Kiihdyttimet

Seuraa 
Viestejä8558
Liittynyt16.3.2005

Millainen teho ja energialataus kiihdyttimissä vallitsee. En ymmärrä elektronivolteista mitään, eli jollain kansantajuisella yksiköllä ilmaistuna kiitos.

Myös niitten ottama sähköteho kiinnostaa ja hyötysuhde, millä ne jotain kiihdyttävät.

Voitaisiinko kiihdytettäväksi partikkeliksi sijoittaa jokin voimakkaasti varattu pölynhiukkanen? Esimerkiksi palanen EMFI-kalvoa.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Sivut

Kommentit (93)

o_turunen
Seuraa 
Viestejä8006
Liittynyt16.3.2005

Elektronivoltti on täysin idioottimainen energian yksikkö, joten en yhtään
ihmettele, että se on jäänyt epäselväksi. Ehkä tämä selventää: telkkarin
kuvaputkessa kiihdytetään elektroneja sähkökentässä. Jos kiihdytysjännite
on 30 kV, niin elektronin energia on 30 keV sen osuessa anodiin.
Hyötysuhde ei päätä huimaa, parhaimmillaan ehkä 60...70 %.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
o_turunen
Elektronivoltti on täysin idioottimainen energian yksikkö, joten en yhtään
ihmettele, että se on jäänyt epäselväksi.

Öh, idioottimainen? Laskisitko hiukkasfysiikan laskut mieluummin käyttäen jouleja, jolloin pitäisi pyöritellä ylimääräisiä kymmenpotensseja mukana? (tai tuleehan niitä yleensä kuitenkin) Ihan käytännöllinen yksikköhän se on.

Jos haluaa muuttaa elektronivoltit jouleiksi, niin pätee muunnos: eV= n. 0,16*10^-18J

Uusimmat kiihdyttimet pääsevät (muistaakseni) teraelektronvoltin luokkaan. (tera = 10^12)

Btw. pitää muistaa, että se sähkökentässä kiihdytettäessä saatava energia riippuu hiukkasen varauksesta suoraanverrannollisesti. Siten energiat tuskin ovat samaa luokkaa, jos isompia hiukkasia kiihdytellään samassa kiihdyttimessä.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Paul M
Seuraa 
Viestejä8558
Liittynyt16.3.2005

Tuosta tulee siten 0,16*10^-6J eli 0,16 µJ.

Kiihdyttimen ylläpitoteho lienee kymmeniä kW? Vai satoja kW?

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Paul M

Kiihdyttimen ylläpitoteho lienee kymmeniä kW? Vai satoja kW?

Ei aavistustakaan. Periaatteessa sähkökentän ylläpitämiseen ei mene tehoa, kuin sen verran, mitä kiihdytettävät hiukkaset kuljettavat virtaa... Ohjausmagneetit taas ovat usein suprajohteita. (jollei ole, niin tehot lienee aikamoisen suuria.)

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Paul M
Seuraa 
Viestejä8558
Liittynyt16.3.2005

Mutta eikö sitä sähkökenttää vaihdeta alituiseen? Siis kenttävyöhykkeitten napaisuutta. Kentän muuttaminen vaatii tehoa, jos ei ole ideaalinen värähtelijä ja värähtelijä ei voi olla läheskään ideaalinen, kun taajuutta on säädettävä. Myös kenttää karkaa koko ajan väkisin.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija

On myös syytä huomata, että ympyräradalla (kiihtyvässä liikkeessä) varattu hiukkanen menettää energiaa.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Paul M
Mutta eikö sitä sähkökenttää vaihdeta alituiseen? Siis kenttävyöhykkeitten napaisuutta. Kentän muuttaminen vaatii tehoa, jos ei ole ideaalinen värähtelijä ja värähtelijä ei voi olla läheskään ideaalinen, kun taajuutta on säädettävä.

Tuo pätee vaikka syklotroniin, jos samaa sähkökenttää käytetään mennentullen. Kiihdyttimiä on erilaisia. Esim. lineaarikiihdytin. Ei kaikissa tarvitse napaisuutta vaihtaa. Voihan syklotroninkin periaatteessa rakentaa siten, ettei napaisuutta tarvitse vaihtaa. Tehonkulutus liittyy pikemminkin kiihdyttimen rakenteellisiisn seikkoihin joka tapauksessa kuin kiihdytettävien hiukkasten energiaan.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

o_turunen
Seuraa 
Viestejä8006
Liittynyt16.3.2005

Ei ole elektronivoltti sen hölmömpi kuin valon nopeuden ilmoittaminen
tyyliin furlongs/forthnight. Tai kaljan ostaminen kapakassa kortteleina.
Kokeilkaa.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8558
Liittynyt16.3.2005
bosoni
Ei kaikissa tarvitse napaisuutta vaihtaa. Voihan syklotroninkin periaatteessa rakentaa siten, ettei napaisuutta tarvitse vaihtaa. Tehonkulutus liittyy pikemminkin kiihdyttimen rakenteellisiisn seikkoihin joka tapauksessa kuin kiihdytettävien hiukkasten energiaan.

Miten hiukkanen saadaan kiihtymään? Eikö napaisuuden vaihtamisella vyöhykkeittäin saada hiukkasen kannalta näkymään ääretön jännitepotentiaali? Lineaarikiihdyttimen tapauksessakin täytyy olla jännitevyöhykkeitä, joita vaihdellaan. Muutenhan pitäisi olla miljardeja voltteja päitten välillä esimerkiksi kymmenen kilometrin matkalla. Helpompi on pienempi vaihteleva jännite sadassa vyöhykkeessä. Mikään eriste ei kestäisi gigavolttia. Syklotroni on konstruktiona ovela, mutta sama analogia pitää saada siirretyksi myös putkeen.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
o_turunen
Ei ole elektronivoltti sen hölmömpi kuin valon nopeuden ilmoittaminen
tyyliin furlongs/forthnight. Tai kaljan ostaminen kapakassa kortteleina.
Kokeilkaa.



