Partiklarna måste komma någonstans innan de springer genom sina steg. Detta skott från 1941 är faktiskt från Notre Dame Universitys atomkrossare, som var ny på den tiden. © Bettmann/Corbis När fysiker vill ha partiklar till sina acceleratorer, de surfar på en webbplats som heter OK Quark, där de svarar på en rad frågor om vad de letar efter. Vill du ha en partikel med en positiv personlighet, eller en med en mer neutral energi om det? Den sortens saker.
Därefter tar fysikern ut partikeln för att dricka (ingen vill fastna med en dudpartikel för en hel middag). Om allt går bra, fysikern frågar partikeln om den är intresserad av en accelerationsprocess. Och det var så Higgs boson gjordes!
Om bara. Till skillnad från sina kusiner i vetenskapen, biologerna (som kan bläddra bland alla beställningar av gnagare, rundmask och liknande på webbplatser för enkel bulkhandel), fysiker måste själva skapa sina testpersoner. Det visar sig att det inte är så lätt att ta tag i en partikel för höghastighetskollisioner som att bara ta händerna och blåsa några subatomära partiklar i Large Hadron Collider som så många osynliga snöflingor.
Innan vi går in på vad vi faktiskt lägger i en partikelaccelerator, kanske är det klokt att ge lite bakgrund om vad vi tänker göra med våra partiklar när vi väl har dem. Vad är acceleratorer, och varför kan vi inte slänga in något som är lite mer väsentligt än en partikel, i alla fall?
Den mest kända partikelacceleratorn är förmodligen Large Hadron Collider, en 27 mil (27 kilometer) cirkulär tappning djupt under jorden. Beläget i Schweiz, LHC drivs av Europeiska organisationen för kärnforskning, eller CERN. (Lita på oss - akronymen var vettig för den franska originaltiteln.) LHC blev Big Accelerator On Campus 2012, när partikelkollisioner vid CERN avslöjade bevis på den svårfångade Higgs -bosonen. Upptäckten av Higgs gjorde det möjligt för fysiker att säkrare bekräfta förekomsten av Higgs -fältet, vilket gav oss några svar om hur materia i universum fick massa.
Men om LHC är acceleratorvärldens Beyoncé, det finns en hel del studiospelare som också gärna kopplar bort. Det finns faktiskt cirka 30, 000 andra acceleratorer som nynnar runt om i världen, och det är de arbetande Joes som ska tacka för alla möjliga praktiska uppfinningar [källa:Dotson]. Tänk på blöjan.
Det är rätt, vännen till alla föräldrar som är föräldrar är engångsblöjan. Forskare som ville studera superabsorberande polymerer som används i engångsartiklar hade problem med att studera dem våta, så-ta-da! -de lägger dem genom röntgenmikroskopi (som använder partikelacceleration) [källa:Clements]. Att kunna identifiera och studera strukturen för dessa molekylära kedjor fick dem att pilla med formeln och hålla våra moderna blöjor lika torra som förklaringen av själva partikelacceleration.
Acceleratorer hittar också in i medicinska miljöer, som cancerbehandling. Linjära acceleratorer (där partiklar kolliderar med ett mål efter att ha färdats en rak linje) skickar elektroner för att kollidera med ett metallmål, vilket resulterar i exakt, högenergiröntgen som bestrålar tumörer [källa:RadiologyInfo.org]. Så nu när vi vet lite om vad acceleratorer används till, låt oss prata om vad vi matar dem.
Som vi sa tidigare, forskare vid en anläggning som CERN är belastade (ha!) med att producera partiklarna själva - vilket känns lite som att be en revisor att bygga en miniräknare för att slutföra en kunds skatter. Men partikelfysiker är en ras från varandra; det är inget krångel för dem. Allt de behöver göra är att börja med väte, ta bort elektroner med en duoplasmatron, och slutar med protoner. Vad som helst. Ingen biggie.
Och det är här vi upptäcker att den enklaste delen av partikelacceleration - att få jävla partiklar - fortfarande verkar galet skrämmande för alla som inte får ett semesterkort från Stephen Hawking. Men det är verkligen inte så skrämmande som det låter. För en, vätet är bara en gas som matas in i det första steget i partikelacceleratorn - duoplasmatron . Det kan verka som något ur "Mystery Science Theatre 3000", men en duoplasmatron är ganska enkel. Väteatomer har en elektron och en proton; inuti duoplasmatronen, väteatomerna avlägsnas sina elektroner med hjälp av ett elektriskt fält [källa:CERN]. Det som återstår är en plasma av protoner, elektroner och molekyljoner som passerar genom fler extraktionsgaller så att bara en protonstråle är kvar [källa:O'Luanaigh, CERN].
LHC använder inte bara protoner för ett dags arbete. CERN-fysiker har också den roliga uppgiften att kollidera blyjoner tillsammans för att studera kvark-gluonplasma, vilket bara är lite av vad det är, mycket tidigt universum simmade i [källa:CERN]. Genom att krossa ihop tungmetalljoner (guldverk, för), forskare kan bilda kvark-gluonplasma för ett ögonblick.
Men nu är du alldeles för sofistikerad för att tro att blyjoner bara visas magiskt i partikelacceleratorer. Så här går det till:CERN -fysikern som har till uppgift att samla blyjoner börjar faktiskt med fast bly, bly-208, en specifik isotop av elementet. Det fasta blyet värms upp till en ånga - cirka 1472 grader F (800 C) [källa:O'Luanaigh]. Blyångan zappas sedan av en elektrisk ström som joniserar provet för att skapa plasma. Det nyskapade joner (atomer med en nettoladdning som har fått eller tappat elektroner) vispas sedan till en linjär accelerator som ger dem lite sprint och får dem att förlora ännu fler elektroner [källa:Yurkewicz]. När de har ackumulerats och accelererats en gång till, blyjonerna är redo för samma road trip som protonerna, och kan zip genom Large Hadron Collider utan omsorg i världen.
Så där har du det. Partiklar för stora partikelacceleratorer köps inte på den svarta marknaden utan skapas internt.
Kanske lämnade den här artikeln dig med en tjatig fråga till:Kan något förutom en partikel gå igenom en accelerator? Till vilket forskarna vid Fermi National Accelerator Laboratory sa, "Naturligtvis. Vad sägs om en iller?"
Ring inte PETA än. Till att börja med, de accelererade inte iller Felicia nära ljusets hastighet. (Ja, hon hade ett namn. Kom igen, det är inte en gård.) Istället, de använde henne som hembiträde. Illrar är kända för att gräva och tumma sig igenom trånga utrymmen. Felicia hade en trasa med rengöringslösning knuten till hennes krage av forskare, som lät henne Swiffer ta sig igenom de smala rören innan de anslöts under konstruktionen [källa:Gustafson]. (De fick så småningom en robot för att rengöra gaspedalen.)
