad robot spelade hon en unik och vital roll i konstruktionen process – och i gengäld endast bett om en stadig diet av kycklinglever, fiskhuvuden och hamburgarkött.

Partikelacceleratorer dyker upp på osannolika platser.

Forskare tenderar att bygga stora partikelacceleratorer under jord. Detta skyddar dem från att bli stötte och destabiliserade, men kan också göra dem lite svårare att hitta.

Till exempel kanske bilister som kör ner Interstate 280 i norra Kalifornien kanske inte märker det, men huvudacceleratorn på SLAC National Accelerator Laboratory kör under jorden precis under deras hjul.

Invånare i byar på den schweizisk-franska landsbygden bor ovanpå världens mest energipartiklar, Large Hadron Collider.

Och i årtionden har lag vid Cornell University spelat fotboll, fotboll och lacrosse på Robison Alumni Fields 40 meter ovanför Cornell Electron Storage Ring, eller CESR. Forskare använder den cirkulära partikelacceleratorn för att studera kompakta partikelstrålar och för att producera röntgenljus för experiment inom biologi, materialvetenskap och fysik.