Aha. No sitte.

Paul M

Miten hiukkanen saadaan kiihtymään? Eikö napaisuuden vaihtamisella vyöhykkeittäin saada hiukkasen kannalta näkymään ääretön jännitepotentiaali? Lineaarikiihdyttimen tapauksessakin täytyy olla jännitevyöhykkeitä, joita vaihdellaan.

Pitää paikkaansa. Riippuu toteutuksesta ja halutuista energioista.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Leone
Seuraa 
Viestejä4564
Liittynyt16.3.2005

Nykyään siis törmäysenergiat lasketaan käyttäen suhteellisuusteoriaa, jonka mukaan saavutettavilla energioilla ei ole ylärajaa.

Todellisuudessa kuitenkin kiihdyttimissä saavutetulla törmäysenergialla on yläraja ja se on esim. kahden hiukkasen (massat m1 ja m2) törmayksessä tuttu klassinen 1/2*(m1+m2)c^2.

Vierailija

Ennustan, että tämän uuden kiihdyttimen seurauksena nykyinen vanha fysiikka saa ns kvarkitkin vielä pienemmiksi hiukkasiksi,

koska atomeista, jotka ovat laajenevia energiakeskittymiä, joiden ulospäin työntyvillä energia-aalloilla on myös hiukkasluonne,

pomppaa hiukkasia aina ulospäin eri tavalla, mitä syvemmälle ne atomissa pääsevät.

;):)

Vierailija

Itseasiassa atomia kohti liikkuva hiukkanenhan liikkuu energia-aaltona ja se muuttuu hiukkaseksi hankautuessaan atomin ulospäin työntyvään energia-aaltoon ja mitä nopeammin tuo hiukkanen liikkuu energia-aaltona atomin sisuksiin, sitä syvemmälle se ehtii enmenkuin atomin ulospäin työntyvistä energia-aalloista syntyy tiheä energiapaketti, joka kimmauttaa atomin sisään päässeen hiukkasen.

Toisaalta atomin omasta ulospäin työntyvästä energia-aallostahan voi kehittyä vastaavanlainen hiukkanen ja se saattaa alkaa avautua aina eri tavalla liikkuessaan poispäin atomin ytimestä,

sen mukaan millainen ja millaisella nopeudella atomiin tuli energiahiukkanen.

;):)

Atomin ulospäin työntyvistä energia-aalloistahan kehittyy elketroni silloin kun atomia kohti tulee energia-aalto, joka hankautuessaan atomin ulospäin työntyvään energia-aaltoon,

saa tuon energia käpertymään osittain tiheämpään, jolloin ulospäin työntyykin energiakimppuaalto, jonka energiakimput alkavat avautua takaisin aalloksi liikerataansa nähden taaksepäin ja osittain myös sivuttain

ja tuolla sivuttain avautuvalla energiallahan kimput liikkuvat kohtiu toisaan, jolloinh niistä syntyy ns. elektroni.

hmm. toisaalta noiden energiakimppujen etupuolella on vähemmän tiheää ja näin ne avautuvatkin ehkä enemmän eteenpäin ja näin atomit eivät avaudu räjähdyksenomaisesti, mutta värähtelevät sitä nopeammin, mitä nopeammin ja mitä tiheämpiä energia-aaltoja niihin tulee.

Ja mehän taas emme havaitse tuota atomien yleistä nopeampaa värähtelyä, koska meille aika etenee aina normaalia vauhtia.

;):)

Vierailija
Leone
Nykyään siis törmäysenergiat lasketaan käyttäen suhteellisuusteoriaa, jonka mukaan saavutettavilla energioilla ei ole ylärajaa.

Teoreettisesti ei olekaan, mutta reaalimaailma on aina reaalimaailma.

Todellisuudessa kuitenkin kiihdyttimissä saavutetulla törmäysenergialla on yläraja ja se on esim. kahden hiukkasen (massat m1 ja m2) törmayksessä tuttu klassinen 1/2*(m1+m2)c^2.

Mutta massahan kaavassa E=mc² on nopeuden funktio eli auki kirjoitettuna E = (m[size=59:1bnufmq1]0[/size:1bnufmq1]/sqrt(1-v²/c²))c². Nopeuden kasvaessa energiakin kasvaa.

Leone
Seuraa 
Viestejä4564
Liittynyt16.3.2005
Arla
Todellisuudessa kuitenkin kiihdyttimissä saavutetulla törmäysenergialla on yläraja ja se on esim. kahden hiukkasen (massat m1 ja m2) törmayksessä tuttu klassinen 1/2*(m1+m2)c^2.

Mutta massahan kaavassa E=mc² on nopeuden funktio eli auki kirjoitettuna E = (m[size=59:185lkcxi]0[/size:185lkcxi]/sqrt(1-v²/c²))c². Nopeuden kasvaessa energiakin kasvaa.

Helposti nähdään, että sähkökentän hiukkaseen siirtämä teho lähestyy nollaa, kun hiukkasen nopeus kentän aiheuttajan suhteen lähestyy c:tä (voit todeta tämän tarkastelemalla jo aikaisemmin mainittua sykkivää sähkökenttää, jossa sykäysten välinen aika lähestyy nollaa).

Törmäysenergialla on siis (äärellinen) raja-arvo, joka seuraa pelkästään sähkökentän ominaisuuksista, ts. siitä että informaatio siinä kulkee nopeudella c kentän aiheuttajan ja hiukkasen välillä.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat