อนุภาค เรียนรู้ระบบทำความเย็นระบบสุญญากาศและแหล่งกำเนิด อนุภาค

โรงเรียนวัดหน้าเขา

หมู่ที่ 1 บ้านหน้าเขา ตำบลเขาพระ อำเภอพิปูน
จังหวัดนครศรีธรรมราช 80270

Mon - Fri: 9:00 - 17:30

075-499116

อนุภาค แหล่งกำเนิดอนุภาครวมถึงระบบสุญญากาศและระบบทำความเย็น

อนุภาค แหล่งกำเนิดอนุภาค ท่อทองแดงและไคลสตรอน แหล่งที่มาของอนุภาค แหล่งกำเนิดอนุภาคจัดเตรียมอนุภาคที่จะถูกเร่ง อนุภาคสามารถเป็นอิเล็กตรอน โปรตอน โพสิตรอน อนุภาคปฏิสสารตัวแรกเหมือนอิเล็กตรอนแต่มีประจุบวก ไอออน และนิวเคลียสของอะตอมหนัก เช่น ทองคำที่ SLAC ปืนอิเล็กตรอนใช้เลเซอร์เพื่อกระแทกอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์ จากนั้นอิเล็กตรอนจะเข้าสู่ส่วนเร่งของไลแนก

SLAC สามารถสร้างโพซิตรอนได้ โดยการยิงลำแสงอิเล็กตรอนที่ทังสเตน ในการชนจะเกิดคู่อิเล็กตรอนและโพซิตรอน โพซิตรอนสามารถเร่งความเร็วได้ โดยการกลับทิศทางของสนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กภายในเครื่องเร่งความเร็ว ท่อทองแดง โครงสร้างหลักของเครื่องเร่งอนุภาคคือท่อทองแดง ท่อทองแดงมีสุญญากาศที่แข็งแกร่งอยู่ภายในซึ่งอนุภาคจะเคลื่อนที่ผ่าน ท่อทำจากทองแดงเนื่องจากทองแดงนำไฟฟ้า และแม่เหล็กได้เป็นอย่างดี

SLAC linac ท่อทองแดงทำจากกระบอกทองแดงมากกว่า 80,000 อันประสานกันยาวกว่า 2 ไมล์ประมาณ 3.2 กิโลเมตร ท่อทองแดงถูกจัดเรียงเพื่อสร้างชุดของเซลล์ที่เรียกว่าโพรง ระยะห่างของช่องตรงกับความยาวคลื่นของไมโครเวฟ ระยะห่างช่วยให้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กทำซ้ำรูปแบบทุกๆ 3 ช่อง อิเลคตรอนหรือโพสิตรอนในลำแสง ผ่านเข้าไปในโพรงเป็นกลุ่มเล็กๆ การมาถึงของพวงแต่ละอันถูกกำหนดเวลา เพื่อให้ได้รับแรงผลักจากสนามไฟฟ้าข้ามโพรง

ไครสตรอนทำไมโครเวฟได้เหมือนกับเตาอบไมโครเวฟในครัว เว้นแต่ว่าไมโครเวฟของไครสตรอน มีกำลังมากกว่าประมาณ 1 ล้านเท่า ไครสตรอนผลิตไมโครเวฟโดยใช้ปืนอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนจะเดินทางผ่านไครสตรอนในโพรง ซึ่งมีการควบคุมความเร็ว เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนความเร็วในไครสตรอน พวกมันก็จะปล่อยรังสีออกมาในรูปของไมโครเวฟ ไมโครเวฟจะถูกส่งผ่านท่อนำคลื่นทองแดงไปยังท่อทองแดงของตัวเร่ง ท่อนำคลื่นนำพาคลื่นอย่างมีประสิทธิภาพ

โดยไม่สูญเสียความเข้ม ไครสตรอนและท่อนำคลื่นถูกเก็บไว้ภายใต้สุญญากาศสูง เพื่อให้การไหลของคลื่นสะดวกขึ้น แม่เหล็ก เป้าหมายและตัวตรวจจับ แม่เหล็ก ไม่ว่าจะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไปหรือแม่เหล็กที่มีตัวนำยวดยิ่ง จะถูกวางไว้ตามท่อเร่งความเร็วเป็นระยะๆ แม่เหล็กเหล่านี้ทำให้ลำอนุภาคถูกจำกัดและโฟกัส ลองนึกภาพว่าลำแสงของอนุภาคเป็นเหมือนลูกปรายที่ยิงจากกระสุนปืนลูกซอง โดยทั่วไปแล้วเม็ดอิเล็กตรอนมักจะแผ่ออก

