Hace varios años se predijo que en cuanto se pusiera en funcionamiento el Colisionador de Hadrones, llegaría el fin del mundo. Este enorme acelerador de protones e iones, construido en el CERN suizo, es reconocido legítimamente como la instalación experimental más grande del mundo. Fue construido por decenas de miles de científicos de muchos países del mundo. Verdaderamente puede llamarse una institución internacional. Sin embargo, todo comenzó en un nivel completamente diferente, en primer lugar, para poder determinar la velocidad del protón en el acelerador. Se trata de la historia de la creación y las etapas de desarrollo de dichos aceleradores que se discutirán a continuación.
Comienzo de la historia
Después de que se descubrió la presencia de partículas alfa y los núcleos atómicos comenzaron a estudiarse directamente, la gente comenzó a intentar experimentar con ellos. Al principio, no se habló de ningún acelerador de protones aquí, ya que el nivel de tecnología era relativamente bajo. La verdadera era de la creación de tecnología de aceleradores comenzó solo en30 del siglo pasado, cuando los científicos comenzaron a desarrollar deliberadamente esquemas de aceleración de partículas. Dos científicos del Reino Unido fueron los primeros en diseñar un generador de voltaje de CC especial en 1932, lo que permitió a los demás comenzar la era de la física nuclear, que se hizo posible en la práctica.
La aparición del ciclotrón
El ciclotrón, es decir, el nombre del primer acelerador de protones, apareció como una idea para el científico Ernest Lawrence en 1929, pero solo pudo diseñarlo en 1931. Sorprendentemente, la primera muestra era lo suficientemente pequeña, solo alrededor de una docena de centímetros de diámetro y, por lo tanto, solo podía acelerar ligeramente los protones. Todo el concepto de su acelerador era utilizar no un campo eléctrico, sino magnético. El acelerador de protones en tal estado no tenía como objetivo acelerar directamente las partículas cargadas positivamente, sino curvar su trayectoria a tal estado que volaran en un círculo en un estado cerrado.
Esto es lo que hizo posible crear un ciclotrón, que consiste en dos medios discos huecos, dentro de los cuales giran los protones. Todos los demás ciclotrones se basaron en esta teoría, pero para obtener mucha más potencia, se volvieron cada vez más difíciles de manejar. En los años 40, el tamaño estándar de un acelerador de protones de este tipo comenzó a igualar a los edificios.
Fue por la invención del ciclotrón que Lawrence recibió el Premio Nobel de Física en 1939.
Sincrofasotrones
Sin embargo, mientras los científicos intentaban hacer que el acelerador de protones fuera más poderoso,Problemas. A menudo eran puramente técnicos, ya que los requisitos para el medio resultante eran increíblemente altos, pero en parte se debían al hecho de que las partículas simplemente no se aceleraban como se les requería. Vladimir Veksler hizo un nuevo avance en 1944, quien ideó el principio de autofase. Sorprendentemente, el científico estadounidense Edwin Macmillan hizo lo mismo un año después. Propusieron ajustar el campo eléctrico para que afecte a las propias partículas, si es necesario, ajustándolas o, por el contrario, ralentizándolas. Esto hizo posible mantener el movimiento de las partículas en forma de un solo grupo, y no como una masa borrosa. Dichos aceleradores se denominan sincrofasotrones.
Colisionador
Para que el acelerador acelerara los protones a energía cinética, comenzaron a ser necesarias estructuras aún más potentes. Así nacieron los colisionadores, que funcionaban utilizando dos haces de partículas que giraban en direcciones opuestas. Y como estaban colocados uno frente al otro, las partículas chocarían. La idea nació allá por 1943 del físico Rolf Wideröe, pero no fue posible desarrollarla hasta los años 60, cuando aparecieron nuevas tecnologías que podían llevar a cabo este proceso. Esto hizo posible aumentar el número de nuevas partículas que aparecerían como resultado de la colisión.
Todos los desarrollos durante los años siguientes llevaron directamente a la construcción de una enorme instalación: el Gran Colisionador de Hadrones en 2008, que en su estructura es un anillo de 27 kilómetros de largo. Se cree queson los experimentos llevados a cabo en él los que ayudarán a comprender cómo se formó nuestro mundo y su estructura profunda.
Lanzamiento del Gran Colisionador de Hadrones
El primer intento de poner en funcionamiento este colisionador se realizó en septiembre de 2008. El 10 de septiembre se considera el día de su lanzamiento oficial. Sin embargo, después de una serie de pruebas exitosas, ocurrió un accidente: después de 9 días falló y, por lo tanto, se vio obligado a cerrar por reparaciones.
Las nuevas pruebas comenzaron solo en 2009, pero hasta 2014, la instalación funcionó con un consumo de energía extremadamente bajo para evitar más averías. Fue en ese momento cuando se descubrió el bosón de Higgs, lo que causó un gran revuelo en la comunidad científica.
Por el momento, casi toda la investigación se está llevando a cabo en el campo de los iones pesados y los núcleos ligeros, después de lo cual el LHC volverá a estar cerrado por modernización hasta 2021. Se cree que podrá funcionar hasta aproximadamente 2034, después de lo cual será necesario realizar más investigaciones para crear nuevos aceleradores.
La pintura de hoy
Por el momento, el límite de diseño de los aceleradores ha llegado a su punto máximo, por lo que la única opción es crear un acelerador lineal de protones similar a los que se utilizan actualmente en medicina, pero mucho más potente. El CERN intentó recrear una versión en miniatura del dispositivo, pero no hubo un progreso notable en esta área. Está previsto que este modelo de colisionador lineal se conecte directamente al LHC para provocarla densidad y la intensidad de los protones, que luego se dirigirán directamente al propio colisionador.
Conclusión
Con el advenimiento de la física nuclear, comenzó la era del desarrollo de los aceleradores de partículas. Han pasado por numerosas etapas, cada una de las cuales ha traído numerosos descubrimientos. Ahora es imposible encontrar una persona que nunca haya oído hablar del Gran Colisionador de Hadrones en su vida. Se lo menciona en libros, películas, prediciendo que ayudará a revelar todos los secretos del mundo o simplemente lo terminará. No se sabe con certeza a qué conducirán todos los experimentos del CERN, pero con el uso de aceleradores, los científicos pudieron responder muchas preguntas.
