电磁加速器

展品设置的轨道贯穿在金属线圈中,金属球停放在凹槽内。展品的轨道包含最速降线、阿基米德螺旋曲线、回旋线等数学曲线。

展品通电后,你可以观察到金属球在导轨上由静止开始运动。当金属球接近线圈时,金属线圈立刻通电,小球在磁场力的作用下被吸引穿过,小球的速度变快。随着小球的继续前行,其速度变慢,但再次通过线圈时,会被再次加速。

通电后,展品中的金属球即发出不同颜色的光,绚丽多彩。

 

 

电磁加速器的工作原理为:在回旋加速器中心区域,带电粒子被拉出后经电场的加速而获得较低的初速度,同时,磁场也对这些粒子产生作用,两种场作用的结果是粒子在电极盒的通道内按螺旋轨道飞行。经过非常短的时间后,粒子进入另一个电极盒,此后,粒子在该电极盒一边飞行到等电势的另一边。每越过一个通道后,其轨道半径将比前一次的轨道半径大。粒子运动的瞬时轨道半径将随时间的增加而增大,粒子运动速度的平方与粒子旋转的圈数成比例。被加速粒子运动的螺旋轨道半径与运行时间的平方根成正比。

展项模拟了粒子加速器的运行状况。粒子加速器全名为“荷电粒子加速器”,是使带电粒子在高真空场中受磁场力控制、电场力加速而达到高能量的特种电磁、高真空装置,是人为地提供各种高能粒子束或辐射线的现代化装备。

 

粒子加速器

 

2013年10月8日,诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓,81岁的比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和84岁的英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获奖。

 

比利时物理学家恩格勒(左)和英国物理学家希格斯

 

大家知道希格斯玻色子是怎么被发现的吗?那是科学家们利用世界上最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)发现的。LHC强子对撞机产生了希格斯玻色子,以及还有许多其他种类的粒子。

 

(粒子碰撞试验示意图)

 

 

粒子加速器可将电子、质子和重离子等粒子加速到所需要的能量,相应的速度范围可从每秒几千米、几万米直至接近光速。它以人工方法产生快速带电粒子,应用于物质深层次结构的基础研究、科学技术、工农业生产、医疗卫生和国防建设等领域。

2015年10月,中科院高能物理研究所宣布中国将于2020年至2025年间开始建造世界最大粒子加速器,这款粒子加速器将创造出一个能单单产出希格斯玻色子的高纯度环境,将帮助科学家们更多了解宇宙的运作。


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