Οι φυσικοί ρωτούν:Μπορούμε να κάνουμε έναν συνεργάτη σωματιδίων πιο ενεργειακά αποδοτικό;
Οι κολοκυθάκια των σωματιδίων είναι ισχυρά μηχανήματα που σπάζουν τα σωματίδια μαζί σε υψηλές ενέργειες για να μελετήσουν τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία της ύλης. Ωστόσο, καταναλώνουν επίσης πολλή ενέργεια. Για παράδειγμα, ο μεγάλος συνεργάτης Hadron (LHC) στο CERN χρησιμοποιεί περίπου 1,2 terawatt ώρες ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, το οποίο αρκεί για να τροφοδοτήσει μια μικρή πόλη.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να γίνουν οι συλλέκτες σωματιδίων πιο ενεργειακά αποδοτικά. Ένας τρόπος είναι να χρησιμοποιηθούν υπεραγωγικοί μαγνήτες. Οι υπεραγωγικοί μαγνήτες είναι κατασκευασμένοι από υλικά που διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς αντίσταση σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να παράγουν πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία χωρίς να χρησιμοποιούν πολλή ενέργεια.
Ένας άλλος τρόπος για να καταστούν οι συγκολλητές σωματιδίων πιο ενεργειακά αποδοτικά είναι η χρήση ενεργειακά αποδοτικών ανιχνευτών σωματιδίων. Οι ανιχνευτές σωματιδίων χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των σωματιδίων που παράγονται σε συγκρούσεις. Ορισμένοι ανιχνευτές σωματιδίων είναι πιο ενεργειακά αποδοτικοί από τους άλλους και η χρήση των πιο αποτελεσματικών ανιχνευτών μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας ενός κολλέα σωματιδίων.
Τέλος, οι συλλέκτες σωματιδίων μπορούν να γίνουν πιο ενεργειακά αποδοτικοί, μειώνοντας τον αριθμό των συγκρούσεων που συμβαίνουν στο μηχάνημα. Αυτό μπορεί να γίνει με τη μείωση του αριθμού των σωματιδίων που κυκλοφορούν στον επιταχυνόμενο ή αυξάνοντας την απόσταση μεταξύ των σωματιδίων.
Χρησιμοποιώντας αυτές τις τεχνικές, είναι δυνατόν να καταστήσουν τα σωματίδια πιο ενεργειακά αποδοτικά χωρίς να θυσιάζουν την απόδοσή τους. Αυτός είναι ένας σημαντικός στόχος, καθώς οι συλλέκτες σωματιδίων είναι βασικά εργαλεία για τη μελέτη του θεμελιώδους φύσης της ύλης.
Εδώ είναι μερικά συγκεκριμένα παραδείγματα για τον τρόπο με τον οποίο οι συλλέκτες σωματιδίων έχουν γίνει πιο ενεργειακά αποδοτικά:
* Το LHC χρησιμοποιεί υπεραγωγικούς μαγνήτες για να δημιουργήσει τα μαγνητικά πεδία του. Αυτοί οι μαγνήτες είναι κατασκευασμένοι από ένα υλικό που ονομάζεται Niobium-Titanium, το οποίο γίνεται υπεραγωγικό σε θερμοκρασία περίπου 9,2 Kelvin. Οι μαγνήτες του LHC ψύχονται σε αυτή τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας υγρό ήλιο.
* Το LHC χρησιμοποιεί επίσης ενεργειακά αποδοτικούς ανιχνευτές σωματιδίων. Ένας από τους σημαντικότερους ανιχνευτές είναι ο ανιχνευτής Atlas, ο οποίος αποτελείται από μια σειρά από στρώματα διαφορετικών υλικών. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των σωματιδίων που παράγονται σε συγκρούσεις και έχουν σχεδιαστεί για να είναι όσο το δυνατόν πιο ενεργειακά αποδοτικά.
* Το LHC έχει σχεδιαστεί για να μειώσει τον αριθμό των συγκρούσεων που συμβαίνουν στο μηχάνημα. Αυτό γίνεται με τη μείωση του αριθμού των πρωτονίων που κυκλοφορούν στον επιταχυνόμενο και αυξάνοντας την απόσταση μεταξύ των πρωτονίων.
Ως αποτέλεσμα αυτών των προσπαθειών, το LHC είναι ένας από τους πιο ενεργειακά αποδοτικούς συλλέκτες σωματιδίων στον κόσμο. Χρησιμοποιεί περίπου 1,2 terawatt ώρες ηλεκτρικής ενέργειας ανά έτος, που είναι περίπου η ίδια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται από μια μικρή πόλη.
