Beschleuniger

Warum benötigen Physiker einen Beschleuniger Das ultimative Mikroskop Wie ein Beschleuniger funktioniert

Wie ein Beschleuniger arbeitet

Bei Beschleuniger besteht normalerweise aus einer Vakuumkammer umgeben von großen Reihe von Vakuumpunpen, Magneten, Funkfrequenz-Höhlungen, hochenergie Instrumenten und elektronischen Schaltungen. Jedes von diesen Teilen hat seine spezielle Funtkion.

Die Vakuumkammer ist eine Metallröhre aus der permanent Luft gepumt wird (von den Vakuumpunpen) und zu verhindern das die Beschleunigerpartikel mit normaler Materie (wie Luft molekülen) kollidieren und vernichtet werden oder von Kurs abgebracht werden.

In der Röhre, werden die Partikel von elektrischen Feldern beschleunigt. Diese werden von Radio-Frequency (RF) cavities erzeugt. Immer wenn die geladenen Partikel eine RF cavity passieren, bekommen sie von dem elektrischen Feld darin einen "stoß", b.z.w. eine teil der Energie des elektrischen Feldes wird zu ihnen transferiert und beschleunigt Sie. Um die begrenzte Anzahl an Radio-Frequency (RF) cavities besser einsetzen zu können, bringen die Beschleuniger Entwickler den Strahl dazu diese sehr of zu passieren, indem Sie den Strahlflugbahn in einem geschlossenen Ring kreisen lassen. Darum sind die meisten Beschleuniger kreisförmig.

Die Biegung des Strahlenganges ist, um sicher zu gehen ,das die Partikel auf ihrem Rundflug bleiben, wird normalerweise durch ein megnetisches Feld von dipolaren Magneten sichergesetellt (welches einen Nord und einen Südpol haben). Sie werden auch "bending magnets" genannt. Dies ist weil die magnetische Kraft die auf in bewegung befindliche Partikel wirkt, immer senkrecht zu ihrer Geschwindigkeit ist - perfekt zum biegen der Flugbahn! Je höher die Energie eines Partikels ist, umso stärker muß das Feld sein um die Partikel auf ihrem Weg zu halten. Dies bedeutet, da das megnetische Feld begrenzt ist (auf 2 Tesla für einen koventionellen Magneten und einige 10 Tesla für supraleitende), je stärker eine Maschine ist, umso größer muß Sie auch sein.

Zusätzlich zum dem das man den Strahl kurven lassen muß, ist es auch erfoderlich ihn zu fokusieren. Genau wie der Schuß aus einer Schrotflinte, verstreuen sich die Partikel wärend ihrer Reise. Den Strahl zu fokusieren erlaubt es ihn in eine bestimmte Höhe und Breite zu zwingen, so das er innerhalb des Beschleunigers bleibt. Dies wird mit quadrupol Magneten erreicht (welche vier pole haben), was sich auf einen Strahl geladener Partikel auswirkt, wie eine Linse auf einen Lichtstrahl. Sie werden auch "Fokusierungs Magneten" genannt.

Ein Blick auf den LEP Beschleuniger

Dies sind einige der Grundsätzlichen Bestandteile die man braucht um einen Beschleuniger zu bauen. Wenn sie sich die bestehenden Beschleuniger des CERN ansehen , wie den PS oder den SPS, werden Sie sehen das da vielmehr Teile sind, wie z.B.:

• andere Magnete ( um die "feineinstellungen" der Flugbahn oder des fokuses zu machen)
• Injection und ejection Elemente (um den Strahl in den Beschleuniger einzuleiten oder zu entfernen)
• Messinstrumente (um die Nutzern Informationen über das Verhalten des Stehles zu geben)
• Sicherheitselemente (um eien sichere Funktion des Beschleunigers zu gewährleisten).

Alle diese elemente werden von einem Kontrollzentrum kontrolliert, welche sehr den Kontrollzentren von Weltraummissionen gleichen !