| Decyzje, decyzje: protony czy elektrony |
|
|
| Decyzje, decyzje: protony czy elektrony
|
|
|
| iele mówiliśmy o urządzeniach przyspieszających protony, ale cząstki te nie są jedynymi kandydatami. Mają jednak tę zaletę, że można je stosunkowo tanio przyspieszać. Potrafimy rozpędzać je do energii tysięcy miliardów elektronowoltów. W SSC będą osiągały 20 bilionów elektronowoltów. Być może nie ma żadnych teoretycznie wyznaczonych granic naszych możliwości w tej dziedzinie. Z drugiej strony jednak, protony pełne są innych cząstek – składają się z gluonów i kwarków – toteż ich zderzenia są „nieczyste” i skomplikowane. Dlatego niektórzy fizycy wolą przyspieszać elektrony, które są prawdziwymi, punktowymi a-tomami. Zderzenia, w których uczestniczą, są czystsze od protonowych. Ale elektrony mają małą masę, przez co przyspieszanie ich jest trudne i kosztowne: podczas przyspieszania w kołowym akceleratorze emitują ogromne ilości promieniowania elektromagnetycznego i aby nadrobić straty energii, wywołane tym promieniowaniem, trzeba dostarczyć im znacznie więcej energii niż protonom. Z punktu widzenia procesu przyspieszania promieniowanie to trzeba spisać na straty, ale dla wielu uczonych stanowi ono cenny i pożądany produkt, ponieważ jest bardzo intensywne i ma bardzo małą długość fali. Zadanie wielu kołowych akceleratorów przyspieszających elektrony polega właśnie na produkcji tego promieniowania, zwanego synchrotronowym. Korzystają z niego biolodzy przy badaniach wielkich cząsteczek, producenci układów elektronicznych (ci wykorzystują je do litografii rentgenowskiej), fizycy ciała stałego (do badań nad strukturą materiałów) oraz bardzo wielu innych specjalistów od różnych praktycznych dziedzin.
|
| Jednym ze sposobów uniknięcia tego rodzaju strat energii jest stosowanie akceleratora liniowego, takiego jak na przykład ciągnący się przez 3 km linak ze Stanford, zbudowany w latach sześćdziesiątych. Pierwotnie nazywano go „M” od monstrum, bo w tamtych czasach był urządzeniem zupełnie niesamowitym. Zaczyna się na terenie Uniwersytetu Stanforda, mniej więcej 400 metrów od słynnego uskoku tektonicznego św. Andrzeja, i prowadzi w stronę Zatoki San Francisco. SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) zawdzięcza swe istnienie wytrwałości i zapałowi jego założyciela i pierwszego dyrektora – Wolfganga Panofsky'ego. J. Robert Oppenheimer opowiadał mi o tym, jak genialny Panofsky i jego równie genialny brat bliźniak, Hans, studiowali w Princeton. Obaj osiągali celujące wyniki, z tym że jeden był o włos lepszy od drugiego. Z tego powodu, według Oppenheimera, nazywano ich Bystry Panofsky i Tępy Panofsky. Który jest którym? „To sekret” – mówi Wolfgang. Prawdę mówiąc, wielu z nas nazywa go po prostu Pief.
|
| Różnice między Fermilabem i SLAC są oczywiste. Jeden przyspiesza protony, drugi elektrony. Jeden jest kolisty, drugi prosty. Gdy mówimy, że liniowy akcelerator jest prosty, to właśnie to mamy na myśli: jest prosty. Przypuśćmy, że zbudowaliśmy trzykilometrowy odcinek drogi. Geodeci mogą nam zagwarantować, że jest prosty, ale w rzeczywistości się mylą: z lekka się zakrzywia, bo leży na zaokrąglonej Ziemi. Dla mierniczego stojącego na powierzchni naszej planety droga ta wygląda jak odcinek linii prostej, ale widziana z przestrzeni kosmicznej jest łukiem. Natomiast rura próżniowa SLAC jest prosta. Gdyby Ziemia miała kształt idealnej kuli, to akcelerator liniowy byłby trzykilometrową styczną do powierzchni Ziemi. Urządzenia przyspieszające elektrony rozprzestrzeniły się po całym świecie, ale SLAC pozostał najbardziej spektakularnym z nich. Przyspieszał elektrony do 20 GeV w roku 1960 i do 50 GeV w roku 1989. Potem na prowadzenie wysunęli się Europejczycy.
|
|
