¿Qué utilidad puede hacernos un colisionador de partículas?

En términos generales, los colisionadores de partículas son simplemente máquinas diseñadas para que partículas de alta energía choquen entre sí. El colisionador de partículas evolucionó a partir del sincrotrón (en el sincrotrón, la intensidad del campo magnético está relacionada positivamente con la energía de las partículas para garantizar que el campo eléctrico que acelera las partículas sea consistente con la frecuencia de los electrones que se mueven alrededor del acelerador). El colisionador de partículas y el ciclotrón son similares en apariencia, ambos tienen forma de anillo.

Colisionador Europeo de Hadrones

Las colisiones de partículas en el colisionador de partículas tienen principalmente tres pasos: acumulación de partículas y colisión acelerada. Para una sola partícula, su escala es bastante pequeña (el tamaño de un átomo es de unos 10-10 m), por lo que se necesita una gran cantidad de haces de partículas para aumentar la frecuencia de las colisiones de partículas en el colisionador. Por supuesto, si la energía de las partículas no es alta, será difícil generar nuevas partículas después de la colisión, por lo que es necesario acelerar el haz de partículas antes de la colisión. Aquí es donde resultan útiles las pistas circulares.

Los aceleradores de partículas pueden utilizar aceleradores lineales y ciclotrones para acelerar partículas. En comparación con un ciclotrón, un acelerador lineal necesita construir un canal de aceleración más largo para acelerar con la misma energía. Dado que el campo eléctrico ejerce una fuerza de Coulomb sobre las partículas cargadas, se puede utilizar como fuerza impulsora en aceleradores generales (lineales o ciclotrones). Además, dado que existe la llamada fuerza de Lorentz cuando las partículas cargadas están en un campo magnético, la La fuerza de Lorentz no actúa sobre las partículas cargadas, simplemente cambia la dirección del movimiento de las partículas cargadas (la dirección de la fuerza de Lorentz es tangente a la dirección del movimiento de las partículas cargadas), por lo que en el ciclotrón, el campo magnético puede ser. Se utiliza para desviar las partículas cargadas, lo que puede garantizar que las partículas cargadas se muevan en una órbita circular.

Para lograr una mayor eficiencia de colisión de partículas en el colisionador de partículas, generalmente se utilizan diferentes haces de partículas para colisionar en direcciones opuestas. La invención del colisionador de partículas trajo muchos capítulos nuevos a la investigación científica. Por ejemplo, Richter compartió el Premio Nobel de Física con Ting Zhaozhong por descubrir la partícula ψ en el Colisionador de Positrones y Electrones del Centro Acelerador de Stanford en Estados Unidos. El Colisionador de Protones-Antiprotones del CERN también descubrió partículas W y Z0.

El colisionador de partículas que actualmente posee nuestro país es el Colisionador de Electrones Positrones construido en Beijing en 1990. Si se espera que China construya el colisionador gigante más grande del mundo, no sólo logrará una serie de avances en física de partículas, sino también en cavidades superconductoras de alta frecuencia de alto rendimiento, fuentes de energía de microondas de alta potencia y sistemas de baja temperatura a gran escala. Los refrigerantes, chips de circuitos electrónicos, etc. alcanzaron el nivel líder internacional.

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