Les accélérateurs de particules créent des faisceaux d'énergie tels qu'ils sont capables de déchirer le tissu de la matière en morceaux. Les premiers accélérateurs envoyés protons tourbillonnant à des vitesses assez élevées pour envoyer les protons à droite dans les noyaux des atomes cibles, les diviser et envoyer les fragments envoler. Ces premiers accélérateurs étaient assez puissants pour être appelé "smashers atome." Les accélérateurs de particules d'aujourd'hui ne peuvent pas vraiment être appelé smashers atome plus, car ils créent non seulement assez d'énergie pour séparer les atomes, mais assez pour séparer les blocs de construction atomiques eux-mêmes.
Champs électriques et magnétiques
Une particule chargée mis en un champ électrique sera accéléré en ligne droite. Ce même particule mis dans un champ magnétique sera également accéléré - mais pas en ligne droite. Au lieu de cela, un champ magnétique va pousser une particule chargée latéralement de la direction dans laquelle il se déplace. Voilà comment accélérateurs de particules travail. En contrôlant les champs électriques et magnétiques, les particules chargées peuvent être accélérés et guidés. Différents styles d'accélérateurs utilisent des champs électriques et magnétiques de différentes manières.
Le Cyclotron
En 1930, Ernest Orlando Lawrence a inventé le cyclotron. Le premier cyclotron était un cercle de 5 pouces de diamètre. Le champ électrique dans un cyclotron est fourni par deux électrodes en forme de demi-circulaire. Le cercle entier est placé dans un aimant. particules chargées positivement sont insérés dans le milieu, où ils s'accélérés par les électrodes. En raison du champ magnétique, les particules ne vont pas directement, ils se déplacent dans un petit cercle. Mais avec chaque cercle les particules accélèrent un peu plus, ce qui signifie que le champ magnétique ne les transforme pas aussi rapidement, de sorte qu'ils font un plus grand cercle. Ainsi, les particules en spirale à partir du centre, accélérant de plus en plus jusqu'à ce qu'ils obtiennent suffisamment d'énergie pour se déplacer hors du champ magnétique et frapper une cible.
synchrotrons
Comme les particules s'accélérés à des vitesses plus rapides et plus rapides, il devient de plus en plus difficile de les accélérer davantage. Le chemin en spirale dans un cyclotron ne propose pas assez de contrôle sur les champs électriques et magnétiques pour combattre les rendements décroissants que les vitesses de particules approchent de la vitesse de la lumière. Les synchrotrons sont basés sur une idée différente. Dans un synchrotron, les particules chargées suivent un trajet unique, avec des électrodes et des champs magnétiques ajustés pour maintenir les particules dans cette voie quelle que soit leur vitesse.
Accélérateurs linéaires
Il y a aussi une configuration complètement différente: un accélérateur linéaire. Dans un accélérateur linéaire, les particules chargées sont poussés en ligne droite par un champ électrique. Parce que les particules se déplacent le chemin accéléré une seule fois, les accélérateurs linéaires sont les plus couramment utilisés avec des électrons et des positrons, plutôt que les particules plus lourdes chargées positivement. Le plus long accélérateur linéaire est l'accélérateur linéaire de Stanford, avec une longue ligne droite 2-mile.
Electron synchrotrons
Il existe des dizaines de synchrotrons d'électrons à travers le monde qui ne sont pas utilisés directement pour les particules de haute énergie qu'ils produisent, mais pour la lumière intense qu'ils font. Comme les électrons sont tournés dans un champ magnétique, ils ont tendance à libérer de l'énergie sous forme de rayons X. Pour ces installations, appelées «sources de lumière," l'idée est d'accélérer les électrons et drainer l'énergie hors d'eux dans des endroits spécifiques. aimants spéciaux tordent les électrons rapidement en arrière et à chaque torsion ils libèrent de l'énergie X-ray. En réglant les champs électriques et magnétiques, la largeur de longueur d'onde des rayons X, l'intensité et l'impulsion peut être réglée pour la tâche spécifique.
synchrotrons géants
Pendant de nombreuses années, Fermi situé à l'extérieur de Chicago, était le plus grand accélérateur de protons dans le monde. Maintenant que la couronne est portée par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) qui chevauche la frontière entre la France et la Suisse. Le LHC est un anneau de 27 kilomètres d'aimants supraconducteurs qui peuvent accélérer les protons simples ou des ions de plomb. Le LHC a 9.300 aimants qui envoient des faisceaux de protons autour de l'anneau plus de 11.000 fois par seconde, se déplaçant à plus de 99,999 pour cent de la vitesse de la lumière. En se brisant deux faisceaux opposés ensemble, l'énergie libérée créera des températures plus de 100.000 fois plus chaud que le centre du Soleil