| Umasywniacz |
|
|
| Umasywniacz
|
|
|
| o się dzieje podczas przyspieszania? Łatwa, choć niekompletna odpowiedź brzmi, że zwiększa się prędkość ruchu cząstek. U początków ery akceleratorów takie wyjaśnienie było najzupełniej trafne i wystarczające. Jednak lepszą odpowiedzią jest stwierdzenie, że zwiększa się energia cząstek. Gdy akceleratory zaczęły osiągać coraz większą moc, stało się możliwe nadawanie cząstkom prędkości porównywalnych z prędkością światła. Szczególna teoria względności Einsteina z 1905 roku mówi, że nic nie może poruszać się szybciej niż światło. Dlatego też „prędkość” jest niezbyt użytecznym pojęciem. Na przykład jedna maszyna może przyspieszać protony do prędkości, powiedzmy, równej 99 procentom prędkości światła, a inna, o wiele droższa, zbudowana dziesięć lat po tej pierwszej, pozwala osiągnąć 99,9 procent prędkości światła. Wielkie rzeczy! Idź wytłumacz to teraz senatorowi, który głosował za wydaniem całej tej forsy tylko po to, by uzyskać marne dodatkowe 0,9 procent!
|
| To nie prędkość ostrzy nóż Demokryta i otwiera przed nami nowe obszary. To energia. Proton poruszający się z prędkością równą 99 procentom prędkości światła ma energię równą 7 GeV (bewatron w Berkeley zbudowany w 1955 roku), podczas gdy proton poruszający się z prędkością równą 99,5 procent prędkości światła ma około 30 GeV (Brookhaven AGS, 1960), a proton poruszający się z prędkością równą 99,9 procent prędkości światła ma już 200 GeV (Fermilab, 1972). Toteż teoria względności opisująca zmiany prędkości i energii sprawia, że nie ma sensu mówić o szybkości. Liczy się tylko energia. Jej pokrewną cechą jest pęd, który w wypadku wysokoenergetycznych cząstek można uznać za ukierunkowaną energię. Na marginesie wypada zaznaczyć, że w trakcie przyspieszania cząstka robi się coraz cięższa z powodu związku masy z energią, wyrażonego równaniem E = mc2. Według teorii względności cząstka w stanie spoczynku także ma pewną energię równą E = m0c2, gdzie m0 to masa spoczynkowa cząstki. W miarę przyspieszania energia cząstki wzrasta, a zatem zwiększa się także jej masa. Im bardziej zbliżamy się do prędkości światła, tym cięższy staje sie przyspieszany obiekt i, w konsekwencji, tym trudniej jest dalej zwiększać jego prędkość. Ale energia wciąż wzrasta. Tak się szczęśliwie składa, że masa spoczynkowa protonu wynosi około 1 GeV, a zatem masa protonu przyspieszonego do energii 200 GeV jest ponad dwieście razy większa od masy protonu zamkniętego w naczyniu z wodorem. Nasz akcelerator w gruncie rzeczy jest więc „umasywniaczem”.
|
|
