L'idea dietro a un acceleratore di protoni è a fuoco miliardi di protoni a miliardi di altri protoni e vedere cosa succede quando le particelle si scontrano. Gli scienziati guardare i detriti derivanti dalla collisione per vedere se riescono a trovare tutti i nuovi tipi di particelle.
Il dispositivo
Un acceleratore di protoni utilizza campi elettrici per spingere particelle cariche chiamate ioni a velocità estremamente elevate e concentrarsi in travi ben definiti. Un acceleratore prende una particella come un protone o un elettrone e accelera, con i campi elettromagnetici, poi spacca la particella in una destinazione o un flusso di particelle in sospensione. Sul punto di collisione sono rilevatori che registrano i risultati della collisione.Protoni possono essere raccolti da ionizzanti gas idrogeno. Un atomo di idrogeno contiene un protone (con una carica positiva) e un elettrone (con una carica negativa) ed è facilmente ionizzato rimuovendo non gli elettroni. Il flusso di protoni risultante verrà addebitato positivamente.
Campi elettrici e magneti
La fonte di alimentazione principale per accelerare protoni è potenti campi elettrici. In un campo, i protoni positivamente caricati testa per il potenziale negativo. Appena arrivano al primo, un altro è attivato a valle e si affrettano a quella e poi a quello successivo più lungo. Scienziati modulano i campi elettrici in modo che le particelle velocità continuamente fino a quando non andranno alla velocità desiderata.
I magneti dirigere il fascio di particelle e messa a fuoco. Un fascio di particelle è un flusso di ioni accelerati (protoni). I più protoni in trave e più concentrano il raggio, maggiori sono le possibilità che la collisione risultante avrà successo nella produzione di nuove particelle.
Accelerare i protoni
I protoni richiedono campi elettrici e magneti per accelerazione e un sacco di spazio per aumentare la velocità. Gli scienziati hanno installato le collisioni in due modi. In una collisione di bersaglio fisso, il fascio di protoni è puntato su un bersaglio fisso che non si muove. In una collisione di fasci collidenti, due fasci di protoni sono finalizzati a vicenda, in modo che le travi si intersecano che attraversano. Acceleratori di particelle sono costruiti in due forme. Potrebbero essere lineare dove i protoni sono accelerati in linea retta, o potrebbero essere circolare come il Large Hadron Collider (LHC) del CERN.
Acceleratori lineari
Acceleratori lineari Invia protoni giù un lungo tubo rame nel vuoto. Elettromagneti a fuoco i protoni in un fascio stretto e quando il fascio di protoni colpisce il bersaglio alla fine del tunnel, rilevatori di registrano le particelle subatomiche e radiazione rilasciato dall'impatto. Acceleratore lineare SLAC (Stanford) in California è quasi due miglia di lunghezza.
Acceleratori circolari
Acceleratori circolari spingono i protoni attorno una pista circolare più e più volte. Come il fascio passa i magneti, il campo magnetico è rafforzato in modo che il fascio accelera ad ogni passaggio. Quando viene raggiunto il livello desiderato di energia, una destinazione viene inserita nel percorso del fascio e rilevatori di analizzare i detriti residuo della collisione. Il vantaggio è che la particella può salvare spazio e hardware come esso cerchi. Lo svantaggio è che questi acceleratori emettono radiazioni elettromagnetiche ed energia deve essere spesa continuamente per mantenere il fascio sulla strada. Così questi acceleratori sono meno efficienti e i grandi acceleratori devono essere interrati per contenere le radiazioni e mantenere standard di sicurezza. L'acceleratore del Fermilab in Illinois è 4 miglia di circonferenza.
Acceleratori di particelle
Esempio di acceleratori di particelle comprendono: Cornell Electron Storage Ring (CESR), Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) e l'organizzazione europea per ricerca nucleare (CERN).