Номер 2, страница 9 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Проверьте свои знания. Параграф 1. Основные сведения о строении атома. Глава I. Строение веществ - номер 2, страница 9.

Условие.

2. Что такое коллайдер? В чём состоит принцип его работы?

Решение.

Решение 2.

Что такое коллайдер?

Коллайдер (от английского collide — сталкиваться) — это тип ускорителя заряженных элементарных частиц, в котором два пучка частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются друг с другом в специальных точках. Основная цель коллайдеров — изучение фундаментальных законов природы, строения материи и свойств элементарных частиц.

В отличие от ускорителей с неподвижной мишенью, где пучок частиц направляется на стационарную цель, в коллайдерах сталкиваются два движущихся пучка. Это позволяет достичь значительно большей энергии в системе центра масс сталкивающихся частиц, что является ключевым для рождения новых, более тяжёлых частиц.

В коллайдерах могут сталкивать различные частицы: протоны с протонами (как в Большом адронном коллайдере), электроны с позитронами, протоны с антипротонами или тяжёлые ионы.

Ответ: Коллайдер — это ускоритель, предназначенный для разгона двух пучков заряженных частиц навстречу друг другу с целью их последующего столкновения для изучения элементарных частиц и их взаимодействий при сверхвысоких энергиях.

В чём состоит принцип его работы?

Принцип работы коллайдера можно разбить на несколько ключевых этапов:

1. Инжекция и ускорение. Частицы (например, протоны) сначала получают начальное ускорение в целой серии предускорителей (линейных и кольцевых), после чего инжектируются в основное кольцо коллайдера. Внутри кольца, представляющего собой вакуумную трубу, частицы пролетают через специальные ускоряющие секции. В этих секциях мощные переменные электрические поля "подталкивают" сгустки частиц, с каждым оборотом увеличивая их энергию и скорость, приближая её к скорости света.
2. Удержание и фокусировка пучков. Чтобы частицы, движущиеся с огромной скоростью, не вылетели из кольца, их траекторию постоянно корректируют с помощью сверхмощных магнитов. Дипольные магниты изгибают траекторию пучка, заставляя его двигаться по кругу. Квадрупольные магниты фокусируют частицы, сжимая пучок до очень малых размеров (тоньше человеческого волоса). Это необходимо для увеличения вероятности столкновения частиц при встрече.
3. Столкновение. В нескольких точках кольца коллайдера траектории двух встречных пучков пересекаются. В этих точках, называемых точками взаимодействия, и происходят лобовые столкновения частиц. Энергия их движения в момент столкновения, согласно знаменитой формуле Эйнштейна $E=mc^2$, превращается в массу, рождая множество новых, часто очень тяжёлых и нестабильных частиц, которые не существуют в обычных условиях.
4. Детектирование и анализ. Вокруг точек взаимодействия построены огромные и сложнейшие приборы — детекторы. Они состоят из множества слоёв, каждый из которых предназначен для измерения определённых характеристик родившихся частиц: их траектории, энергии, импульса, заряда и типа. Полученная информация позволяет "восстановить" картину столкновения и изучить свойства частиц, подтверждая или опровергая теоретические модели физики элементарных частиц.

Ответ: Принцип работы коллайдера заключается в ускорении двух пучков заряженных частиц до околосветовых скоростей в противоположных направлениях внутри вакуумного кольца с помощью электрических полей, удержании их на круговой орбите с помощью мощных магнитов и организации их лобовых столкновений в специальных точках. Энергия столкновения порождает новые частицы, которые регистрируются и анализируются гигантскими детекторами для изучения фундаментальных законов Вселенной.