Il magnete.Foto: Fermilab
Fisici del Fermilab hanno prodotto e testato un potente magnete del tipo che potrebbe apparire nella prossima generazione di collisioni di particelle.
Oggi il più grande acceleratore di particelle è il Large Hadron Collider di Ginevra, in Svizzera, un anello di magneti 26.7 chilometri (16.6 km) intorno. Ma esistono progetti per un Futuro Circolare Collider, un 100 chilometri (62 miglia) behemoth con 10 volte l’energia del Large Hadron Collider. Il più grande collider richiede grandi magneti, naturalmente.
“Nella classe di superconduttori acceleratore magneti, siamo molto vicini al limite per questo tipo di tecnologia,” Alexander Zlobin, uno scienziato al Fermilab, ha detto a Gizmodo. “Ma stiamo pensando anche a come rompere questo limite utilizzando nuove idee”.
Particella adrone produrre e rilevare la più piccola unità di materia, come i quark e bosoni, accelerando il processo di protoni o di interi nuclei atomici a quasi la velocità della luce e distruggendo il loro insieme. Attraverso la famosa E=mc2 equazione di nuove particelle possono essere visualizzati da l’energia di collisione, misurabile con high-tech rilevatori che circondano il punto di collisione. Di tastatura per una maggiore massa di particelle richiede grandi acceleratori e magneti con forti campi—magneti come quello Fermilab ha appena debuttato.
Magneti superconduttori sono basati su un principio di base della fisica. Una bobina con una corrente elettrica in esecuzione attraverso di essa genera un campo magnetico corrispondenti in esecuzione giù per la bobina del centro. I superconduttori sono materiali che le correnti possono passare senza resistenza, e può quindi produrre di più densamente correnti e creare magneti più potenti.
Il Large Hadron Collider magneti superconduttori generare campi di 8,3 Tesla, circa la forza di una ad alta energia di risonanza. Alla fine, gli scienziati sperano di produrre un acceleratore magnete con 16 Tesla per il Futuro Circolare Collider. A 14.1 Tesla, il Fermilab, il nuovo magnete di prova è un traguardo importante e il più forte collider magnete di sicurezza. È stato eseguito presso la sua temperatura di esercizio di 4,5 gradi sopra lo zero assoluto (superiore a LHC di funzionamento temperatura di 1.9 gradi sopra lo zero assoluto). È progettata per funzionare a 15 Tesla.
“La manifestazione del 14 T campo di un dipolo acceleratore magnete e la possibilità di raggiungere il target di densità di corrente critica in R&D fili sono pietre miliari nella storia del Nb3Sn conduttore e rassicurante risultato per la [Futuro Circolare Collider] magnete programma di sviluppo,” Amalia Ballarino, leader del conduttore di attività al CERN, ha detto il CERN Courier.
La chiave per fare un magnete più potente a sostituire i materiali superconduttori da niobio titanio di niobio-3 stagno. Non solo può essere spinto a maggiore intensità di campo magnetico, ma si può resistere a questi punti di forza, senza perdere il suo superconduttori abilità.
Il Futuro Circolare Collider è proposta di costruire un’enorme, ad alta energia collider per sostituire il Large Hadron Collider. Gli scienziati sperano che lo spostamento di grandi energie scoprire fenomeni fisici o di nuove particelle non ancora visto all’LHC.
Sviluppo di nuovi collider tecnologia porta a benefici al di là del solo fisica, che si spera essere il caso con il Futuro Circolare Collider pure, secondo Michael Benedikt, un fisico del CERN che ha portato il concetto di studi per il collider. Forti magneti possono essere utilizzati anche per aumentare la risoluzione in magnete-based imaging medico, per esempio.
La squadra non è al loro 16 Tesla obiettivo di sicurezza, ma Benedikt dice che il Fermilab s 14.1-Tesla magnete mostra che gli scienziati sono su un percorso per ottenere alla fine c’.
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