Há vários anos foi previsto que assim que o Colisor de Hádrons entrasse em operação, o fim do mundo chegaria. Este enorme acelerador de prótons e íons, construído no CERN suíço, é legitimamente reconhecido como a maior instalação experimental do mundo. Foi construído por dezenas de milhares de cientistas de vários países do mundo. Pode realmente ser chamado de instituição internacional. No entanto, tudo começou em um nível completamente diferente, em primeiro lugar, para poder determinar a velocidade do próton no acelerador. Trata-se da história da criação e dos estágios de desenvolvimento de tais aceleradores que serão discutidos a seguir.
Início da história
Depois que a presença de partículas alfa foi descoberta e os núcleos atômicos começaram a ser estudados diretamente, as pessoas começaram a tentar experimentá-las. A princípio, não se falava em aceleradores de prótons aqui, já que o nível de tecnologia era relativamente baixo. A verdadeira era da criação da tecnologia de aceleradores começou apenas em30 do século passado, quando os cientistas começaram a desenvolver propositalmente esquemas de aceleração de partículas. Dois cientistas do Reino Unido foram os primeiros a projetar um gerador de tensão CC especial em 1932, o que permitiu que os outros iniciassem a era da física nuclear, que se tornou possível na prática.
A aparição do ciclotron
O cíclotron, ou seja, o nome do primeiro acelerador de prótons, surgiu como uma ideia para o cientista Ernest Lawrence em 1929, mas ele só conseguiu projetá-lo em 1931. Surpreendentemente, a primeira amostra era pequena o suficiente, apenas cerca de uma dúzia de centímetros de diâmetro e, portanto, só podia acelerar levemente os prótons. Todo o conceito de seu acelerador era usar não um campo elétrico, mas um campo magnético. O acelerador de prótons em tal estado não visava acelerar diretamente partículas carregadas positivamente, mas curvar sua trajetória para tal estado que elas voassem em círculo em um estado fechado.
Foi isso que possibilitou a criação de um cíclotron, composto por dois meios discos ocos, dentro dos quais os prótons giravam. Todos os outros ciclotrons foram baseados nessa teoria, mas para obter muito mais poder, eles se tornaram cada vez mais difíceis de manejar. Nos anos 40, o tamanho padrão de tal acelerador de prótons começou a se igualar aos edifícios.
Foi pela invenção do ciclotron que Lawrence recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1939.
Sincrofasotrons
No entanto, como os cientistas tentaram tornar o acelerador de prótons mais poderoso,Problemas. Muitas vezes, eles eram puramente técnicos, uma vez que os requisitos para o meio resultante eram incrivelmente altos, mas em parte estavam no fato de que as partículas simplesmente não aceleravam conforme necessário. Um novo avanço em 1944 foi feito por Vladimir Veksler, que surgiu com o princípio do autophasing. Surpreendentemente, o cientista americano Edwin Macmillan fez o mesmo um ano depois. Eles propuseram ajustar o campo elétrico para que afete as próprias partículas, se necessário, ajustando-as ou, inversamente, desacelerando-as. Isso possibilitou manter o movimento das partículas na forma de um único feixe, e não uma massa borrada. Esses aceleradores são chamados de sincrofasotron.
Colisor
Para que o acelerador acelere prótons em energia cinética, estruturas ainda mais poderosas começaram a ser necessárias. Foi assim que nasceram os colisores, que funcionavam usando dois feixes de partículas que giravam em direções opostas. E como eles foram colocados um em direção ao outro, as partículas colidiriam. A ideia nasceu em 1943 pelo físico Rolf Wideröe, mas não foi possível desenvolvê-la até os anos 60, quando surgiram novas tecnologias que poderiam realizar esse processo. Isso possibilitou aumentar o número de novas partículas que apareceriam como resultado da colisão.
Todos os desenvolvimentos nos anos seguintes levaram diretamente à construção de uma enorme instalação - o Grande Colisor de Hádrons em 2008, que em sua estrutura é um anel de 27 quilômetros de extensão. Acredita-se quesão os experimentos realizados nele que ajudarão a entender como nosso mundo foi formado e sua estrutura profunda.
Lançamento do Grande Colisor de Hádrons
A primeira tentativa de colocar este colisor em operação foi feita em setembro de 2008. 10 de setembro é considerado o dia de seu lançamento oficial. No entanto, após uma série de testes bem-sucedidos, ocorreu um acidente - após 9 dias ele falhou e, portanto, foi forçado a fechar para reparos.
Novos testes começaram apenas em 2009, mas até 2014, a instalação operava com energia extremamente baixa para evitar novas avarias. Foi nessa época que o bóson de Higgs foi descoberto, o que causou um surto na comunidade científica.
No momento, quase todas as pesquisas estão sendo realizadas no campo de íons pesados e núcleos leves, após o que o LHC será novamente fechado para modernização até 2021. Acredita-se que poderá funcionar até aproximadamente 2034, após o que mais pesquisas exigirão a criação de novos aceleradores.
Pintura de hoje
No momento, o limite de projeto de aceleradores atingiu seu pico, então a única opção é criar um acelerador de prótons linear semelhante aos usados atualmente na medicina, mas muito mais potente. O CERN tentou recriar uma versão em miniatura do dispositivo, mas não houve progresso perceptível nessa área. Este modelo de colisor linear está planejado para ser conectado diretamente ao LHC para provocara densidade e a intensidade dos prótons, que serão então direcionados diretamente para o próprio colisor.
Conclusão
Com o advento da física nuclear, começou a era do desenvolvimento de aceleradores de partículas. Eles passaram por vários estágios, cada um dos quais trouxe inúmeras descobertas. Agora é impossível encontrar uma pessoa que nunca tenha ouvido falar do Grande Colisor de Hádrons em sua vida. Ele é mencionado em livros, filmes - prevendo que ele ajudará a revelar todos os segredos do mundo ou simplesmente acabará com ele. Não se sabe ao certo o que todos os experimentos do CERN levarão, mas com o uso de aceleradores, os cientistas foram capazes de responder a muitas perguntas.
