世界樹の水やり

この世に関して自分の意見なり解説なりを適当に書いてみる。






ニヤニヤが止まらなかった。



というわけで、今日は加速器の説明。



クーロン力(ちから)で加速します。

電子ならマイナスの電荷、陽子はプラスの電荷を持つので、電位差を作れば、電場ができクーロン力で加速されます。
二つの物体間に電位差を生じさせで加速していましたが、それでは限界があるので電位差がある空間を何個も並べて、何度も加速します。
何億Vもの電位差を一度に発生させるのは不可能ですが、1万Vとか100万Vとか、どのへんかはわかりませんが、そのあたりの手ごろな電圧での加速を何百回と重ねれば、トータル何億ボルトでの加速と同じになります。

ABCDEFGと電位差を発生させる空間が並んでいるとします。

最初は以下のように電位をかけます。

電子 → +A-B+C-D+E-F+G

電子はマイナス電荷を持っているのでAに向かって加速
そして、Aの入り口に来るあたりで以下のように切り替え

-電子(A)+B-C+D-E+F-G+

んでBの入り口にくればまた最初の電位状態に戻す。
これを繰り返せば、電子はどんどんと加速されていきます。

え、誰が電子をみて切り替えるって?
見なくてもいいです。
各電極間の距離は分かっているので、電子が通過するために必要な時間は分かっています。
そのタイミングにあわせてスイッチの切り替えを繰り返す、つまり高周波電圧をかけてやればいいのです。
タイミングが合わない電子も多数いるでしょうが、もともとアボガドロ数的な大量の電子をしているはずですから、気にしなくていいのでしょう。

電極間の距離を一定にしていた場合、高周波電圧の周期をどんどん短くしていかないとだめです。
距離をうまく変えていくと高周波電圧の周波数は一定でいいです。
どっちでやってるのかは知りません。ググッてください。
もっとすごい方法でやっているのかも知れません。


で、今まで説明したのは線形加速器です。
加速を繰り返す回数分、装置を用意しなくてはならず、距離もどんどん長くなります。

そこで出てくるのが円形加速器。
ローレンツ力(ちから)で荷電粒子を曲げます。
走ってる荷電粒子に磁場をかけると進行方向、磁場の向きとは直角に力がかかるというやつです。
所謂、フレミングの左手の法則。

所謂と所詮って似てますね。

水平に走っている電子とかに磁場を上下の方向にかけると粒子からみて横向きに力がかかるので、地表でぐるぐる回ることになります。
いや、俺は横向きに磁場をかけたいんだ!という方、どうぞご勝手に。

こいつのいいところは、荷電粒子の速度が上がれば上がるほど、その粒子にかかるローレンツ力も増し、その旋回半径は常に一定ということです。たしか、たぶん、おそらく、間違いない。

付加する磁場は強力であればあるほど、向心力が増し、半径は小さくできます。
でも均一でなければなりません。
その辺を超伝導磁石を使うことで解決しているのだと風のうわさで聞きました。

ぐるぐる回っているので、その途中で適当に加速装置を置いておけば、どんどん加速していきます。
カチッ、カチッ、カチッ


線形加速器であらかじめ加速した電子を円形加速器でさらに加速するのがトレンドのようですね。
ただ、電子の場合、加速しても、加速しても、放射光を放って|速度|を増してくれません。
そういった理由で線形加速器に回顧するひとたちもいるそうです。

一時期有名になったスプリング8は8マンの8をとっているというのは私の妄想ですが、この放射光をゲットして研究に生かすために加速器を使っています。


最終的に加速した電子とか陽子はどうするか?
加速することにこそロマンがあり、その後のことはどうでもいい、というのがこういった巨大加速器を作り上げた漢たちが共通して持っている考えですが、それだけではあまりにも勿体無いので、この粒子を衝突させたりしていろいろ研究する人たちもいます。

昔は霧箱とか停止しているターゲットにぶつけて観測していましたが、止まってるものに動いているものをぶつけると、ターゲットが動き出したりしてなかなか素粒子が反応をしてくれません。

そこで逆向きにも粒子を加速しておいてぶつける、などという実に非素粒子的、残酷な方法が編み出されてしまいました。

この方法で陽子同士をぶつけるのがハドロンコライダーであり、その親玉が今や悪名高いSERN(本当はCERN)が操るLHCです。

Lは大型
Hはハドロンつまり陽子
Cはコライダー、たぶん正面衝突的な何か

ずらずらと書いてきて、今まで自分が勘違いしていたことが分かりました。
加速器は一個ずつ加速しているようなイメージを持ってましたが、ある程度、連続的に加速を行い、ビームをつくり出してぶつけるのですな。


日本にも高エネルギー加速器研究機構というのがあり、つくば市あたりで加速器を使って荷電粒子をぶん回しています。略称はKEK。



はあ、長々と書いてしまった。
結論はこんなでかい装置が携帯電話一発で即座に動くわけないということが言いたかっただけです。
ちょうど実験中であったのであれば問題ないですが。

けれど、私もいろいろとやる気が復活してきた気配もするので良作であることは間違いないでしょう。
がんばって否定記事を書き続けるぞ!
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