How does an atom-smashing particle accelerator work? - Don Lincoln

Как работи ускорител на частици сблъскващ атоми? - Дон Линкълн

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Translator: Anton Hikov Reviewer: Yavor Ivanov

One of the grandest scientific tools ever made by mankind

Един от най-големите научни инструменти, направени някога от човечеството

is called an atom smasher.

се нарича атомен ускорител.

And I mean literally grand.

И искам да кажа, буквално голям.

The biggest one ever built,

Най-големият някога построен,

the Large Hadron Collider, or LHC,

Големият адронен ускорител, или ГАУ,

is a ring with a circumference of about 18 miles.

е пръстен с обиколка от около 18 мили (29 км.).

That's more than the entire length of Manhattan.

Това е повече от цялата дължина на Манхатън.

So what is an atom smasher?

И така какво означава атомен ускорител?

It is a device that collides atomic nuclei together

Това е устройство, което сблъсква атомни ядра

at extremely high energy.

с изключително висока енергия.

The most powerful one scientists have ever built

Най-мощното устройство, което учените някога са построили,

can heat matter to the hottest temperatures ever achieved,

може да нагрява материята до най-горещите температури някога постигнати,

temperatures last seen at a trillionth of second

температури, които за последно са видяни в една трилионна част от секундата

after the universe began.

след началото на Вселената.

Our accelerators are full of engineering superlatives.

Нашите ускорители са пълни с инженерни суперлативи.

The beam-containing region of the LHC is a vacuum,

Областта на ГАУ, която съдържа лъча е вакуум,

with lower pressure than what surrounds

с по-ниско налягане от това, което заобикаля

the international space station,

Международната космическа станция,

and is 456 degrees Fahrenheit below zero,

и е 456 градуса Фаренхайт под нулата (-271 Целзий),

colder than the temperature of deepest space.

по-студено, отколкото температурата в най-отдалеченото пространство.

A previous accelerator sitting in the LHC tunnel

Предишен ускорител, седящ в тунела на ГАУ,

holds the world record for velocity,

държи световния рекорд за скорост,

accelerating an electron to a speed so fast

ускорявайки електрона до толкова бърза скорост,

that if it were to race a photon of light,

че ако той се състезаваше с фотон светлина,

it would take about 14 minutes for the photon

щяха да са необходими около 14 минути на фотона

to get a lead of about 10 feet.

за да получи преднина от около 10 фута (3 метра).

If that doesn't impress you,

Ако това не ви впечатлява,

remember the photon is fastest thing in the universe,

не забравяйте, че фотонът е най-бързото нещо във Вселената,

it goes about 186,000 miles per second.

той се движи с около 186 000 мили в секунда (300 000 км/с).

So how do these subatomic particle accelerators work?

И така, как работят тези ускорители на елементарни частици?

Well, they use electric fields.

Ами, те използват електрически полета.

Electric fields make charged particles move in the same way

Електрическите полета карат заредените частици да се движат по същия начин,

that gravity will pull a dropped baseball.

по който гравитацията придърпва падаща бейзболна топка.

The force from the electric field

Силата на електрическото поле

will pull a particle to make it move.

придърпва частицата и я кара да се премества.

The speed will continue to increase

Скоростта продължава да нараства,

until the charged particle is moving incredibly fast.

докато заредената частица започва да се движи невероятно бързо.

A simple particle accelerator can be made

Прост ускорител на частици може да се направи

by hooking two parallel metal plates to a battery.

като се включат две успоредни метални пластини към батерия.

The charge from the battery moves

Зарядът от батерията се движи

on to the two metal plates

към двете метални пластини

and makes an electric field that pulls the particle along.

и образува електрическо поле, което придърпва частицата.

And that's it,

И това е всичко,

you got a particle accelerator.

получавате ускорител на частици.

The problem is that an accelerator built this way is very weak.

Проблемът е, че ускорител построен по този начин е много слаб.

Building a modern accelerator like the LHC this way

За да изградим модерен ускорител, като ГАУ, по този начин

would take over five trillion standard D-cell batteries.

ще са необходими над пет милиарда стандартни батерии с размер D.

So scientists use much stronger batteries

Така че учените използват много по-силни батерии

and put them one after another.

и ги поставят една след друга.

An earlier accelerator used this method

Предишни ускорители използваха този метод

and was about a mile long

и бяха около една миля (1,6 км.) дълги

and was equivalent to 30 billion batteries.

и еквивалентни на 30 милиарда батерии.

However, to make an accelerator

Обаче, за да се направи ускорител,

that is equivalent to five trillion batteries

който се равнява на пет трилиона батерии,

would require an accelerator 150 miles long.

ще е необходим ускорител с дължина 150 мили (240 км.).

Scientists needed another way.

Учените се нуждаели от друг начин.

While electric fields would make a particle go faster,

Докато електрическите полета карат частицата да се движи по-бързо,

magnetic fields make them move in a circular path.

магнитните полета я карат да се премества по кръгов път.

If you put an electric field along the circle,

Ако поставите електрическо поле по протежение на кръга,

you don't need to use miles of electric fields,

не е нужно да използвате километри от електрически полета,

you can use a single electric field over and over again.

може да използвате едно електрическо поле отново и отново.

The beams go around the circle,

Лъчите обикалят кръга,

and each time they gain more energy.

и всеки път те придобиват повече енергия.

So very high-energy accelerators consist of

Така че високо-енергийни ускорители се състоят от

a short region with accelerating electric fields,

кратък регион с ускоряващи електрически полета,

combined with long series of magnets

комбинирани с дълги серии от магнити,

that guide the particles in a circle.

които насочват частиците в кръг.

The strength of the magnets

Силата на магнитите

and the radius of the circular path

и радиусът на кръговия път,

determines the maximum energy of the beam.

определят максималната енергия на лъча.

Once the beam is zooming along,

Веднъж щом лъча започне да се движи по протежението,

then the real fun begins,

започва истинското забавление,

the smashing.

сблъскването.

The reason physicists want to get

Причината, поради която физиците искат да накарат

those particles moving so fast

тези частици да се движат толкова бързо

is so that they can slam them into one another.

е за да могат да ги ударят една в друга.

These collisions can teach us

Тези сблъсъци може да ни научат

about the fundamental rules that govern matter,

за основните правила, които ръководят материята,

but they'd be impossible without the feat of engineering

но те биха били невъзможни без инженерния подвиг,

that is the particle accelerator.

който е ускорителят на частици.