Prooton teeb ringe

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 (F_L). Selle võib arvutada ka kesktõmbekiirenduse ja Newtoni II seaduse järgi (F_C).

[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.]

Tuleb arvestada, et nii suurel kiirusel käituvad osakesed relativistlikult. Kuigi seda ei peeta tänapäeval sisuliselt õigeks, on võimalik arvutada nagu kasvaks prootoni mass kiirenemisel (m_pr – prootoni mass täiskiirusel, m_0-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.