Billige skrivebordsmaskiner skal afløse Large Hadron Collider
Når der ikke er råd til fysikkens gigantmaskiner, så må forskerne finde på nogen andre, der er billigere. Det næste bliver partikelacceleratorer til skrivebordet.
Large Hadron Collider (LHC) skal prøve at genskabe partikeltilstande, som ikke er set magen til i milliarder af år. Det sker ved at accelerere bundter af protoner gennem en 27 kilometer underjordisk ring af supermagneter for til sidst at smadre dem ind i andre protonbundter, der kommer den modsatte vej rundt i ringen. Men for at give protonerne den rette fart, skal de accelereres rundt i ringen 17 millioner gange. Det kræver energi som en provinsby, før protonerne når op på de vanvittige 7000 GeV, lige før de skal smadres. LHC-maskinen har taget 20 år at bygge og kostet den runde sum af 45 milliarder kroner. (Foto: Wikipedia)
Tema
Læs også
-
Overophedning af partikelaccelerator var frygtet af forskere
-
Ny teori om tyngdekraften: Universet og rumtiden opstod ved selvorganisering
-
Defekt transformator gjorde partikelaccelerator én grad for varm
Læs mere om
Dokumentation
Verdens største, dyreste og mest ekstreme fysikeksperiment, supermaskinen Large Hadron Collider (LHC), der er opført hos CERN i Schweiz, bliver måske den sidste supermaskine af sin art. Der er nemlig afløsere i støbeskeen, som ser ud til at blive meget mindre og meget billigere.
For selv om vi endnu venter at se resultaterne fra de partikeltilstande, som LHC vil skabe, og som ikke er set magen til i milliarder af år, er der en endnu større superaccelerator på tegnebordet. Den hedder International Linear Collider, men er så dyr, at afstanden fra tankespind til håndgribelig hardware kunne blive for stor - selv i opgangstider.
De økonomiske realiteter har derfor tvunget forskerne til at rette projektørlyset imod et helt andet funktionsprincip. En metode, der kan bringe den voldsomme partikelacceleration ned på skrivebordsniveau og til mere rimelige fysiklokalepriser.
Ideen opstod i 1979 hos de to fysikere John Dawson og Toshiki Tajima fra University of Los Angeles og University of Texas, skriver magasinet New Scientist.
Den går i korthed ud på at skyde laserstråler igennem en gassky, der er opvarmet til plasma. Plasmatilstanden sikrer, at protoner og elektroner ikke længere er bundet til hinanden, men svæver frit. Og når laserstrålen så maser sig igennem, skubber den de lette elektroner til side, mens de tunge kerner bliver hængende.
Så snart laserstrålen slukkes, svinger elektronerne tilbage - og overskyder lidt. De svinger frem og tilbage, indtil de til sidst falder til hvile i deres oprindelige ligevægt. Det er altså en dæmpet bølgebevægelse.
Hvis laseren nu tændes igen på de helt rigtige tidspunkter, vil bølgebevægelsen af elektroner forstærkes i stadig højere energiniveauer, mens de suser frem og tilbage omkring ligevægtspunktet.
Princippet kaldes en plasma-baseret accelerator, og der findes allerede et forskningscenter i Californien for studier i den slags, LOASIS (Lasers, Optical Accelerator Systems Integrated Studies, se link nederst).
Energiniveauerne er stadig små i forhold til LHC, men teknologien er i hastig udvikling.
Grænsen på 1 GeV er krydset
Det svære ved dette accelerationsprincip er at styre energiniveauet, så det bliver veldefineret og ikke kun bliver en ujævn fordeling af elektroner med alle mulige energiniveauer. Det problem blev løst i 2004, da elektronbølgen blev så stor, at bølgen populært sagt "var ved at knække", omtrent som bølgeslaget i strandkanten. I den tilstand er elektronernes energier ensartede og veldefinerede.
Omtrent samtidig krydsede man 1 GeV grænsen, hvor der kan skabes nyttig røntgenstråling som et biprodukt. Og det fik en vifte af forskere fra mange andre forskningsgrene til at melde sig med projekter, der skulle bestråles.
Men der er stadig et stykke vej op til 250 GeV, som er den grænse, partikelfysikerne finder interessant. Når man kommer over det energiniveau, er man i de ukendte opdagelsers land.
Man kan snyde lidt ved at anbringe en konventionel accelerator foran plasma-acceleratoren. Den slags forsøg er der flere af. De er naturligvis dyrere, men dog stadig langt billigere end den ekstreme LHC-maskine i Schweiz.
Fremtidsperspektivet for skrivebordsacceleration med laser og plasma ligger i, at denne teknologi er meget billig. Men der skal nye ideer og en helt anden tankegang til den nødvendige produktudvikling. Måske en kraftigere laser, måske et flertrinssystem, hvis det er muligt.
En række håbefulde forskningsprojekter søger nu om pengebevillinger fra Barack Obamas nye statsadministration, som allerede står i gæld og finansielle problemer til halsen.
Det amerikanske energiministerium tager stilling til forskningsbevillingerne om to måneder, i marts 2009.
