Исследователи из Европейского центра ядерных исследований использовали его для ускорения «атома свинца» с помощью одного электрона. Это первый раз, когда это большое устройство использовалось для ускорения таких «атомов свинца».
Будучи крупнейшим в мире ускорителем частиц, с момента его создания в 2009 году ежедневная работа Большого адронного коллайдера заключалась в ускорении протонных и полностью лишенных ядер свинца.
Электроника очень маленькая и очень сложная
Поскольку ускоритель частиц работает, ускоряя заряженные частицы в электрическом поле и увеличивая энергию, незаряженные нейтральные частицы не могут быть ускорены. Чтобы ускорить частицы, они должны быть превращены в заряженные частицы, так что это Может быть ускорен путем взаимодействия с силами в электрическом поле ускорителя.
Как мы все знаем, атом состоит из ядра и электрона, движущегося вокруг ядра. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Каждый протон несет единицу положительного заряда, нейтроны не являются положительными, и каждый электрон несет единицу отрицательного Заряд, число положительных и отрицательных зарядов полного атома в равновесном состоянии равно до тех пор, пока электрон лишается, «атомы» потеряют равновесие и станут положительно заряженными ионами.
В этом эксперименте исследователи сначала лишили 82 электронов атомов свинца в электронном кольцевом резонансном устройстве, оставив атомы свинца в положительно заряженные ионы, а затем ускоряя их.
Ранее в Большом адронном коллайдере никогда не ускорялось электронно-несущее ядро. В Европейском ядерном исследовательском центре, крупномасштабной международной группе сотрудничества по эксперименту по столкновению тяжелых ионов сверхвысоких энергий, китайский координатор проекта Чжоу Чжунсюй, профессор Университета Уажжунского педагогического университета, сказал, что ускорение имеет «Ведущий атом» электронов довольно сложный ». При движении в кольце ускорителя, если вакуум внутри кольца невелик, можно отключить этот электрон и, таким образом, изменить зарядовое состояние ускоренных« атомов ». Эксперимент не удался, а с другой стороны, «атомы», которые ускоряются, могут также столкнуться с другими атомами, что может сильно повредить кольцевую стенку трубы, что будет большой катастрофой », - сказал Чжоу Дайчуй.
В то же время инженер Большого адронного коллайдера Michela Saumman также придерживается аналогичной точки зрения. Он сказал, что ускорение электронно-несущего ядра очень сложно, потому что легко случайно лишить электроны. Когда это произойдет, ядро попадет в стену, где расположен ионный пучок.
Кроме того, Чжоу Дайчуй отметил, что в дополнение к чрезвычайно высоким требованиям вакуума ускорительного кольца отношение зарядов к массе ускоренных «атомов» также непосредственно связано с трудностью его ускорения. Так называемое отношение зарядов к массе относится к отношению заряда ядра к атомной массе. «Когда отношение зарядов к массе ускоренных частиц равно 1, т. Е. Когда количество заряда совпадает с массой, ускорение относительно просто, чем меньше отношение заряда к массе, тем труднее ускорение. Отношение заряда к массе свинцового ядра составляет около 0,39, а его ускорение Он очень большой, - сказал Чжоу Дайчуй.
Старый метод нового уровня
В пресс-релизе, опубликованном Европейским центром ядерных исследований, говорилось, что тест состоял в том, чтобы проверить возможность создания сценария «гамма-лучи», и в будущем можно создать высокоинтенсивные гамма-лучи с помощью Большого адронного коллайдера.
Так называемый гамма-луч представляет собой своего рода электромагнитную волну с высокой энергией с чрезвычайно короткой длиной волны, широко используемую в фундаментальной науке и прикладной науке. С 1970-х годов США, Великобритания, Франция, Япония и Россия использовали лазерное движение удара лазерным фотоном. Электронные средства генерации гамма-лучей, наивысшая энергия которых может достигать нескольких ГэВ (миллиард электрон-вольт).
«Текущий эксперимент на Большом адронном коллайдере состоит в том, чтобы использовать существующее ускорительное устройство для ускорения электронного ядра в качестве носителя, сначала ускорить его, а затем использовать лазерные фотоны для бомбардировки высокоскоростных вращающихся« атомов », чтобы заставить его прыгать. В возбужденное состояние. Когда электрон переходит из высоковозбужденного состояния в низковозбужденное состояние, высвобождается фотон, который является гамма-излучением. Но поскольку «атомы» были ускорены до уровня ТэВ (Тиллион вольт) для приближения к скорости света Скорость движения, энергия и интенсивность излучаемых фотонов будут значительно улучшены. По сравнению с традиционным методом лазерного излучения лазерного фотона, воздействующим на круговое ускорение, интенсивность гамма-излучения в рамках этой новой концепции будет традиционным источником гамма-лучей. В десятки раз больше силы », - сказал Чжоу Дайкуй.
Чжоу Дайкуй сказал, что по сравнению с гамма-лучом, генерируемым традиционным методом, гамма-луч, созданный этим экспериментом, очень отличается по энергии, интенсивности и использованию. Этот гамма-луч может быть применен непосредственно и имеет достаточную энергию. Для получения обычных частиц вещества, таких как кварки, электроны и т. Д. Эти высокоэнергетические гамма-лучи могут стать массивными частицами и могут даже стать новыми веществами, такими как темная материя. Они также могут быть источниками новых пучков частиц, таких как Мюонный пучок, даже поляризованные положительные и отрицательные электроны, поляризованный мюон, нейтрино, нейтрон, векторный мезон, радиоактивный ион и т. Д. Он имеет широкие перспективы применения в фундаментальных исследованиях физики, современных технологиях и областях применения. Даже некоторые ученые говорят, что это может открыть новые возможности для исследований в неизвестной основной физике и в промышленных приложениях.
