Οι επιταχυντές των σωματιδίων-Εισαγωγή

Άρθρο, Μάρτιος 2002

Η έρευνα για την μελέτη των πυρηνικών αλληλεπιδράσεων καθώς η ανακάλυψη των ιδιοτήτων των σωματιδίων απαιτεί τεράστιες ενέργειες. Επιταχύνοντας τα σωματίδια σε πολύ υψηλές ενέργειες (με τη βοήθεια ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων) και ρίχνοντάς τα πάνω σε στόχους ή το ένα πάνω στο άλλο, οι φυσικοί αποκάλυψαν ό,τι γνωρίζουμε σήμερα για τα μυστικά των δυνάμεων που δρουν μεταξύ των σωματιδίων.

Εισαγωγή στους επιταχυντές

Στην Γενεύη της Ελβετίας βρίσκεται ο Μεγάλος Συγκρουστής ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων, σε βάθος 43 έως 138 μέτρων.

Οι επιταχυντές, από τη δεκαετία του 1930, βρίσκονται σε συνεχή εξέλιξη. Ενώ η ενέργεια της δέσμης των σωματιδίων στους πρώτους επιταχυντές έφθανε στο 1 MeV, σήμερα ξεπερνά τα 1.000 Gev (1 Terra eV). Ομοίως ενώ ξεκίνησαν με διαστάσεις μερικών εκατοστών (σαν τη δίοδο ηλεκτρονική λυχνία) σήμερα στο CERN ο επιταχυντής με το όνομα Large Electron Positron (LEP) φθάνει σε διάμετρο τα 8 km, μήκος τα 27 km και επιταχύνει ηλεκτρόνια - ποζιτρόνια σε ενέργειες 45 GeV το καθένα, τα οποία ακολούθως συγκρούονται.

Η εξαϋλωση ηλεκτρονίου και ποζιτρονίου σε μεσόνια D+ και D-

Οι μεγάλοι επιταχυντές όχι μόνο βοηθούν στην ανακάλυψη νέων σωματιδίων και νόμων αλλά φέρνουν πιό κοντά μας τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας του Σύμπαντος. Έτσι γνωρίζουμε σήμερα τι συνέβη στον Κόσμο, απειροστά κλάσματα μετά το Big Bang.

Βασικές αρχές των επιταχυντών

Κάθε επιταχυντής περιλαμβάνει τρία βασικά τμήματα: Την πηγή των ιόντων, ένα θάλαμο, υψηλού κενού, όπου επιταχύνονται και ένα στόχο πάνω στον οποίο προσκρούουν. Ο στόχος περιβάλλεται από ανιχνευτές για την καταγραφή των προϊόντων της αλληλεπίδρασης των σωματίων με αυτόν.

Με κατάλληλα όμως μαγνητικά πεδία τα σωμάτια αναγκάζονται να κάνουν κυκλικές τροχιές ή να ευθυγραμμίζονται με ακρίβεια. Σήμερα επειδή οι επιταχυντές δίνουν μεγάλες ενέργειες στα σωμάτια, αποκτούν έτσι ταχύτητες κοντά στη ταχύτητα του φωτός και γι'αυτό πρέπει να γίνεται η σχετική διόρθωση των παραμέτρων της κίνησης για να κινούνται κυκλικά.

Υπάρχουν τριών ειδών επιταχυντές: οι στατικοί επιταχυντές τύπου Van De Graaf και Tandem, οι γραμμικοί και οι κυκλικοί χαμηλών ενεργειών καθώς και οι κυκλικοί υψηλών ενεργειών.

Αναφορές: Εκπαιδευτική Ελληνική Εγκυκλοπαίδεια, Ιστοσελίδες του CERN, FermiLab, Brookhaven, SLAC, ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΕΤΑΙΡΙΑΣ ΣΠΟΥΔΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ  ΥΨΗΛΩΝ  ΕΝΕΡΓΕΙΩΝ.