Energía de las partículas en el acelerador de partículas

Recientemente me encontré con algo y me sorprendió. Siempre pensé que se requiere una gran cantidad de energía para acelerar partículas en el acelerador en la física de partículas. Pero parece que no. La energía máxima de los haces de protones en el LHC ahora es de alrededor de 7 billones de voltios de electrones (TeV), que es solo como 0.00000121J. Entonces, la energía involucrada en los aceleradores de partículas no es tanta o me estoy perdiendo algo. Puede ser que dado que la masa de estas partículas es tan pequeña, su velocidad debe ser realmente alta para obtener tanta energía y puede ser que ese sea el gran problema.

¡7 TeV son más de 11 ergios! ¿7000 veces más que la masa de un protón no es mucho? En el momento del impacto, en cuanto a la energía, los protones son en su mayoría energía cinética. ¿Cómo se define "tanto"?
@CosmasZachos Creo que OP significa que la energía del LHC no es tan alta en comparación con otras escalas de energía en la naturaleza, por ejemplo, en esta lista (que también incluye el valor del LHC) aquí: en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(energy)
Del mismo modo, la energía de los superláseres tampoco es "tanta". El punto clave no es la cantidad absoluta de energía, sino su intensidad, la concentración en la pequeña cantidad de materia, como en el LHC, o en la pequeña ventana de volumen y tiempo, como la potencia del láser de los proyectos de fusión.
Imagine la energía necesaria para acelerar 1 g de protones. Necesitarías energía equivalente a la aniquilación de 2x3,5 kg de materia y antimateria. O fusión de unos 1000 kg de hidrógeno a helio, si no recuerdo mal.
En uno de sus libros, Sean Carroll menciona que la energía total de los 500 billones de protones es comparable a la de una "motora de locomotora en marcha".
Por favor, no mezcle la energía que necesita la máquina con la energía conseguida por las partículas aceleradas. (Además, como otros señalan, hay más para considerar).

Respuestas (3)

Sí, te estás olvidando de algo. Primero, 7 TeV es la energía de cada protón. ¡El haz del LHC contiene 300 billones de protones! En segundo lugar, los protones pierden energía continuamente a medida que irradian radiación de sincrotrón, por lo que debe inyectar energía continuamente para que sigan girando a la misma velocidad.

300 ⋅ 10 12 tiempos de partículas 0.00000121 j da 363 METRO j ...
"Segundo, los protones pierden energía continuamente [...] por lo que tienes que poner energía continuamente solo para que sigan girando a la misma velocidad". Y debe mantener los imanes energizados y el refrigerante para las partes superconductoras refrigeradas, etc. El costo de la energía es tan elevado que los operadores de los principales aceleradores llaman a las empresas eléctricas para informarles con anticipación cuándo van a encender la máquina en serio para que la compañía eléctrica pueda asegurarse de que tienen suficiente capacidad de reserva en línea para administrar la demanda (muy bien podrían traer una planta de energía adicional ).

Un acelerador de partículas no funciona con una partícula a la vez. En cualquier momento, habrá miles de millones de partículas distribuidas en un haz (generalmente con racimos en él). Debido a que están cargadas, las partículas en el haz representan una corriente . La energía eléctrica es (corriente x voltaje) y, como tal, el haz tiene suficiente fuerza para abrir agujeros en el tubo del haz y causar estragos en el equipo cercano si se sale de control.

De Wikipedia: "Durante el funcionamiento, la energía total almacenada en los imanes es de 10 GJ (2400 kilogramos de TNT) y la energía total transportada por los dos haces alcanza los 724 MJ (173 kilogramos de TNT)"

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