Jak jistě každý ví, typické urychlovače částic jsou velké, někdy obrovské vědecké mašiny, jejichž pořizovací cena je astronomická. Postavit Velký hadronový srážeč v CERNu, jehož délka je asi 27 kilometrů, trvalo zhruba 10 let a stálo přibližně 5 miliard dolarů. Takové urychlovače jsou jako velryby. Masivní, vzácné a nepoužitelné v každodenním životě.
Současně se ale ukazuje, že urychlovače částic jsou až překvapivě užitečné. Uplatní se v mnoha aplikacích, přičemž do některých byste to nejspíš neřekli. Proto se vědci a inženýři snaží urychlovače částic zcivilnit a umožnit jim vstoupit mezi lidi.
Pracuje na tom i tým odborníků, který vede Gianluigi Ciovati z Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab), stát Virginia, ve spolupráci s významným americkým kontraktorem General Atomics a dalšími partnery. Vyvíjejí kompaktní urychlovač částic s využitím běžně dostupných průmyslových komponent. Nedávno vytvořili prototyp takového urychlovače, který je významným milníkem na cestě ke komerčním aplikacím.
Urychlovač Ciovatiho týmu je založený na dvou klíčových inovacích. První spočívá v designu komory urychlovače, využívajícího technologii urychlování částic se supravodivou radiovou frekvencí. Na supravodivosti se u takových urychlovačů obvykle podílí vrstva niobu. Ciovati a spol. k niobu přidali vrstvu slitiny niobu a cínu. Díky tomu může urychlovač fungovat při o něco vyšších teplotách kolem 4 kelvinů. Nejsou to bůhvíjaké tropy, ale i tak jde o významné zjednodušení náročnosti zařízení.
Druhou ze zmíněných inovací je použití kryochladičů. Velké urychlovače jsou typicky chlazené masivním kryogenním systémem na kapalné helium, který bývá nákladný jak na vybudování, tak i na údržbu. Ciovatiho tým namísto toho použil běžné kryochladiče, jaké se používají například k chlazení supravodivých magnetů v přístrojích pro magnetickou rezonanci.
Prototyp kompaktního urychlovače v testech vytvořil povrchové magnetické pole o intenzitě 50 militesla a vědci prý ještě neřekli poslední slovo. Tvůrci urychlovače odhadují, že jejich zařízení by mělo dokázat urychlovat elektrony na energii 1 MeV, což je dostatečné pro řadu zajímavých aplikací, od výroby izotopů pro medicínu až po životní prostředí, například v čištění odpadních vod.
Video: I want the ILC! by Gigi Ciovati #mylinearcollider
Literatura
Urychlovače částic na čipu otevírají dveře do budoucnosti
Autor: Stanislav Mihulka (26.11.2018)
Podivuhodné urychlovače na čipu budou bojovat proti nezdolným nádorům
Autor: Stanislav Mihulka (04.01.2020)
Magnet nové generace pro urychlovače „najíždí“ rekordní rychlostí
Autor: Stanislav Mihulka (04.12.2021)
Laseroví fyzici poprvé urychlili elektrony na nanofotonickém urychlovači
Autor: Stanislav Mihulka (28.10.2023)
Diskuze:
Malý a levný
Jiri Bay,2024-03-06 22:01:40
Doufám, že se to konečně bude moct nosit na zádech... Něco jako tohle :-)
https://shop.ghostbusters.com/products/ghostbusters-adult-deluxe-backpack-costume-accessory
Porovnavaji se hrusky a jabka
Tomas Nemec,2024-03-06 12:58:10
Jedna se samozrejme o slibny vyzkum a pokud se to povede, je to skvele, nicmene urychlovani elektronu ktere vazi asi tisicinu toho co hadrony (ktere se urychluji v LHC) je samozrejme energeticky jednodussi, porovnavat tyto dve veci proto nedava smysl.
Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
Jirka Naxera,2024-03-06 13:42:04
Pockejte, to prece neni pravda. Elektronvolt je jednotka energie.
Pokud je castice lehka, tak proste leti rychleji (1MeV proton se bude docela courat, 1MeV elektron bude uz relativisticky), ale energie je prece stejna.
Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
Jirka Naxera,2024-03-06 13:45:14
Ten rozdil je naopak ve prospech tezsich castic - cim lehci castici urychlujete, tim jste blize rychlosti svetla a tim vic problemu musite resit (bremsstrahlung)
Re: Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
F M,2024-03-07 00:08:52
LHC funguje v řádu TeV, to srovnání je opravdu až komické. Tedy nechci ponižovat tento přístroj, kdoví kde v řetězci PR výrobce-články, se to tu přifařilo. Předpokládám, že je tento urychlovač lineární, protože jinak by to poměrně dost svítilo synchrotronem. Vůbec netuším co si mám představit pod "urychlování částic se supravodivou radiovou frekvencí"?
Re: Re: Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
F M,2024-03-07 00:23:06
Asi sem to pochopil, pardon zase to rozepisuji na dvakrát. Ono se tam zřejmě to magnetické pole vytváří na tom povrchu El.magnetickým (rádiovým) zářením. Zmátl mě ten rozdíl energií u těch fotonů a výsledných MeV. Už jsem trochu pomalejší věkem i hodinou.
Re: Re: Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
Jirka Naxera,2024-03-07 01:58:39
Tak samozrejme ze srovnavat tohle s LHC to nelze, jak energii (1MeV proti 1GeV). Taky jedine, proti cemu jsem se uhrazoval, byl ten duvod (proton je 2000x tezsi, tedy nese vice energie), coz neni pravda.