ถ้ากระสุนถูกกระจายออกพวกมันจะไม่ชนกันมากนักภายในพื้นที่แคบๆของเป้าหมาย อย่างไรก็ตาม หากลูกกระสุนถูกแรงภายนอก อำนาจแม่เหล็กจำกัดไว้ในเส้นทางที่แคบ พวกมันจะทำการชนกันหลายครั้งในพื้นที่เป้าหมายที่แคบ ยิ่งมีการชนกันมากเท่าไรก็ยิ่งสามารถสังเกตเหตุการณ์ต่างๆ ได้มากขึ้นในการทดลองหนึ่งๆ แม่เหล็กสร้างสนามภายในแกนของมัน ไม่มีแรงแม่เหล็กในใจกลางที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ ถ้าอิเล็กตรอนหลงทางจากจุดศูนย์กลาง

พวกมันจะรู้สึกได้ถึงแรงผลักของแม่เหล็กกลับเข้าไปตรงกลาง โดยการจัดเรียงแม่เหล็กเป็นชุดของขั้วสลับ อิเล็กตรอนสามารถคงอยู่ตามความยาวของท่อ เป้าหมาย เป้าหมายจะแตกต่างกันไปตามประเภทของการทดสอบ เป้าหมายบางอย่างอาจเป็นแผ่นโลหะบางๆ ในการทดลองบางอย่างลำแสงของอนุภาคต่างๆ อิเล็กตรอน โพซิตรอนจะชนกันเองภายในเครื่องตรวจจับ เครื่องตรวจจับเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่งในคันเร่ง

อนุภาค

พวกเขาเห็นอนุภาคและการแผ่รังสีหลังการชน อุปกรณ์ตรวจจับมีหลายประเภท ตั้งแต่แบบฟองอากาศและห้องเมฆไปจนถึงเครื่องตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์แบบโซลิดสเตต ห้องปฏิบัติการ Collider อาจมีเครื่องตรวจจับหลายประเภทอยู่ที่ส่วนต่างๆของเครื่องเร่งความเร็ว ตัวอย่างเช่นห้องฟองประกอบด้วยก๊าซเหลว เช่น ไฮโดรเจนเหลวเมื่ออนุภาคที่ปล่อยออกมาจากการชนกันผ่านเข้าไปในห้อง พวกมันจะทำให้ของเหลวบางส่วนกลายเป็นไอ ทิ้งร่องรอยฟองไว้ดังที่แสดงด้านล่าง

เครื่องตรวจจับห้องเมฆมีไออิ่มตัวภายในห้อง เมื่ออนุภาคมีพลังเคลื่อนผ่านไอระเหย ไอจะแตกตัวเป็นไอออนทำให้เกิดเส้นทางเหมือนกับที่ไอพ่นเคลื่อนที่ผ่านก้อนเมฆ เครื่องตรวจจับหนึ่งที่ SLAC คือ SLAC Large Detector หรือ SLD เป็นเครื่องตรวจจับโซลิดสเตตรูปทรงกระบอกขนาดใหญ่ ที่มีความสูงมากกว่าหกชั้นและมีน้ำหนักมากกว่า 4,000 ตัน SLD เป็นเครื่องตรวจจับหลายชั้น แต่ละชั้นเห็นเหตุการณ์ที่แตกต่างกัน

เครื่องตรวจจับจุดยอด-ตรวจจับตำแหน่งของแทร็กของอนุภาค Drift Chamber-ตรวจจับตำแหน่งของอนุภาคที่มีประจุในหลายจุดตามเส้นทาง เส้นโค้งแสดงโมเมนตัมของอนุภาค ที่เกี่ยวข้องกับมวลและความเร็ว เครื่องตรวจจับรังสีเชอเรนคอฟ-มองเห็นการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว และกำหนดความเร็วของอนุภาค เครื่องวัดปริมาณความร้อนของอาร์กอนเหลว-หยุดอนุภาคส่วนใหญ่และวัดพลังงานของพวกมัน

