粒子對撞機內溫度這麼高,用什麼材料不會使熱量外洩?

時間 2021-05-10 17:21:14

1樓:漢陽樹

簡單說一下。溫度一般用來說物體內大量粒子無規則熱運動的動能,可以把原子理解成果凍的話,就是擠到盤子裡的果凍晃的多厲害。

對撞機裡的粒子相當於拿乙個果凍,使勁扔出去,看這個果凍的飛行動能,肯定比盤子裡晃的那點動能大的多,這個動能用溫度來描述就不是很恰當了,一般用另乙個能量單位eV電子伏特來說。不過為了科普直觀,也有換算成℃來說的。

回到問題,對撞機裡的是高速但很稀薄的粒子,這些多少多少萬℃的粒子把能量都傳到隔絕真空的管道上,也不能讓管道整體公升高1℃。

但也不能因為不怕熱就讓粒子隨便打在管壁上,那樣會把鋼鐵晶體區域性打亂,久而久之那裡的鐵就會變脹變脆。我們需要精心控制磁場,一開始加速器裡的粒子速度小的時候磁場小一點,粒子速度加大了磁場也加大,讓粒子在設計好的地方按設計的角度拐彎,順著管子走。

2樓:

溫度不等於熱量或者能量

溫度就是標誌粒子不規則運動的劇烈程度,也就是平均下來單個粒子的能量非常高。但是總的粒子數並不多,總能量並不是很高,完全不用擔心。

另外,對撞機用的都是帶電粒子,使用電磁場加速。電磁場也能很好的把粒子約束在一定範圍內,避免碰到加速器的內壁或者外洩。

為了更形象的說明下,我剛去查了下資料:

目前世界上最大的對撞機LHC一次對撞是分成2808塊依次對撞,每塊大約1150億個質子,每個質子能量6.5TeV[1]。

那麼這單次對撞的粒子的總能量是多少呢?我們來算一下

哇!3億焦耳耶!

然後再查一查酒精的熱值[2]:

也就是說LHC單次對撞的總能量相當於10kg左右的酒精燃燒釋放出的能量。所以,就算全部洩漏出來也不會造成災難性的影響。

當然,這麼多能量也相當於乙個小炸彈了,造成重大事故還是可能的。況且,這麼多能量是在25納秒內[1]完成碰撞的,區域性的能量密度也是相當高了。要是粒子束撞到你身上把你乾掉還是綽綽有餘的。

不過,歷史上也有被對撞機爆頭然後活下來的:

LHC 大型強子對撞機產生的高能粒子如果撞擊人體會產生什麼傷害? - 知乎使用者的回答 - 知乎 https://www.

3樓:

2333,你別把那個溫度太當回事啊。

誰的溫度?

對撞機故名思議,運作時機器裡有兩束運動方向相反的高能粒子束流。但其實在大部分地方,這兩束束流各自被約束在不同的兩條管道內,只有在人類有意設計的地點,兩束粒子流才會被引導到對撞場域,互打照面。但因為粒子束流相較於碰撞截面要遠遠稀薄,所以即便在人類有意設計的對撞場域,大部分粒子也是互相對穿,真正發生粒子對撞的屬於極稀有事件。

對撞一旦發生,就會產生一簇簇與束流方向不同向的末態粒子,被探測器捕捉到,就算是記錄下一次對撞事件。而物理學家們對外宣傳的溫度,就是在稀有的兩粒子對撞發生時,對撞點處那一星物質(被誇張地稱為「火球」)的溫度。

PS:退圈已久你看個樂呵就好,較不得真哈

4樓:

高中應該學了吧,溫度是物體分子熱運動劇烈程度。熱量的傳遞也是分子間碰撞傳遞的,所以只要保證裡面的粒子碰不到容器壁熱量就不會洩露了。

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