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CERNs Large Hadron Collider beschleunigt seine ersten 'Atome'

Physiker vom CERN haben einige spezielle Tage damit verbracht, die Möglichkeiten zu testen, den LHC in eine Gammastrahlenfabrik umzuwandeln.

Der Large Hadron Collider des CERN experimentiert am häufigsten mit Protonen, aber das bedeutet nicht, dass Protonen die einzigen Atompartikel sind, mit denen der LHC umgehen kann. Forscher haben kürzlich injiziert Blei "Atome" mit einem einzigen Elektron zum ersten Mal in den LHC.

Der Prozess wurde durchgeführt, um ein neues CERN-Konzept namens Gamma Factory zu testen.

„Wir untersuchen neue Ideen, wie wir das derzeitige CERN-Forschungsprogramm und die Infrastruktur erweitern können“, sagte Michaela Schaumann, verantwortliche LHC-Ingenieurin. „Herauszufinden, was möglich ist, ist der erste Schritt.“

Der LHC erzeugt normalerweise Proton-Proton-Kollisionen und verbringt dann vier Wochen seiner Zeit damit, Atomkerne mit unglaublicher Geschwindigkeit zusammen zu werfen. Dann geht der LHC in einen Winterschlaf, bevor er im Frühjahr neu startet.

Allerdings können die Physiker und Forscher am CERN nur wenige Tage im Jahr mit der Maschine experimentieren. Sie haben alles getan, um Xenonkerne im LHC zu beschleunigen, und sogar andere abgestreifte Bleiionen versucht.

"Dieser spezielle LHC-Lauf war wirklich der letzte Schritt in einer Reihe von Tests", erklärte der Physiker Witold Krasny. Krasny koordinierte eine Arbeitsgruppe von rund 50 Wissenschaftlern, die nach neuen Wegen zur Erzeugung energiereicher Gammastrahlen suchten.

Physik

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Dieser spezielle Test war für die Forscher aufgrund der Empfindlichkeit der Bleikerne besonders schwierig.

"Es ist wirklich leicht, das Elektron versehentlich abzustreifen", sagte Schaumann. "In diesem Fall stößt der Kern gegen die Wand des Strahlrohrs, weil seine Ladung nicht mehr mit dem Magnetfeld des LHC synchronisiert ist."

Die Bediener begannen den Test mit der Injektion von 24 Bündeln "Atomen" und erreichten eine volle Stunde lang einen energiearmen stabilen Strahl im LHC. Dann erhöhte das Team den LHC auf volle Leistung. Dadurch wurde der Strahl zwei Minuten lang aufrechterhalten, bevor er gesendet wurdeDies war nicht auf irgendeine Art von Fehler zurückzuführen, sondern lediglich eine Vorsichtsmaßnahme, stellte das Team fest.

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„Wenn zu viele Partikel vom Kurs abweichen, leitet der LHC den Strahl automatisch ab“, sagte Schaumann. „Unsere Hauptpriorität ist der Schutz des LHC und seiner Magnete.“

Schaumann und ihre Kollegen haben dann die Magnete mit nur sechs Bündeln neu gestartet. Dadurch konnte der Strahl zwei Stunden lang kontinuierlich zirkulieren, bevor er absichtlich in den Strahlabwurf abgelassen wurde.

Diese Tests sind jedoch mehr als nur lustige Experimente mit fortschrittlichen Technologien. Physiker versuchen herauszufinden, ob der LHC möglicherweise in Zukunft als Gammastrahlenfabrik fungieren könnte. Dies würde es Wissenschaftlern ermöglichen, "Atome" mit einem Laser zu zirkulieren.Das Elektron würde dann auf ein anderes Energieniveau springen. Das Elektron würde dann fallen und ein Lichtteilchen emittieren. Normalerweise wäre dieses Teilchen nicht energetisch. Die Energie des Photons wird jedoch durch den Doppler-Effekt erhöht, wie schnell sich alles bewegtinnerhalb des LHC.

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Das Studium von Gammastrahlen könnte auch genug Energie liefern, um "Materieteilchen" wie Quarks, Myonen und Elektronen zu erzeugen. Es könnte sich sogar eines Tages in dunkle Materie verwandeln und dabei helfen, neue Strahlen wie Myonenstrahlen zu bilden.

Diese Innovationen, die nach Science-Fiction klingen, sind noch lange nicht fertig, aber die von CERN-Physikern durchgeführten Tests könnten uns unglaublichen neuen physikalischen Entdeckungen einen Schritt näher bringen.

Via : CERN

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