Jinak na poli opravdu vysokych energii se sveho casu pokud si vzpominam jako nastupce LHC mluvilo i o mionovem urychlovaci, uz nevim na jake navrhovane energii (krome 2x energie Higgse na Higgs factory).
mionovem proto, ze jak pisete s elektronem to smrdi synchrotronovym zarenim, a lepton proto, ze jeho vystup je "cisty", na rozdil od "QCD bordelu", co hadronove srazky produkuji. A taky protoze mion neni kompozitni castice, takze energie srazky je dana, na rozdil od PDF u hadronoveho.
Re: Re: Re: Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
Jirka Naxera,2024-03-07 11:46:17
sed s/GeV/TeV/
echo "nepis v noci kdyz ses rozespalej" >/dev/null
Re: Re: Re: Re: Porovnavaji se hrusky a jabka
F M,2024-03-08 22:59:19
Ta reakce měla spíš být hned k prvnímu příspěvku pana Nemce. Většinou se to tu dává takto za sebe, tak jsem to po kratším váhání pověsil na konec. Tu vaši odpověď samozřejmě nezpochybňuji.
O tom urychlovači těžších leptonů jsem tu někde (asi od pana Wagnera) četl. Nevzpomenu si však jak je to tam omezené. Jistě jejich životností, bez relativistických rychlostí jepičí. Produkce ? Budu zase otravný, rád bych si přečetl specializovanější článek od pana Wagnera i o jejich detekci z kosmických zdrojů.
Ten čas, no asi poprvé od covidu jsem se díky střevní viróze dostal k tomu číst články mladší 7 dnů, tak si trochu užívám možnost zapojit se do diskuse. Snad je alespoň některý z mých příspěvků alespoň pro někoho přínosný.
Kdo si hraje, nezlobí.
Jiří Kolumberský,2024-03-06 12:14:11
Je to jen o zdroji vysokého napětí a dobré izolaci.
Toť vše. Já mám obavu z toho, že nám Eurototalita zakáže vyrábět a provozovati zdroje vysokého napětí.
Re: Kdo si hraje, nezlobí.
Jirka Naxera,2024-03-06 13:47:03
Jako za komunistu - diody se vykuchaji na smetaku z elektroniky, trafo si clovek navine na rulicku od WC papiru (pokud jeste bude k sehnani), a soudruzi z Moskvy nam muzou vlezt na zada...
Re: Kdo si hraje, nezlobí.
Pavel Šafář,2024-03-06 17:25:55
V případě energií 1MeV to ještě můžete tímto způsobem řešit, ale u silných urychlovačů (desítky MeV a výš) už toto není reálné a používá se postupné urychlení pomocí vysokofrekvenčního elektrického pole.
Re: Re: Kdo si hraje, nezlobí.
Jirka Naxera,2024-03-06 22:04:52
To je jasne. Na druhou stranu, ten megavolt jde celkem rozumne naskalovat i doma a fungovat to bude ve chvili, kdy se to podari dostat na dostatecne vakum. U VF pole se obavam, ze by to narazilo hlavne na presnost vyrobku, dosazitelnou v domacich podminkach (porad se bavim o bezne vybavene vesnicke dilne + nejaka levna 3D tiskarna apod., ale ne kvalitni CNC)
Ale rad se necham presvedcit o opaku :)
Re: Re: Re: Kdo si hraje, nezlobí.
F M,2024-03-06 23:14:16
Zubní rentgen, takové tintítko a slušně to urychluje elektrony a stačí pár 10kV. Předpokládám, že tak bude nějaký vztah V/elektronvolt, myslím technologický? Ty 1 MeV elektrony už budou vydávat hodně energetické záření - to vakuum. Využití bude asi tam, rengen součástek/dezinfekce?
Re: Re: Re: Re: Kdo si hraje, nezlobí.
Jirka Naxera,2024-03-07 02:04:08
Je presne 1:1 pokud jde o staticke pole (coz v rentgence plati), z definice :-)
1eV je energie, kterou ziska castice s elementarnim nabojem pruchodem elektrickym polem o napeti 1V.
Re: Re: Re: Re: Re: Kdo si hraje, nezlobí.
F M,2024-03-07 15:13:24
Definici elektronvoltu znám. Nevěděl jsem jestli tam nejsou nějaké technologické bariéry které snižují využítí potenciálu, nebo naopak něco co to multiplikuje. Děkuji za info, že to funguje tak "jednoduše" jak může.
Dotaz směřoval hlavně konkrétně ten malinký rentgen co se dává přímo do úst na jeden zub. Pacient si to drží prsty, dvě destičky proti sobě, logicky emitor a CCD. Asi to bude stejný princip, ale nejsem si jistý, tak se ptám.
Komercne levny
Jirka Naxera,2024-03-06 03:49:26
Tak jak jsem koukal, tak to "levny" bude spis na pomery tovarny, ale porad zdaleka nedosazitelne pro bezneho smrtelnika jako hracka domu.
Skoda, uz jsem myslel, ze to pujde do sklepa i bez stavby nasobice na 1MV a/nebo vetsiho Van de Graafa.
Re: Komercne levny
František Kroupa,2024-03-06 19:57:54
Třeba něco vymyslí Danyk ;-).
https://danyk.cz/
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
