Füüsika õpetaja raamat Füüsika õpetaja raamat : (Prooton teeb ringe)

Prooton teeb ringe

Olulised suurused prootoni liikumise kirjeldamisel

Ringkiirendi 27 km pikkuses kiirekanalis sunnib kiirusega 299 792 455,3 m/s liikuvad prootonid ringe tegema kallutusmagnetite magnetväli. Kui suur on kiirekanalis tekitatava magnetvälja magnetinduktsioon?

Magnetväljas kallutab prootonit ringile Lorentzi jõud (FL). Selle võib arvutada ka kesktõmbekiirenduse ja Newtoni II seaduse järgi (FC).

[Need jõud võtame võrdseks – mitte sellepärast, et need oleks võrdsed jõud, vaid sellepärast, et see ongi sama jõud. Arvestades, et magnetväljas toimuvat peab vaatama väga ruumiliselt, on joonisest kindlasti palju abi.]

Rehkendus.

Tuleb arvestada, et nii suurel kiirusel käituvad osakesed relativistlikult. Kuigi seda ei peeta tänapäeval sisuliselt õigeks, on võimalik arvutada nagu kasvaks prootoni mass kiirenemisel (mpr – prootoni mass täiskiirusel, m0-pr – prootoni seisumass, γ – Lorentzi kordaja).

Lisaülesanne

Arvutus on siiski tublisti lihtsustatud. Kuidas kiirendid tegelikult töötavad ja mis kiirekanalis peale ringile kallutamise veel toimub?

LHC kallutusmagnetid võivad ametlikel andmetel tekitada magnetvälja kuni 8,3 T.