¿Cuántas partículas puede acelerar un acelerador de partículas a la vez?

¿Pierde un acelerador de partículas su eficacia aceleradora a medida que aumenta el número de partículas aceleradas? Según Wikipedia , la aceleración media de un protón en el Gran Colisionador de Hadrones es de 190.000.000 g. ¿Podría el LHC acelerar un gramo de protones a la misma velocidad mientras usa la misma cantidad de energía? Sospecho que no, pero no sé por qué.

Para el LHC unos 300 billones en cada haz. Pero si los redujeras la velocidad y les permitieras formar un gas a temperatura y presión normales, el gas ocuparía un espacio de aproximadamente una centésima parte del tamaño de un grano de sal. Todo lo que querías saber sobre el Gran Colisionador de Hadrones: POR THE GAZETTE (MONTREAL) .
Tenga en cuenta que los aceleradores de partículas no se tratan solo de cantidad, la calidad también es una preocupación. El objetivo final es hacer chocar los rayos entre sí y, por lo tanto, hay una gran cantidad de problemas más sutiles que vienen con eso.
Disculpe que haga algo derivado de esa pregunta aquí: ¿es posible acelerar los neutrones (como prototipo de partículas simples y neutras) y, de ser así, cómo?

Respuestas (1)

En general, el voltaje total V visto por una partícula (para un protón de 1 TeV debe ser de 1 billón de voltios), multiplicado por la corriente del haz I , te da la potencia del haz: PAG = V I . Entonces, en principio, es posible que haya algún compromiso entre los dos, pero a menudo existen otras limitaciones tanto para V y para I . Los diseños de la mayoría de las máquinas existentes han estirado estos límites tanto como sea posible (ya sea por costos o por problemas físicos/tecnológicos) por lo que no será posible comercializarlas de inmediato. V para I o viceversa.

Por ejemplo, en el LHC, la energía está limitada por el campo de flexión máximo que los imanes son capaces de producir, por lo que incluso acelerando un solo protón, no podrá empujarlo más allá de la energía nominal (actualmente 6,5 TeV). Por otro lado, no puede aumentar arbitrariamente la corriente, ya que los comportamientos colectivos de los haces pueden provocar inestabilidades y pérdidas en los haces. Además, debido a problemas de calidad de campo, el LHC ni siquiera puede aceptar partículas con una energía inferior a 450 GeV.

Entonces, básicamente, la cantidad de partículas que un acelerador puede aceptar es la de diseño. La mayoría de las veces, en una máquina en funcionamiento, no se puede aumentar fácilmente incluso renunciando a otra cosa (un contraejemplo es el linac completamente cargado de CTF3). Durante la fase de diseño, puede optimizarlo, ¡pero esto puede conducir a un diseño completamente diferente! Echa un vistazo a los reactores de fusión (experimentales): básicamente son aceleradores de muy baja energía y calidad (solo necesitan superar la barrera de Coulomb y las partículas se dispersan por todas partes) que, sin embargo, almacenan una gran cantidad de partículas. Sus diseños no comparten mucho con los aceleradores de alta energía.

No se puede aceptar menos de 450 GeV es una declaración fuerte. Los planes para una inyección de prueba a 225 GeV están en curso, ya que sería una parte importante para FCC: indico.cern.ch/event/662862/contributions/2712504
@bjorn Sí, estuve en esa reunión, en realidad hay un par de charlas mías :) Sin embargo, tal como estaban las cosas (y todavía lo están hoy, creo), inyectar por debajo de 450 GeV no es posible. Será necesario mucho tiempo de configuración y MD para demostrar una menor aceptación de energía.
ah, ¿así que no sucederá antes de LS2 entonces supongo...?
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