第614章 万有理论的希望!环婆罗洲粒子对撞机!撞出物理学的未来!轰!
会议室内。
在众人的震惊下,李奇维的声音随之响起:
“回旋加速器的构造原理如图所示。”
“首先,放置一个均匀磁场,带电粒子进入其中后,由于受到洛伦兹力,就会进行圆周运动。”
“接着,在圆形平面内,带电粒子每次经过同样的地方时,将越过一个加速间隙。”
“间隙里有一个均匀可变电场,它的变化频率与带电粒子的速度匹配,确保粒子每次经过时,都能被加速。”
“加速后的带电粒子继续做圆周运动,经过间隙时,将再次被加速。”
“这个过程将一直往复运行下去,直到粒子的速度足够大,其运动半径超出环形外壳的范围。”
“这时,将带电粒子沿着螺旋形轨道从仪器中引出,就能得到一个加速粒子。”
“这就是我设计的回旋加速器。”
“它只需要很小的体积,就能实现和直线加速器同等的加速效果。”
“而且如果增大回旋加速器的半径,那么带电粒子的加速次数就能增大,最终速度也会更高。”
“同体积的回旋加速器,将产生远远超过直线加速器的加速能力!”
嘶!
房间内众人倒吸一口冷气!
回旋加速器的想法实在太巧妙了!
简直可以用“巧夺天工”来形容。
“天啊!”
“回旋加速器比直线加速器好太多了!”
“我怎么感觉它可以无限加速?”
考克饶夫神色动容。
他果然猜对了布鲁斯教授的想法。
“利用磁场约束转向,利用电场持续加速。”
“回旋加速器是电场和磁场最完美最和谐的搭配设计。”
“如此一来,带电粒子将被加速到一个不可思议的速度!”
当然,考克饶夫知道回旋加速器也存在极限。
那是因为狭义相对论的存在!
他回答众人的疑问:
“回旋加速器也不能无限加速。”
“因为根据狭义相对论,带电粒子的速度越高,它的质量就会越大。”
“粒子的绕行半径也增大,会超出磁场的范围,就不能通过电场间隙加速了。”
“当然,有一点毋庸置疑,回旋加速器的限制再大,其加速能力肯定超过直线加速器。”
众人恍然大悟。
考克饶夫果然不愧是加速器领域的专家,一眼就看出回旋加速器的问题所在。
李奇维看着考克饶夫,点点头,表示欣赏。
不过,他接着笑道:
“这个问题也好解决。”
“只要同时增大磁场的强度即可。”
“这样可以保证不同速度的带电粒子的绕行半径都一样。”
“不过,这一切都要看真实的需求。”
“有些东西是没必要的。”
“根据你想得到的最终速度,就能反推出回旋加速器的尺寸。”
考克饶夫激动地点点头。
实验物理追求的是有用,而不是完美。
在场虽然有很多硕士生博士生,但他们都是同龄人中的佼佼者,自然都能理解布鲁斯教授的解释。
回旋加速器的原理很简单,没有复杂的结构设计。
但是能第一个想到这种设计的人,绝对是天才中的天才。
真实历史上,回旋加速器的概念和理论由美国物理学家劳伦斯在1929年提出。
仅仅两年半之后,他就和自己的学生一起,建造了世界上第一台回旋加速器。
该加速器的直径只有12厘米,甚至可以直接被拿在手里。
但是它的加速粒子能量却可以达到0.8mev兆电子伏特。
这个能量已经和动辄几米大小的直线加速器的加速能量持平了。
由此可见,回旋加速器的优势多么显著。
这里要解释下ev】这个单位。
它表示1个电子经过1v的电位差加速后所获得的动能,换算成标准能量单位焦耳,大约是1ev=1.6x10^19j。
1mev=1000000ev。
那么这个能量到底有多大呢?
形象理解,空气中分子的动能约为0.03ev,核爆中带电粒子的动能在0.33mev之间。
所以,一台仅仅12厘米的回旋加速器,却产生了相当于核爆级的推动力。
不可思议!
后世,在2008年之前,世界上最大的回旋加速器是美国费米实验室的tevatron加速器。
它的周长达到了惊人的6.3千米,建在地下约7米深的隧道内。
该加速器可以将质子的能量加速到恐怖的0.98tev太电子伏特。
1tev=1000gev=1000mev。
0.98tev的质子,差不多是核爆粒子能量的1百万倍。
这个能量下的质子,它的速度已经无限接近于光速了。
但tevatron加速器依然不是回旋加速器的极限!
直到“它”出世了!
此刻,李奇维简单地计算出回旋加速器的加速能量和尺寸,并且和直线加速器对比。
全场再次沸腾了!
“天啊!”
“只有巴掌大的回旋加速器,它的加速能力竟然超过了考克饶夫那台巨无霸!”
“这也太牛逼了吧!”
“如果要是把直径继续增大,那岂不是能让粒子的速度无限接近光速了?”
“这绝对是最牛逼的轰击实验!”
“.”
卢瑟福神色震动。
布鲁斯这一次带给他的震撼,甚至比去年的布鲁斯会议还要更甚。
因为今天是涉及到了他的专业领域:核物理!
回旋加速器的出现,让卢瑟福感受到了一丝危机。
可以想象,这台仪器必然会引发核物理领域的震荡。
有了更强的能量,关于原子核的研究必然会出现更多新的成果。
换句话说,仪器的强大有可能拉低科研人员之间本身智商的差距。
好比玄幻小说中,主角拿个神器就能斩杀远比他强大的敌人。
“看来要把对回旋加速器的研究立刻提上日程了。”
考克饶夫兴奋之后,脸上露出一丝苦笑。
他的雄心壮志还未实现,发明的仪器就已经开始落伍了。
“难怪人家说,普通人一辈子的努力,只是为了给天才节省一个下午的时间。”
“布鲁斯教授的回旋加速器,或许会取代我的直线加速器。”
恰巧这时,有人狂热地问道:
“布鲁斯教授,您为什么会研究加速器?难道是准备进入实验物理领域吗?”
哗!
众人瞬间瞪大双眼。
这可是一个了不得的消息!
众所周知,布鲁斯教授进入哪个领域,哪个领域的发展就会产生质的飞跃!
天文学已经给出了最好的例子。
现在,随着相对论和量子力学的相继完善,理论物理的荒漠越来越少了。
“或许布鲁斯教授耐不住寂寞,想要换个领域挑战自己。”
李奇维闻言,微微一笑,说道: