Warum werden 7 TeV als eine große Energiemenge betrachtet?

$7\ \mathrm{TeV}$ist nicht so viel kinetische Energie, die von Ihrer Frage und früheren Antworten abgedeckt wurde.

Im Zusammenhang mit einem Proton jedoch mit einer Ruhemasse von$1.672\times10^{−27}~\mathrm {kg}$(sehr, sehr wenig Masse), wenn ein einzelnes Proton hat$7\ \mathrm{TeV}$dann fährt es mit einer bestimmten Geschwindigkeit:

Für ein Proton bei$7\ \mathrm{TeV}$, das ist$99.9999991\ \%$mal die Lichtgeschwindigkeit

Quelle

Denken Sie jetzt daran, dass dies für jedes Proton in zwei Strahlen gilt, wobei jedes Proton hat$7\ \mathrm{TeV}$, durch einen mit Helium gekühlten Supraleiter reisend, und dann für eine Summe von kollidieren$14\ \mathrm{TeV}$bei jeder Proton-Proton-Kollision.

Jeder Strahl enthält$2\,808$'Bündel' von Protonen, und jedes 'Bündel' enthält$1.15 \times 10^{11}$Protonen, also besteht dann jeder Strahl aus$362\ \mathrm{MJ}$(Megajoule).

Dies ergibt die gesamte kinetische Energie von$724\ \mathrm{MJ}$nur in den Strahlen allein: etwa das 7-fache der kinetischen Energie wie bei der Landung eines 55-Tonnen-Flugzeugs mit typischer Landegeschwindigkeit gemäß der Wikipedia-Seite Joules Orders of Magnitude oder damit$59~\mathrm{ m/s}$Landegeschwindigkeit, 218,9 Tonnen, also ungefähr ein sicher beladener Airbus A330-200 ( maximales Startgewicht von 242 Tonnen )

Fügen Sie dazu die Energie hinzu, die erforderlich ist, um den Ring ausreichend unterkühlt zu halten, damit er supraleitend bleibt, den Strahl überhaupt erst zu beschleunigen, ihn weiter zu beschleunigen, damit er nicht an Geschwindigkeit, Licht und Wärme verliert, und die Anlage mit Strom zu versorgen.

„Zu Spitzenzeiten, normalerweise von Mai bis Mitte Dezember, verbraucht CERN etwa 200 Megawatt Strom, was etwa einem Drittel der Energiemenge entspricht, die zur Versorgung der nahe gelegenen Stadt Genf in der Schweiz benötigt wird. Der Large Hadron Collider (LHC) läuft in dieser Jahreszeit, um mit der Energie Protonen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Der Stromverbrauch des CERN sinkt in den Wintermonaten auf etwa 80 Megawatt."

- Stromversorgung des CERN

Die Energie eines Geschosses beträgt etwa 735 Joule ( siehe Geschossdetails hier ). Das ist ungefähr die gleiche Energie, die ich habe, wenn ich mit etwa 4,6 m/s laufe. Würdest du lieber von mir oder der Kugel getroffen werden? Die Kugel tötet dich, weil sie die ganze Energie auf eine kleine Aufprallfläche konzentriert, während meine Aufprallfläche eher größer ist (und mit zunehmendem Alter leider noch größer wird :-).

Sie haben recht, dass 7 TeV nicht viel Energie sind. Tatsächlich geht es um ein Mikrojoule. Diese Energie konzentriert sich jedoch auf einen fantastisch kleinen Aufprallbereich (ca$10^{-18}$Meter breit im LHC), die Energiedichte ist also phantastisch hoch. Das eine Mikrojoule konzentriert sich auf einen so winzigen Aufprallbereich, der außerordentlich hart ist.

Wenn man bedenkt, dass 7 TeV mehr oder weniger die gleiche kinetische Energie einer Mücke ist, warum wird sie dann im LHC als eine große Energiemenge angesehen?

Wie andere Leute sagten, es ist keine große Menge an Energie. Es ist jedoch auf sehr kleinem Raum konzentriert. Denken Sie nur daran, wie viel eine Mücke größer ist als ein subatomares Teilchen.