Co je urychlovač částic?

Akcelerátor částic, známý také jako atomový kouř nebo srážka částic, je zařízení, které urychluje subatomické částice na vysoké rychlosti a udržuje je v malých, konzistentních paprscích. Urychlovače částic mají mnoho aplikací běžně používaných i v experimentálním a teoretickém výzkumu fyziky. Velký Hadron Collider, největší urychlovač částic existující v době jeho konstrukce, byl navržen tak, aby srážel částice v naději, že je oddělí a objeví teoretickou částici Higgs-Boson. Mnohé menší urychlovače jsou přítomny ve formě trubic katodových paprsků v jednoduchých televizních přijímačích.

Katodové trubice a rentgenové generátory, které používají mnoho lidí denně, jsou příklady nízkoenergetických urychlovačů částic. Televizor s katodovou trubicí má vakuovou trubici obsahující jednu nebo více elektronových děl a prostředky pro vychylování elektronového paprsku. Paprsek je podle potřeby odkloněn na fluorescenční obrazovku, ze které jsou snímky vysílány. Rentgenové generátory urychlují a srazí velké množství rentgenových paprsků s terčem z těžkých kovů; cokoli mezi generátorem a kovem rozšíří vzor rentgenového záření dopadajícího na kov. Lékaři používají toto k diagnostice problémů uvnitř lidského těla.

Pro vědecké účely se obecně používají urychlovače částic s vyšším výkonem, jako jsou ty, které jsou schopné vyvolat jaderné reakce. Akcelerátor částic používaný pro fyzikální experimenty obvykle zrychluje proudy subatomových částic v opačných směrech rychlostí blízkou rychlosti světla. Poté manipulují a srazí tyto paprsky; částice, které tvoří paprsky, se rozbijí proti sobě a rozpadnou se. Fyzici používají speciální detektory k analýze rozebraných částic a hledají ještě menší částice. Každá nová částice objevená fyziky poskytuje svět nahlédnutí o povaze a složení veškeré hmoty.

Mnoho experimentálních srážek částic, zejména Velký hadronový srážka, vyvolalo mezi některými fyziky obavy z rizika, které taková zařízení představují nejen pro zúčastněné vědce, ale i pro Zemi jako celek. Některé matematické teorie ukazují možnost, že by vysokovýkonný urychlovač částic mohl způsobit tvorbu miniaturních černých děr. Většina fyziků však souhlasí s tím, že tyto mikro černé díry, pokud by byly vytvořeny, by představovaly malou nebo žádnou hrozbu, protože by se buď rozptýlily do neškodného Hawkingova záření nebo rostly příliš pomalu, aby představovaly jakýkoli druh rozumného nebezpečí.

Urychlovač částic se může pro některé jevit jako poněkud primitivní nástroj, připomínající kapesné kameny, kteří společně házejí kameny, aby zjistili, co existuje uvnitř. Vědecké znalosti získané z takových zařízení jsou však obrovské a pravděpodobně budou i nadále, jak se urychlovače částic stávají stále silnějšími. Elektron byl například objeven pomocí katodové trubice. Někteří se domnívají, že částice Higgs-Boson, pokud bude objevena, by mohla poskytnout klíč k mnohem většímu pochopení fyzického světa jako celku.