För flera år sedan förutspåddes det att så snart Hadron Collider togs i drift skulle världens undergång komma. Denna enorma proton- och jonaccelerator, byggd vid schweiziska CERN, är med rätta erkänd som den största experimentanläggningen i världen. Den byggdes av tiotusentals forskare från många länder i världen. Det kan verkligen kallas en internationell institution. Allt började dock på en helt annan nivå, först och främst för att kunna bestämma hastigheten på protonen i acceleratorn. Det handlar om skapelsehistorien och utvecklingsstadier för sådana acceleratorer som kommer att diskuteras nedan.
Begynnelsehistorik
Efter att närvaron av alfapartiklar upptäcktes och atomkärnor började studeras direkt, började folk försöka experimentera med dem. Till en början var det inte tal om några protonacceleratorer här, eftersom tekniknivån var relativt låg. Den sanna eran av skapandet av acceleratorteknik började först i30-talet av förra seklet, när forskare började målmedvetet utveckla system för partikelacceleration. Två forskare från Storbritannien var de första att designa en speciell likspänningsgenerator 1932, som gjorde det möjligt för de andra att börja kärnfysikens era, vilket blev möjligt i praktiken.
Cyklotronens utseende
Cyklotronen, nämligen namnet på den första protonacceleratorn, dök upp som en idé för vetenskapsmannen Ernest Lawrence redan 1929, men han kunde designa den först 1931. Överraskande nog var det första provet tillräckligt litet, bara ett dussin centimeter i diameter, och kunde därför bara accelerera protoner något. Hela konceptet med hans accelerator var att inte använda ett elektriskt, utan ett magnetiskt fält. Protonacceleratorn i ett sådant tillstånd syftade inte till att direkt accelerera positivt laddade partiklar, utan på att kröka deras bana till ett sådant tillstånd att de flög i en cirkel i ett slutet tillstånd.
Det här är vad som gjorde det möjligt att skapa en cyklotron, bestående av två ihåliga halvskivor, inuti vilka protoner roterade. Alla andra cyklotroner var baserade på denna teori, men för att få mycket mer kraft blev de mer och mer otympliga. På 40-talet började standardstorleken på en sådan protonaccelerator vara lika med byggnader.
Det var för uppfinningen av cyklotronen som Lawrence tilldelades Nobelpriset i fysik 1939.
Synkrofasotroner
Men när forskare försökte göra protonacceleratorn kraftfullare,Problem. Ofta var de rent tekniska, eftersom kraven på det resulterande mediet var otroligt höga, men delvis berodde de på att partiklarna helt enkelt inte accelererade som krävdes av dem. Ett nytt genombrott 1944 gjordes av Vladimir Veksler, som kom på principen om autofasning. Överraskande nog gjorde den amerikanske vetenskapsmannen Edwin Macmillan samma sak ett år senare. De föreslog att justera det elektriska fältet så att det påverkar själva partiklarna, om nödvändigt, justera dem eller, omvänt, sakta ner dem. Detta gjorde det möjligt att hålla rörelsen av partiklar i form av ett enda gäng, och inte en suddig massa. Sådana acceleratorer kallas synkrofasotron.
Collider
För att acceleratorn skulle kunna accelerera protoner till kinetisk energi började det krävas ännu kraftfullare strukturer. Det var så kolliderare föddes, som fungerade genom att använda två strålar av partiklar som snurrade i motsatta riktningar. Och eftersom de placerades mot varandra skulle partiklarna kollidera. Idén föddes först redan 1943 av fysikern Rolf Wideröe, men det gick inte att utveckla den förrän på 60-talet, då ny teknik dök upp som kunde genomföra denna process. Detta gjorde det möjligt att öka antalet nya partiklar som skulle uppstå som ett resultat av kollisionen.
All utveckling under de följande åren ledde direkt till byggandet av en enorm anläggning - Large Hadron Collider 2008, som i sin struktur är en ring som är 27 kilometer lång. Man tror attdet är de experiment som utförs i den som kommer att hjälpa till att förstå hur vår värld skapades och dess djupa struktur.
Lansering av Large Hadron Collider
Det första försöket att sätta denna kollider i drift gjordes i september 2008. Den 10 september anses vara dagen för dess officiella lansering. Men efter en rad framgångsrika tester inträffade en olycka - efter 9 dagar misslyckades den och därför tvingades den stänga för reparation.
Nya tester började först 2009, men fram till 2014 drev anläggningen med extremt låg energi för att förhindra ytterligare haverier. Det var vid denna tidpunkt som Higgs-bosonen upptäcktes, vilket orsakade en ökning i det vetenskapliga samfundet.
För tillfället bedrivs nästan all forskning inom området tunga joner och lätta kärnor, varefter LHC återigen kommer att stängas för modernisering fram till 2021. Man tror att den kommer att kunna fungera till cirka 2034, varefter ytterligare forskning kommer att kräva att nya acceleratorer skapas.
Dagens målning
För tillfället har designgränsen för acceleratorer nått sin topp, så det enda alternativet är att skapa en linjär protonaccelerator liknande de som för närvarande används inom medicin, men mycket kraftfullare. CERN försökte återskapa en miniatyrversion av enheten, men det fanns inga märkbara framsteg på detta område. Denna modell av en linjär kolliderare är planerad att kopplas direkt till LHC för att provoceratätheten och intensiteten av protoner, som sedan kommer att riktas direkt in i själva kollideraren.
Slutsats
Med tillkomsten av kärnfysik började en era av utveckling av partikelacceleratorer. De har gått igenom många stadier, som var och en har medfört många upptäckter. Nu är det omöjligt att hitta en person som aldrig har hört talas om Large Hadron Collider i sitt liv. Han nämns i böcker, filmer - och förutspår att han kommer att hjälpa till att avslöja världens alla hemligheter eller helt enkelt avsluta den. Det är inte säkert känt vad alla CERN-experiment kommer att leda till, men med hjälp av acceleratorer kunde forskarna svara på många frågor.