เครื่องวัดความร้อนด้วยเหล็กอุ่น-ตรวจจับมิวออนหนึ่งในอนุภาคของอะตอม ขดลวดแม่เหล็ก-แยกแคลอรีมิเตอร์ทั้ง 2 ออกจากกัน ระบบสุญญากาศหรือระบบทำความเย็น ระบบสุญญากาศต้องเก็บสุญญากาศไว้ในเครื่องเร่งความเร็วด้วยเหตุผล 2 ประการ เพื่อป้องกันการเกิดประกายไฟที่เกิดจากคลื่นไมโครเวฟในอากาศ ซึ่งจะทำลายท่อนำคลื่นและโครงสร้างตัวเร่ง เพื่อป้องกันการสูญเสียพลังงานที่จะเกิดขึ้น หากลำแสงชนกับโมเลกุลของอากาศ

มีการใช้ปั๊มโรตารีและกับดักเย็นร่วมกันเพื่อรักษาสุญญากาศต่ำ 1 ในล้านของบรรยากาศปั๊มโรตารีทำงานเหมือนพัดลมเพื่อไล่อากาศออก กับดักเย็นใช้ก๊าซเหลวโดยปกติคือไนโตรเจน เพื่อทำให้พื้นผิวของกับดักเย็นลง โมเลกุลของอากาศหรือฝุ่นละอองจะถูกดึงดูดไปยังพื้นผิวที่เย็นและถูกดึงออกจากท่อ กับดักความเย็นจะต้องถูกทำให้เย็น มิฉะนั้น มันจะปล่อยฝุ่นและโมเลกุลของอากาศที่สะสมไว้ ระบบระบายความร้อน กระแสไฟฟ้าที่ผ่านท่อทองแดงในคันเร่ง

ซึ่งทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ความร้อนนี้ต้องถูกกำจัดออกด้วยเหตุผล 2 ประการ เพื่อป้องกันไม่ให้ท่อทองแดงละลายสิ่งนี้จะทำลายโครงสร้าง เพื่อป้องกันไม่ให้ท่อทองแดงขยายตัว ซึ่งจะทำให้ซีลสุญญากาศแตกได้ SLAC linac มีท่อน้ำเพื่อทำให้ท่อทองแดงของโครงสร้างคันเร่งและแม่เหล็กเย็นลง น้ำหล่อเย็นจะหมุนเวียนไปยังหอหล่อเย็นเหนือพื้นดินเพื่อระบายความร้อน แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดใดๆจะถูกทำให้เย็นลงด้วยไนโตรเจนเหลวหรือฮีเลียมเหลว

เนื่องจากลิแนคอยู่ใต้ดิน จึงมีโอกาสน้อยที่จะเกิดความร้อนและความเย็นตามฤดูกาล Atom Smasher คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์และระบบอิเล็กทรอนิกส์ทำงานหลายอย่าง ในการทำงานของเครื่องเร่งอนุภาค ควบคุมแหล่งกำเนิดอนุภาค ไคลสตรอนและแม่เหล็กที่ใช้ในการเร่ง อนุภาค ตรวจสอบลำแสง รวบรวมและบันทึกข้อมูลจากการทดลอง วิเคราะห์ข้อมูล ตรวจสอบระบบความปลอดภัยและปิดระบบในกรณีฉุกเฉิน

ซึ่งมันมีคอมพิวเตอร์หลายเครื่องที่ควบคุมระบบ ซึ่งคอมพิวเตอร์มีไมโครโพรเซสเซอร์ที่มีความเร็วสูงสุด พร้อมด้วยหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ และที่เก็บข้อมูลจำนวนมาก คอมพิวเตอร์เหล่านี้มักจะเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่าย ในบางกรณี การวิเคราะห์ข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ อาจกระทำโดยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในหรือนอกสถานที่

บทความที่น่าสนใจ : ปกป้องทารกในครรภ์ ผลกดภูมิคุ้มกันที่เด่นชัดและปกป้องทารกในครรภ์