Czy to nie ciekawe ?

Czy wiesz, że największy na świecie akcelerator (przyspieszacz) cząstek LHC (Large Hadron Collider) znajduje się w CERN pod Genewą (dokładniej – na granicy francusko‑szwajcarskiej)? Rys. a. przedstawia fotografię lotniczą z zaznaczonym okręgiem tunelu znajdującego się 100 m pod ziemią, o długości ok. 27 km, w którym przyspieszane są protony do prędkości 0,999999991 c.

R182tliP0glsE

Rys. a. Zdjęcie z lotu ptaka przedstawia zielono‑brązową szachownicę pól i skupiska ledwie widocznych, maleńkich domów. Na dalszym planie jest duże jezioro, a za nim pokryte śniegiem wierzchołki gór. Na zdjęciu przed jeziorem narysowano żółty, poziomy owalny kształt, który w perspektywie przedstawia okrąg. Przy dolnej krawędzi owalu zapisano LHC dwadzieścia siedem kilometrów. Górną krawędź owalu przecina w kilku miejscach przerywana, nieregularna linia, która jest granicą między Szwajcarią w górnej części zdjęcia, a Francją w dolnej części. Na owalu mniej więcej na godzinie dziewiątej jest zaznaczone położenie detektora cząstek o nazwie CMS, na godzinie pierwszej położenie detektora o nazwie LHCh, na godzinie drugiej położenie detektora o nazwie ATLAS, a na godzinie trzeciej położenie detektora o nazwie ALICE.

CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) powstał w 1953 roku i zrzesza 20 państw członkowskich. Polska jest członkiem CERN od 1991 roku i ma swój finansowy i intelektualny wkład w prace tej naukowej instytucji.

Do CERN przybywają naukowcy z całego świata, wykonują za pomocą LHC eksperymenty zderzeniowe, na podstawie których chcą odpowiedzieć na podstawowe pytanie: „Jaka jest natura naszego Wszechświata, z czego jest zbudowany?”

Na Rys. b. pokazano zdjęcia z tunelu LHC, w którym odbywają się prace przy jego budowie. To właśnie wzdłuż układanej „rury”, w jej centralnej części biegną równolegle do siebie przeciwbieżne wiązki protonów. W pewnych miejscach tego toru, gdzie umiejscowione są detektory, drogi protonów krzyżują się i tam następuje zderzenie.

R5H04EDvQXItF

Rys. b. Zdjęcie przedstawia tunel, w którym położona jest ogromna rura, której koniec niknie w oddali. Rura składa się z szarych i niebieskich segmentów. Ściany rury pokryte są licznymi urządzeniami, z których wychodzą przewody elektryczne.

R1DrG1WAsx4Gb

Rys. c. Zdjęcie przedstawia wnętrze detektora CMS. Z prawej strony widać potężny cylinder zwężający się na lewym końcu. Lewy koniec cylindra wchodzi w środek tarczy, znajdującej się w lewej części zdjęcia. Tarcza ma bardzo skomplikowana strukturę. Składa się z kilku, różnie zbudowanych, szerokich pierścieni. Pierwsza część to koło położone najbliżej środka, wypełnione konstrukcją z żółtych prętów. Następny pierścień zbudowany jest z położonych promieniście szarych rur, z których zewnętrznych części wychodzą przewody. Dalej widać położone naprzemiennie czerwone i niebieskie pierścienie, na których położone są promieniście szerokie, szare prostokąty z widocznym przewodem ułożonym na nich zakosami.

Na Rys. c. pokazano „otwarty” (zdjęcie pochodzi z okresu montażu tej potężnej konstrukcji) detektor CMS. Oprócz niego są jeszcze trzy: ATLAS, ALICE i LHCb.

Bardzo to ciekawe, ale jak się ma do tytułu tego e‑materiału… Otóż cyklotron jest, można powiedzieć, prototypem akceleratora w CERN. Cyklotron, o którym będziemy tu mówić, jest najprostszym akceleratorem cyklicznym.