Könnte der Large Hadron Collider ein Kilogramm Protonen auf einmal beschleunigen?

Ist es möglich, in einem Teilchenbeschleuniger sehr viele Protonen zu beschleunigen, statt wie üblich nur wenige? Was hält jemanden davon ab, versehentlich zu viele Teilchen in einen Beschleuniger zu werfen und die Anlage mit ihrer kinetischen Energie und ihrem enormen Schub zu zerstören?

Es ist nicht möglich. Die Raumladung würde eine so große Protonenwolke auseinanderblasen. Es ist in der Tat ziemlich schwierig, Strahlen mit mehr als einigen Ampere Strahlstrom effizient zu beschleunigen, da die Raumladungen die Fokussierung erschweren.
Lhc verwendet viele Sicherungen :) Die Protonen stammen aus einer Gerätekette, jede mit ihren eigenen Grenzen, die nicht zu viel Material liefern kann. Um das angestrebte Kollisionsverhältnis zu erhalten, wird alles fein abgestimmt
interessant, die kinetische Energie zu berechnen, die benötigt wird, um 1 kg auf 99,99 % von c zu beschleunigen. Beachten Sie, dass die Zeit bei dieser Geschwindigkeit am Kollisionsknoten sehr kurz ist
eine Zusammenfassung des Prozesses: Wie der Large Hadron Collider funktioniert
Sie könnten es ausschließen, indem Sie nur die Energie berücksichtigen, die erforderlich ist, um 1 kg auf 0,9 c zu beschleunigen
Es heißt "Rail Gun" oder "Mass Driver"

Antworten (1)

Der LHC kann nicht 1 kg Teilchen auf einmal beschleunigen, und die Experimente wären auch nicht in der Lage, eine so große Anzahl von Kollisionen zu bewältigen. Ich habe hier schon teilweise geantwortet: Wie viele Teilchen kann ein Teilchenbeschleuniger auf einmal beschleunigen? , ohne weitere Details (nur damit Sie sie googeln können), sind die begrenzenden Effekte am LHC (in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit): Elektronenwolke, Strahl-Strahl, Impedanzen-Wachsfelder, Raumladung. Aber ich möchte mich auf Ihre letzte Frage konzentrieren:

Was hält jemanden davon ab, versehentlich zu viele Teilchen in einen Beschleuniger zu werfen und die Anlage mit ihrer kinetischen Energie und ihrem enormen Schub zu zerstören?

Dazu muss man verstehen, wie Teilchen in einen Beschleuniger „gekippt“ (oder besser: injiziert) werden. Sie müssen immer mit einer Quelle oder Waffe beginnen. Bei Protonen handelt es sich um eine Flasche mit (hochreinem) Wasserstoffgas, das beispielsweise durch eine elektrische Entladung extrahiert und ionisiert wird. Wenn die Elektronen gehen, bleiben Protonen zurück, die beispielsweise durch eine Gleichspannung (einen Kondensator) beginnen können, Energie zu gewinnen. Während die Protonen eine niedrige Energie haben, sind sie sehr anfällig für externe Störungen, einschließlich derjenigen, die von den nahe gelegenen Protonen kommen. Wenn daher aus irgendeinem Grund die Protonenproduktion an der Quelle stark erhöht wird, werden Sie direkt nach der Quelle merkwürdige Verhaltensweisen sehen, wo die niedrige Energie den Strahl viel weniger destruktiv macht.

Bevor die Protonen in den LHC injiziert werden, müssen sie 450 GeV erreichen und eine Beschleunigerkette durchlaufen (siehe Teilchenbeschleuniger: Warum brauchen sie eine Beschleunigerkette ), was bedeutet, dass der Strahl vorbereitet und zwischen vielen Zwischenbeschleunigern übertragen wird, wo es genügend gibt Zeit, um es zu überwachen und die Injektion schließlich abzubrechen, wenn die erforderlichen Parameter nicht erfüllt sind.

Könnte der Large Hadron Collider ein Kilogramm Protonen auf einmal beschleunigen?
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