粒子加速器的工作原理是怎样的?带电粒子的速度极限是多少?

如题所述

粒子加速器的工作原理是怎样的?带电粒子的速度极限是多少?

自打有些人说光速是宇宙的终极速率至今,大家一直再换最厉害的专用工具尝试贴近或超过这一极限值。我们都知道真空中的光的速度为299,792,458米每秒。也就是我们常说的c。目前我们测量的光的速度十分精确,其速率为299,792,458.00000000……(等)米每秒。

专家之前对中微子的“最好精确测量”来源于上图中的这颗cf超新星,它证实了中微子的运动速度光的速度无法区别,精密度为±0.62米/秒。之前也有有关中微子超光速的报道,都是振动了学术界,但最后确认是测试数据出了问题。大家要花几代人的时长,尝试在严控的实验室环境下,根据粒子加速器将组成物质的粒子加速到贴近光速的速度。

实际上粒子加速器的效果并不是为了认证宇宙的速度极限,也不是为了摆脱速度极限,而是为了寻找新的颗粒,但这个实验的过程也是我们人们造就速度换算的场所。那我们都是怎样通过加速器加速颗粒的?粒子加速器是如何加快颗粒的?如果你把一个自由电子放到静电场中,自由电子也会受到力的作用并加快。带正电的粒子加速方向与静电场同样,带负电的颗粒受到的力与正电同样,但角度反过来。 自由电子一旦健身运动,也会对电磁场做出反应。

假如磁场力与自由电子的运动方向竖直,电磁场就会使带些颗粒的路轨弯折成环形,带正负电的物体便会弯折成相反的方向(逆时针或反方向)。如果将这俩特性在一个正确结构中结合在一起,我们就能使自由电子在匀速圆周运动中不断的加快!这是一种设计方案原始的回旋加速器,是现代大中型环状粒子加速器的前身。在这样一个早期设计里,电磁场使自由电子弯折成一个圆形的路轨,自由电子每一次越过回旋加速器的中心时,也会产生一个电磁振荡给颗粒给予加快力。

伴随着粒子运动速度变的越来越快,颗粒所形成的圆形轨道也会变得越来越大,由于恒定的电磁场不太可能把速率越来越高的颗粒操纵在一个固定环形轨道中。当一个颗粒获得更多动量矩时,更改颗粒的运动方向就更难了!但是,在当代粒子加速器的设计里,专家并没应用永磁材料造成的固定电磁场和不断增长的螺旋式路轨。反过来,专家将粒子加速器巨大的圆形与电磁阀相互连接,那样伴随着颗粒机械能的改变就可造成适量电磁场,使快速运动的颗粒一直保持在圆形内。不管颗粒以99%,99.99%,99.9999%速度挪动,还是以光的速度的任何百分数挪动,了解电磁场及时,就没有任何问题。

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第1个回答  2022-08-27
由于加速器的工作原理,它只能加速带有电荷的粒子,而这些带电粒子中的电子也好,质子也好,它们的反粒子也罢,都是静止质量的,狭义相对论告诉我们,任何拥有静止质量的物质在速度上升时,其相对论质量就会逐渐增大,这就是质增效应,当粒子质量变大后,为了达到同样的加速效果,就必须向加速器内注入更多的能量,而更高的能量则会让粒子的相对论质量变得更高,这样的矛盾就会导致粒子的速度永远停留在光速之前,因为我们没有足够的能量来加速粒子。
第2个回答  2022-08-27
当粒子的质量增加后,要想获得同样的加速效果,就需要为加速器输入更高的能量,但是更高的能量带来的更高速度又会增加粒子的相对论质量,这种循环矛盾最终导致加速器中的粒子速度永远止步于光速前,因为我们没有无穷多的能量来为粒子进行加速。
第3个回答  2022-08-27
加速器的工作原理,它只能加速带有电荷的粒子,正电荷加速的方向和电场相同,带电粒子的速度极限为1万多。
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