电子测重原理,最简单的消重方法

首页 > 生活 > 作者:YD1662024-12-16 12:22:52

实际情况还真是这样的,这样设计叫回旋加速器,目前欧洲核子中心的大型强子对撞机就是这种环形跑道。

但问题是,我们要想把粒子的轨迹掰弯就需要给它施加一个和运动方向垂直的力,而且随着粒子的加速,这个力还需要不断地调整以适应粒子的速度,这样才能保证虽然粒子的速度在增加,但它始终在一个固定的圆周上运动,而不至于撞到加速器的管道壁上。

那有没有一种力,来满足我们的要求?有,就是磁场力,静止的带电粒子在磁场中不受力,但只要带电粒子运动起来,并且它的运动方向和磁场方向垂直的话,就会受到和运动方向垂直的、且最大的磁场力。

电子测重原理,最简单的消重方法(9)

在给定磁场中,磁场力的大小就和带电粒子的电荷、以及运动速度成正比,所以只要给加速器圆环中施加一个磁场,就可以把带电粒子掰弯,让他做环形运动。

问题是,这个磁场它需要适时变化,所以固定的磁场是不行的,必须使用电磁体来提供磁约束。

电子测重原理,最简单的消重方法(10)

电磁体产生的磁场强度跟电流是成正比的,所以我们可以调节电流大小,来控制磁场强度去适应粒子速度的变化,保证粒子不会撞到加速器的管壁上。那么为了磁场强度足够大,所以在加速器中我们使用的超导磁体。

好,我们现在把电场加速和磁约束结合在一起,这就是粒子加速器,加速粒子的基本原理了。

我们接着说,人类的速度极限

美国费米实验室的质子和反质子加速器,它的环形轨道周长6.26公里,它是在一个方向上的真空管道中加速粒子,在相反的方向上的真空管道中加速反粒子。

电子测重原理,最简单的消重方法(11)

然后让它俩在探测器中碰撞,看会产生哪些新的亚原子粒子?当然通过费米实验室的加速器我们发现了顶夸克、精确测量了W玻色子的质量,以及发现了陶中微子,同时创造的速度极限是,光速的99.999956%。

目前欧洲核子研究中心的大型强子对撞机保持着粒子最高能量的记录,其加速质子的速度最高达到了每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十5米,99.9999991%C,比光速只慢了3米/秒。

但这个速度并不是我们创造得最快的粒子!

LEP大型正负电子对撞机,虽然它的能量只有LHC能量的1/33,但一个质子的质量大约是一个电子的2000倍!所以在LEP中,电子的速度达到了每秒2亿9千9百7十9万2千4百5十7.9964米的最高速度,99.99999988%C,比光速慢了3.6毫米/秒!因此,构成我们世界的所有质子和电子,依然受到狭义相对论的约束。

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