Что такое ускоритель частиц?

Ускоритель частиц, также известный как атомный разрушитель или коллайдер частиц, представляет собой устройство, которое ускоряет субатомные частицы до высоких скоростей и поддерживает их в небольших согласованных пучках. Ускорители частиц широко применяются в экспериментальных и теоретических исследованиях по физике. Большой адронный коллайдер, крупнейший ускоритель частиц, существовавший на момент его создания, был разработан для столкновения частиц в надежде разорвать их на части и открыть теоретическую частицу Хиггса-Бозона. Гораздо меньшие ускорители присутствуют в виде электронно-лучевых трубок в простых телевизорах.

Катодно-лучевые трубки и рентгеновские генераторы, которые ежедневно используются многими людьми, являются примерами ускорителей частиц с низкой энергией. Телевидение с электронно-лучевой трубкой имеет вакуумную трубку, содержащую одну или несколько электронных пушек, и средство для отклонения электронного пучка. При необходимости луч отклоняется на флуоресцентный экран, с которого излучаются изображения. Рентгеновские генераторы ускоряют и сталкивают большое количество рентгеновских лучей с тяжелой металлической мишенью; все, что находится между генератором и металлом, увеличит структуру рентгеновских лучей, попадающих на металл. Медицинские работники используют это для диагностики проблем внутри человеческого тела.

Ускорители частиц более высокой мощности, такие как те, которые способны запускать ядерные реакции, обычно используются в научных целях. Ускоритель частиц, используемый для физических экспериментов, обычно ускоряет потоки субатомных частиц в противоположных направлениях со скоростями, близкими к скорости света. Затем они манипулируют и сталкиваются с этими лучами; частицы, которые составляют лучи, сталкиваются друг с другом и распадаются. Физики используют специальные детекторы для анализа разбитых частиц в поисках еще более мелких частиц. Каждая новая частица, обнаруженная физиками, дает мир понимания природы и состава всей материи.

Многие экспериментальные коллайдеры частиц, особенно Большой адронный коллайдер, вызвали у некоторых физиков беспокойство по поводу риска, создаваемого такими устройствами не только для ученых, но и для Земли в целом. Некоторые математические теории показывают, что мощный ускоритель частиц может вызвать образование миниатюрных черных дыр. Большинство физиков, однако, согласны с тем, что эти микро-черные дыры, если они возникнут, будут представлять небольшую угрозу или не представлять никакой угрозы, поскольку они либо рассеиваются в безвредное излучение Хокинга, либо растут слишком медленно, чтобы представлять какую-либо разумную опасность.

Некоторым ускоритель частиц может показаться некоторым примитивным инструментом, напоминающим о пещерных людях, которые бьют камни вместе, чтобы выяснить, что существует внутри. Научные знания, полученные из таких устройств, тем не менее, огромны и, вероятно, будут сохраняться, поскольку ускорители частиц становятся все более и более мощными. Электрон, например, был открыт с помощью электронно-лучевой трубки. Некоторые предполагают, что частица Хиггса-Бозона, если она будет обнаружена, может дать ключ к гораздо большему пониманию физического мира в целом.