LHC’de hangi tip parçacıklar çarpışır?
(…) Farklı parçacık hızlandırma mekanizmalarının elektriksel alanların kullanımına dayandığını ve bu parçacıkların yörüngelerinin manyetik alanlarla belirlendiğini gördük. Sadece elektromanyetik etkileşime duyarlı ve dolayısıyla elektrik yüklü parçacıklar kullanılabilir. Ayrıca bu parçacıkların istikrarlı olmaları, yani kendiliklerinden başka parçacıklara bölünmemeleri gerekir, çünkü aygıtın içinde saatlerce dolaşabilmelidirler. Bu durumda şunlar kullanılabilir: elektronlar, protonlar (ve antiparçacıkları: pozitronlar ve antiprotonlar) ve iyonlar. Bir iyon, elektron kaybettikten ya da kazandıktan sonra elektrik yükü nötr olmayan atomdur. Çarpıştırıcılar için elektronlardan ve pozitronlardan yararlanmanın birçok avantajı vardır. Daha önce gördüğümüz gibi parçacıklar ve antiparçacıklar aynı hızlandırıcı sistem içinde, doğal olarak ters yönde hareket ederler. İyi bir bilimkurgu senaryosunda görüldüğü gibi, bir elektron antiparçacığıyla buluştuğunda iki parçacık da yok olur ve bunların bütün enerjileri yeni parçacıkların yaratılması için serbest kalır.
Parçacıkları yuvarlak bir yörüngede tutmak amacıyla bir çarpıştırıcının mıknatıslarının yaptığı gibi, yüklü bir parçacığın yörüngesi eğildiğinde ortaya bir güçlük çıkar. Gerçekten de parçacık parlak bir ışınım, sinkroton ışınımı yayar (söz konusu olan tipik X ışınlarıdır, yani görülen ışığınkinden en az yüz kat fazla enerji taşıyan fotonlardır). Bu ışık biyolojik örneklerin ya da gereçlerin incelenmesi için çok yararlıdır: bu nedenle Grenoble'daki ESRF ya da Saclay'deki Güneş gibi sinkrotonlar inşa edilmiştir. Bu aygıtların elektron demetlerinin enerjileri sınırlıdır: Güneş için 2,75 GeV ve ESRF için 6 GeV. Buna karşılık fizik alanında parçacıkların araştırılmasında sinkroton ışınım sıkıntı yaratır: foton yayılımı nedeniyle parçacık enerji yitirmiştir ki parçacığa olası en büyük enerji verilmek istendiğinde zararlıdır bu. Bu enerji yitimi yörüngenin eğimine ve parçacığın enerjisine (E) göre artar, kütlesine (m) göre azalır. Proton elektrondan 2.000 kez daha ağır olduğundan sinkroton ışınımı aracılığıyla kayıplar daha az olur çünkü bağımlılık (E/m) üssü 4 ile orantılıdır. Dolayısıyla 7 TeV'lik bir proton LHC’yi her turlayışında yaklaşık 10 keV’lik bir enerji yitirir, buna karşılık LEP hızlandırıcısında 100 GeV’lik (enerjisi 70 kat azdır) bir elektron 3 GeV yitirir ki bu rakam LHC’deki protonun 300.000 katı enerji demektir! Özellikle bu nedenle LHC elektronları değil, protonları hızlandırır.
Sayfa 76 - SayKitabı okudu
·
22 görüntüleme
⚛️Temel parçacıkların enerjileri
Parçacık fizikçılerının yaşamı kolaylaştırmak amacıyla yararlandıkları enerji biriminin tanımı: bir elektron-volt (eV) 1 voltluk bir potansiyel farkıyla iki levha arasında hızlandırılmış bir elektron taşır Bu enerji miktarı o kadar küçüktür ki onu açıklamak için uluslararası birim sisteminden yararlanmak mümkün değildir çünku eV 1,60217*10 üssü -19’a denk düşer. 2012'de her LHC demetindeki protonların her biri dört trilyon eV'lik (4*10 eV yani 4 tera-elektron-volt ya da TeV) bir enerji taşıyordu. Bu rakam joule'un yaklaşık altı yüz kırk milyarda biridir. Gündelik yaşam enerjilerinden daha düşüktür: bir joule bir elmayı bir metre yükseğe kaldırmak için gerekli enerjiye denk düşer. Dolayısıyla bir parça şekerin verdiği enerjiyi (80 k), yaklaşık 20 kcal) tüketmek için elmayı yaklaşık 80.000 kez kaldırmak gerekir (ya da daha pratik olması için 2 kiloluluk bir halteri 4.000 kez kaldırmak gerekir, tabii ki organızmanın yapacağı tek iş buysa! Daha önce gördüğümüz kütle ile enerji arasındaki denklik (E=mc²) gereği ışık hızını esas alan yüksek enerji fizikçileri basitleştirme konusunda daha ileri giderler: ışık hızı değeri 1 olan doğal birimler sistemini kullanırlar. Dolayısıyla elektron-volt aynı zamanda bir kütle birimidir. Bir protonun kütlesi milyar eV'ye (bir giga-elektron volt, 1 GeV) yakındır; daha kesin bir rakamla 0, 938 GeVdir. En ağır temel parçacığın, üst kuark’ın kütlesi ise 173 GeV'dir.
Alıntıyı okuyan varsa -ki pek sanmıyorum- önce yorumu okuyup sonra alıntıyı okursa bilgileri daha kolay kavrayacaktır.
Yorum yapabilmeniz için giriş yapmanız gerekmektedir.