Энергия частиц в ускорителе частиц

Недавно я наткнулся на кое-что и был удивлен. Я всегда думал, что для ускорения частиц в ускорителе в физике элементарных частиц требуется огромное количество энергии. Но похоже нет. Пиковая энергия протонных пучков на БАК сейчас составляет около 7 триллионов электрон-вольт (ТэВ), что примерно равно 0,00000121 Дж. Значит, энергия, задействованная в ускорителях частиц, не так уж и велика, или я что-то упускаю? Может быть, из-за того, что масса этих частиц настолько мала, их скорость должна быть очень высокой, чтобы получить столько энергии, и, может быть, это большое дело?

7 ТэВ больше 11 эрг! 7000 раз больше массы протона это не много? В момент удара по энергии протоны имеют в основном кинетическую энергию. Как вы определяете "настолько"?
@CosmasZachos Я думаю, что OP означает, что энергия LHC не так высока по сравнению с другими масштабами энергии в природе, например, в этом списке (который также включает значение LHC) здесь - en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(energy)
Точно так же и энергия суперлазеров не «такая уж большая». Ключевым моментом является не абсолютное количество энергии, а ее интенсивность, концентрация в малом количестве вещества, как в БАК, или в малом объеме и временном окне, как мощность лазера термоядерных проектов.
Представьте себе энергию, необходимую для ускорения 1 г протонов. Вам потребуется энергия, эквивалентная аннигиляции 2х3,5 кг материи и антиматерии. Или синтез около 1000 кг водорода в гелий, если я правильно помню.
В одной из своих книг Шон Кэрролл упоминает, что общая энергия всех 500 триллионов протонов сравнима с энергией «несущегося локомотива».
Пожалуйста, не смешивайте энергию, необходимую машине, с энергией, получаемой ускоренными частицами. (Кроме того, как отмечают другие, есть еще что рассмотреть.)

Ответы (3)

Да, вы что-то упускаете. Во-первых, 7 ТэВ — это энергия каждого протона. Пучок LHC содержит 300 триллионов протонов! Во-вторых, протоны постоянно теряют энергию, излучая синхротронное излучение, поэтому вам нужно постоянно вкладывать энергию только для того, чтобы поддерживать их движение с одной и той же скоростью.

300 ⋅ 10 12 частицы раз 0,00000121 Дж дает 363 М Дж ...
«Во-вторых, протоны постоянно теряют энергию [...], поэтому вам нужно постоянно вкладывать энергию, чтобы поддерживать их движение с одной и той же скоростью». И вы должны держать магниты под напряжением, а охлаждающую жидкость для сверхпроводящих частей охлаждать и так далее. Стоимость электроэнергии настолько значительна, что операторы крупных ускорителей звонят в электроэнергетические компании, чтобы сообщить им заранее, когда они собираются запустить машину всерьез, чтобы энергетическая компания могла убедиться, что у них достаточно резервной мощности в режиме онлайн для управлять спросом (они вполне могут установить дополнительную электростанцию ).

Ускоритель частиц не работает с одной частицей за раз. В любой момент миллиарды частиц будут распределены в пучок (обычно с пучками в нем). Поскольку они заряжены, частицы в пучке представляют собой ток . Электрическая мощность равна (ток x напряжение), и поэтому луч наносит достаточно ударов, чтобы пробить дыры в трубке луча и нанести ущерб находящемуся поблизости оборудованию, если оно выйдет из-под контроля.

Из Википедии: «Во время работы общая энергия, хранящаяся в магнитах, составляет 10 ГДж (2400 кг тротила), а общая энергия, переносимая двумя лучами, достигает 724 МДж (173 кг тротила)».

Энергия частиц в ускорителе частиц
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v