Beispielsweise haben die Protonenstrahlen im LHC-Collider eine Energie von 7 TeV. Bedeutet dies, dass die einzelnen Protonen im Strahl 7 TeV Energie haben oder dass sich die Energie aller Protonen im Strahl zu 7 TeV addiert?
Im LHC hat jede einzelne Kollision eine Schwerpunktsenergie von etwa 14 TeV. Da die Kollisionen symmetrisch sind (zwei Protonen mit gleicher Energie, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, kollidieren), können wir sagen, dass jedes einzelne Proton ungefähr* 7 TeV Energie hat.
Wie Sie wahrscheinlich sehen können, ergibt das Addieren der Energie aller Protonen im Ring zu einem bestimmten Zeitpunkt eine ziemlich kolossale Energiemenge.
*In Wirklichkeit gibt es eine Energieverteilung, die die Protonen im Strahlrohr haben können, da Beschleuniger nur so genau sein können. Die Verteilung liegt um 7 TeV herum und ist scharf genug, dass wir sicher von Kollisionen sprechen können in den meisten Fällen eine ziemlich einheitliche Schwerpunktsenergie.
Kollisionsexperimente werden durchgeführt, um Teilchen zu erzeugen, die unter normalen Umständen nicht untersucht werden können. Energie- und Impulserhaltung sowie die berühmte Einstein-Gleichung Sagen Sie uns, dass ein schwereres Teilchen nicht einfach "aus dem Nichts auftauchen" kann. Aber wenn wir zwei Teilchen mit genügend Energie kollidieren lassen, können sie ein neues Teilchen erzeugen, wenn die einfallende Energie hoch genug ist. Daher müssen die einzelnen Teilchen im Kollisionsstrahl eine hohe Energie haben.
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