Birkaç yıl önce Hadron Çarpıştırıcısı faaliyete geçer geçmez dünyanın sonunun geleceği tahmin ediliyordu. İsviçre CERN'de inşa edilen bu devasa proton ve iyon hızlandırıcı, haklı olarak dünyanın en büyük deney tesisi olarak kabul edilmektedir. Dünyanın birçok ülkesinden on binlerce bilim insanı tarafından inşa edilmiştir. Gerçekten uluslararası bir kurum olarak adlandırılabilir. Ancak, her şeyden önce, hızlandırıcıdaki protonun hızını belirleyebilmek için her şey tamamen farklı bir seviyede başladı. Aşağıda tartışılacak olan bu tür hızlandırıcıların yaratılış tarihi ve gelişim aşamaları ile ilgilidir.
Başlangıç tarihi
Alfa parçacıklarının varlığı keşfedildikten ve atom çekirdekleri doğrudan araştırılmaya başlandıktan sonra insanlar bunlar üzerinde deneyler yapmaya başladı. İlk başta, teknoloji seviyesi nispeten düşük olduğu için burada herhangi bir proton hızlandırıcıdan söz edilmedi. Hızlandırıcı teknolojisinin yaratılmasının gerçek dönemi ancakBilim adamlarının kasıtlı olarak parçacık hızlandırma şemaları geliştirmeye başladığı geçen yüzyılın 30'ları. Birleşik Krallık'tan iki bilim insanı, 1932'de özel bir DC voltaj üreteci tasarlayan ilk kişilerdi ve bu, diğerlerinin nükleer fizik çağını başlatmasına izin verdi, bu da pratikte mümkün oldu.
Siklotronun görünüşü
Siklotron, yani ilk proton hızlandırıcının adı, 1929'da bilim adamı Ernest Lawrence'a bir fikir olarak göründü, ancak bunu ancak 1931'de tasarlayabildi. Şaşırtıcı bir şekilde, ilk numune yeterince küçüktü, çapı sadece yaklaşık bir düzine santimetreydi ve bu nedenle protonları çok az hızlandırabiliyordu. Hızlandırıcısının tüm konsepti, bir elektrik değil, bir manyetik alan kullanmaktı. Böyle bir durumdaki proton hızlandırıcı, pozitif yüklü parçacıkları doğrudan hızlandırmayı değil, yörüngelerini kapalı bir durumda bir daire içinde uçacakları bir duruma döndürmeyi amaçlıyordu.
İçinde protonların döndüğü iki içi boş yarım diskten oluşan bir siklotron yaratmayı mümkün kılan şey budur. Diğer tüm siklotronlar bu teoriye dayanıyordu, ancak daha fazla güç elde etmek için giderek daha hantal hale geldiler. 40'lara gelindiğinde, böyle bir proton hızlandırıcının standart boyutu binalara eşit olmaya başladı.
Siklotronun icadı için Lawrence 1939'da Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü.
Senkrofazotronlar
Ancak, bilim adamları proton hızlandırıcıyı daha güçlü hale getirmeye çalıştıkça,Sorunlar. Ortaya çıkan ortamın gereksinimleri inanılmaz derecede yüksek olduğu için genellikle tamamen tekniktiler, ancak kısmen de parçacıkların onlardan gerektiği gibi hızlanmadığı gerçeğindeydiler. 1944'te, otomatik fazlama ilkesini bulan Vladimir Veksler tarafından yeni bir atılım yapıldı. Şaşırtıcı bir şekilde, Amerikalı bilim adamı Edwin Macmillan bir yıl sonra aynı şeyi yaptı. Elektrik alanını, parçacıkların kendilerini etkilemesi, gerekirse onları ayarlaması veya tersine yavaşlatması için ayarlamayı önerdiler. Bu, parçacıkların hareketini bulanık bir kütle değil, tek bir demet şeklinde tutmayı mümkün kıldı. Bu tür hızlandırıcılara senkrofazotron denir.
Çarpıştırıcı
Hızlandırıcının protonları kinetik enerjiye hızlandırması için daha da güçlü yapılara ihtiyaç duyulmaya başlandı. Zıt yönlerde dönen iki parçacık demeti kullanarak çalışan çarpıştırıcılar bu şekilde doğdu. Ve birbirlerine doğru yerleştirildikleri için parçacıklar çarpışacaktı. Fikir ilk olarak 1943'te fizikçi Rolf Wideröe tarafından doğdu, ancak bu süreci gerçekleştirebilecek yeni teknolojilerin ortaya çıktığı 60'lı yıllara kadar onu geliştirmek mümkün değildi. Bu, çarpışma sonucunda ortaya çıkacak yeni parçacıkların sayısını artırmayı mümkün kıldı.
İlerleyen yıllardaki tüm gelişmeler doğrudan büyük bir tesisin inşasına yol açtı - yapısında 27 kilometre uzunluğunda bir halka olan 2008 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı. olduğuna inanılıyordünyamızın nasıl oluştuğunu ve derin yapısını anlamamıza yardımcı olacak şey, içinde gerçekleştirilen deneylerdir.
Büyük Hadron Çarpıştırıcısının Lansmanı
Bu çarpıştırıcıyı devreye sokmak için ilk girişim Eylül 2008'de yapıldı. 10 Eylül, resmi lansman günü olarak kabul edilir. Ancak, bir dizi başarılı testten sonra bir kaza meydana geldi - 9 gün sonra başarısız oldu ve bu nedenle onarım için kapanmak zorunda kaldı.
Yeni testler yalnızca 2009'da başladı, ancak 2014 yılına kadar tesis, daha fazla arızayı önlemek için son derece düşük enerjiyle çalıştı. Higgs bozonu bu sırada keşfedildi ve bu da bilim camiasında bir dalgalanmaya neden oldu.
Şu anda, neredeyse tüm araştırmalar ağır iyonlar ve hafif çekirdekler alanında yürütülüyor ve ardından LHC 2021 yılına kadar modernizasyon için tekrar kapalı olacak. Yaklaşık 2034 yılına kadar çalışabileceğine inanılıyor, bundan sonra daha fazla araştırma yeni hızlandırıcıların oluşturulmasını gerektirecek.
Bugünün resmi
Şu anda, hızlandırıcıların tasarım sınırı zirveye ulaştı, bu nedenle tek seçenek, şu anda tıpta kullanılanlara benzer, ancak çok daha güçlü bir lineer proton hızlandırıcı oluşturmaktır. CERN, cihazın minyatür bir versiyonunu yeniden yaratmaya çalıştı, ancak bu alanda gözle görülür bir ilerleme olmadı. Bu lineer çarpıştırıcı modelinin, kışkırtmak için doğrudan LHC'ye bağlanması planlanmıştır.daha sonra doğrudan çarpıştırıcının kendisine yönlendirilecek olan protonların yoğunluğu ve yoğunluğu.
Sonuç
Nükleer fiziğin ortaya çıkmasıyla, parçacık hızlandırıcıların gelişim çağı başladı. Her biri sayısız keşifler getiren sayısız aşamadan geçtiler. Artık Büyük Hadron Çarpıştırıcısını hayatında hiç duymamış birini bulmak imkansız. Kitaplarda, filmlerde adı geçiyor - dünyanın tüm sırlarını ortaya çıkarmaya ya da basitçe sona erdirmeye yardımcı olacağını tahmin ediyor. Tüm CERN deneylerinin neye yol açacağı kesin olarak bilinmemekle birlikte hızlandırıcıların kullanılmasıyla bilim adamları birçok soruya cevap verebildiler.
