Bevatron

Bevatron a fost un accelerator de particule , în special un sincron de protoni , de la laboratorul național Lawrence Berkeley din California , care a funcționat din 1954 până în 1993 . ^[1]

Experimentele care au condus la descoperirea antiprotonului în 1955 au fost efectuate la Bevatron. Pentru această descoperire, fizicianul italian Emilio Segrè și americanul Owen Chamberlain au primit premiul Nobel pentru fizică în 1959 . ^[2] Protonii au fost accelerați în inelul de 55 m diametru și au fost trimiși să se ciocnească pe etichete metalice, cu o energie finală de 6,5 GeV . Numele Bevatron derivă din sensul englezesc folosit la acea vreme pentru a indica iluziile GeV: B ale eV Synchro tron .

Antiprotonii

Când a fost proiectat Bevatron, s-a presupus că fiecare particulă corespundea unei antiparticule cu sarcină opusă, cu caracteristici identice, conform Simetriei C. În anii 1930, Paul Dirac a propus teoretic existența antimateriei , ca o consecință naturală a soluțiilor ecuației lui Dirac . În 1932 , prin studiul razelor cosmice , Carl David Anderson și Victor Franz Hess au descoperit existența pozitronului , antiparticula electronului, câștigând Premiul Nobel pentru fizică în 1936 . În timpul celui de-al doilea război mondial, muoni și pioni pozitivi și negativi au fost identificați în raze cosmice , ceea ce a condus la gândul că fiecare particulă ar putea exista în cele două stări de sarcină. Bevatronul a fost construit cu suficientă energie pentru a permite crearea de antiprotoni și pentru a testa ideea că fiecare particulă are antiparticulele sale corespunzătoare. ^[3] După Bevatron, antineutronul a fost descoperit, la un an după antiproton , de către echipa condusă de italianul Oreste Piccioni . Confirmarea validității Simetriei C a câștigat Premiul Nobel pentru fizică lui Emilio Segrè și Owen Chamberlain . ^{[4] [5]}

În urma descoperirilor făcute la Bevatron, s-a observat că interacțiunile slabe nu păstrează simetria P. Acest lucru a condus la soluția puzzle-ului Τ - θ , la înțelegerea ciudățeniei și la nașterea simptomiei CPT , una dintre bazele teoriei cuantice a câmpurilor .

Proiecta

Pentru a produce antiprotoni (masă ~ 938 MeV / c ² ) în coliziuni proton - nucleon pe etichete fixe, fasciculul inițial de protoni a necesitat o energie de aproximativ 6,2 GeV . Când a fost construit acceleratorul, nu s-au cunoscut metode de îngustare a secțiunii fasciculului: fasciculul de protoni al Bevatron avea o secțiune de aproximativ 1x4 picioare (0,37 m ² ). ^[6] Având în vedere lățimea fasciculului și energia necesară, a fost necesar un magnet de fier de 10.000 t și un sistem imens de creare a vidului.

Pentru a genera câmpul magnetic a fost necesar să se activeze un motor mare pentru fiecare ciclu de accelerare. La sfârșitul fiecărui ciclu, după ce fasciculul produs a fost utilizat, energia câmpului magnetic a fost utilizată pentru a roti motorul, care, la rândul său, a fost utilizat pentru a alimenta noul ciclu, economisind energie. Întregul proces a durat aproximativ 5 secunde și sunetul caracteristic al motorului a fost auzit în toată clădirea când acceleratorul funcționează.

Camera cu bule de hidrogen lichid

Primele urme observate în camera cu bule a lui Bevatron

Fasciculele primare de protoni și particulele produse ca urmare a coliziunilor au fost studiate folosind diferite tipuri de detectoare , în special prin camera cu bule de hidrogen lichid. Mii de interacțiuni au fost fotografiate, măsurate și studiate în detaliu datorită sistemelor automate și muncii neîncetate a operatorilor (de obicei soțiile cercetătorilor). Primele computere programabile, extrem de complexe la acea vreme, au realizat potrivirea pistelor, permițând estimarea energiei, masei și identității particulelor produse. Luis Alvarez a regizat o mare parte din această lucrare, primind Premiul Nobel pentru fizică pentru contribuțiile sale în 1968 , într-un moment în care sute de particule erau descoperite, marcând începutul unei noi ere pentru fizica particulelor .

BEVALAC

În 1971 , Bevatron a suferit o actualizare ^[7], fiind folosit ca accelerator de ioni grei pentru acceleratorul liniar SuperHILAC . ^[8] Colaborarea celor două acceleratoare a fost concepută de Albert Ghiorso , care a venit și cu numele Bevalac . ^[9] A fost capabil să accelereze toate nucleele din tabelul periodic la energii relativiste. În 1993 a fost dezactivat.

Nouă generație

În anii următori a fost concepută o nouă generație de acceleratoare, care folosea un sistem mai bun de focalizare a fasciculului, necesitând astfel deschideri mai mici și, prin urmare, magneți mult mai ieftini. Sincrotronul de protoni de la CERN (1959) și Sincrotronul de gradient alternativ la Laboratorul Național Brookhaven (1960) au fost primele acceleratoare de nouă generație cu o deschidere de cel puțin un ordin de mărime mai mică în ambele direcții transversale ale secțiunii fasciculului, permițând atingerea energiilor de 30 GeV cu magneți mult mai ușori.

Demolarea Bevatron a început în 2009 de Clauss Construction of Lakeside CA și a fost finalizată la mijlocul anului 2012 . ^[10]

Notă

Elemente conexe

• Accelerator de particule
• Sincrotron
• Tevatron
• Collider mare de hadroni
• Antiproton
• Antineutron

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Bevatron

linkuri externe

• Istoria Bevatronului , la lbl.gov .
• „The Bevatron” EJ Lofgren fotografie și istoria Bevatron ( PDF ), la inpa.lbl.gov . Adus la 4 februarie 2014 (arhivat din original la 2 martie 2012) .
• Fotografie a Bevatron , pe acme.com .
• Închiderea Bevatron , la lbl.gov .
• Demolarea Bevatronului , la archive.dailycal.org .

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica