為什麼在LHC(大型強子對撞機)加速非常非常小的粒子需要這麼長的迴路和巨大的能量?

時間 2021-06-17 03:25:58

1樓:

其實要加速乙個粒子是分很多級的,就像下面的圖里畫出來的,粒子要經過好幾級加速,最後到LHC的環裡加速。

為什麼環路長?乙個原因是因為粒子的能量高,還有是目前磁場只能達到10^1 T數量級,所以加速半徑很大。

為什麼需求的能量大?因為根據能量守恆,只有能量足夠高,才能產生質量大的粒子。

2樓:流火

關鍵是加速的能量高呀,都是Gev或者TeV量級的,粒子靜止質量也就MeV量級,想想看差的還是很多,能量是守恆的所以這就決定了能量大。

有人會扣著這點:TeV也還不到1J能量。要注意首先加速的不是單個粒子,其次,正因為粒子的質量小,因此被加速的粒子會很快進入相對論能區,這意味著粒子的速度已經可以和光速比擬,這麼快的粒子,要想約束它,靠什麼?

磁場。磁場會耗費大量能量,但這還是不夠,粒子偏轉半徑大,所以得建大半徑的。

有人又會問:為什麼不搞直線用電場加速?這是可以的,但是得解決高壓問題以及冷卻問題。

其次LHC做的物理大多反應截面很低,需要高亮度,直線不能滿足物理需求。所以要建半徑大的環形。

其次對撞機真空的維持,磁鐵本身及其冷卻,檢測的儀表,水幫浦,照明,資料伺服器,探測器都是需要耗電的。這也是為啥要耗很大能量。

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