Vad är en partikelaccelerator?
En partikelaccelerator, även känd som en atomknivare eller en partikelcollider, är en anordning som accelererar subatomära partiklar till höga hastigheter och upprätthåller dem i små, konsekventa balkar. Partikelacceleratorer har många tillämpningar i vanlig användning och i experimentell och teoretisk fysikforskning. The Large Hadron Collider, den största partikelaccelerator som fanns vid tidpunkten för dess konstruktion, var utformad för att kollidera partiklar i hopp om att bryta dem isär och upptäcka den teoretiska Higgs-Boson-partikeln. Mycket mindre acceleratorer finns i form av katodstrålerör i enkla tv-apparater.
Katodstrålerör och röntgengeneratorer, båda används av många människor dagligen, är båda exempel på lågenergi-partikelacceleratorer. En katodstrålerör-tv har ett vakuumrör som innehåller en eller flera elektronpistoler och medel för att avböja elektronstrålen. Strålen avböjs efter behov på en lysrörsskärm, från vilken bilder avges. Röntgengeneratorer accelererar och kolliderar stora mängder röntgenstrålar med ett tungmetallmål; allt mellan generator och metall kommer att förstärka mönstret för röntgenstrålar som träffar metallen. Läkare använder detta för att diagnostisera problem inuti människokroppen.
Partikelacceleratorer med högre effekt, såsom de som kan utlösa kärnreaktioner, används vanligtvis för vetenskapliga ändamål. En partikelaccelerator som används för fysikförsök accelererar vanligtvis strömmar av subatomära partiklar i motsatta riktningar med hastigheter nära ljusets hastighet. De manipulerar sedan och kolliderar dessa balkar; partiklarna som utgör strålarna krossar mot varandra och bryts isär. Fysiker använder speciella detektorer för att analysera de uppdelade partiklarna och söka efter ännu mindre partiklar. Varje ny partikel upptäckt av fysiker ger en värld av insikt om arten och smink av all materia.
Många experimentella partikelkolliderare, speciellt Large Hadron Collider, har orsakat oro bland vissa fysiker för risken som sådana anordningar utgör inte bara för de berörda forskarna utan för jorden som helhet. Vissa matematiska teorier visar möjligheten att en partikelaccelerator med hög effekt kan orsaka bildning av svarta hål i miniatyr. De flesta fysiker är dock överens om att dessa mikrosvart hål, om de produceras, skulle utgöra litet eller inget hot, eftersom de antingen skulle spridas till ofarlig Hawking-strålning eller växa för långsamt för att utgöra någon form av rimlig fara.
En partikelaccelerator kan för vissa tyckas vara ett något primitivt verktyg som påminner om grottmän som basar stenar tillsammans för att ta reda på vad som finns inuti. Den vetenskapliga kunskap som erhållits från sådana apparater är emellertid enorm och kommer sannolikt att fortsätta att vara när partikelacceleratorer blir mer och mer kraftfulla. Elektronen upptäcktes till exempel genom användning av ett katodstrålerör. Vissa teoretiserar att Higgs-Boson-partikeln, om den upptäcks, kan ge nyckeln till en mycket större förståelse av den fysiska världen som helhet.