Какова полная кинетическая энергия в секунду частиц, ускоренных БАК?

По теме: сколько протонов в секунду может разогнать БАК?

Подробнее о LHC: physics.stackexchange.com/q/3468/2451 .

Ответы (1)

Этот ответ на другой вопрос гласит:

В каждом сгустке протонов, циркулирующих в LHC на полной мощности, будет около 120 миллиардов протонов по 14 ТэВ каждый, т.е. 1,6 × 10 24 эВ, что составляет около 250000 Дж.

Кроме того, в комментарии ниже говорится, что в кольце в данный момент времени может быть до 2808 групп. Обратите также внимание, что энергия на протон должна быть 7 ТэВ/протон, а не 14 ТэВ.

Окружность БАК составляет 27 км. Разделив на скорость света, вы обнаружите, что частицам требуется 90 мкс, чтобы завершить путешествие по кольцу. Сочетая это с числами, указанными в связанном ответе, мы можем ответить на ваши вопросы:

Какова полная кинетическая энергия частиц, ускоренных БАК, в секунду?

Полная кинетическая энергия в секунду (т.е. мощность), проходящая через данный участок луча при полной мощности, составляет:

2808*125000 Дж/90 мкс 4 Тераватт

По теме: сколько протонов в секунду может разогнать БАК?

Скорость прохождения протонами данной точки равна:

2808 * 60 миллиардов протонов / 90 мкс 10^18 протонов в секунду

Однако на самом деле это не «сколько протонов в секунду может ускорить БАК», поскольку БАК работает в циклах заполнения протонами, ускорения и сброса/столкновения.

Обратите внимание, что ускоритель не рассеивает так много энергии (потеря кинетической энергии происходит только из-за тормозного движения и столкновения, плюс в системе есть другие неэффективности), но нагрузка из-за большого ускорителя достаточна для того, чтобы местная энергетическая компания в Иллинойсе нужно было проинформировать заранее, прежде чем FNAL запустит Tevatron.
Обратите внимание, что 4 тераватта считают каждую частицу примерно 11 000 раз (количество оборотов в секунду). Вы не могли бы использовать эту силу: если бы вы полностью поглотили энергию частиц (например, при сбросе пучка), машина была бы пустой после одного оборота.