Der Large Hadron Collider ist wahrscheinlich das berühmteste wissenschaftliche Experiment der Welt. Der 27 km lange ringförmige Teilchenbeschleuniger am Alpenrand erregte 2013 weltweit Aufmerksamkeit, als er die Existenz des Higgs-Boson-Teilchens nachwies. Dies half Physikern zu bestätigen, dass eine ihrer wichtigsten Theorien über die Funktionsweise des Universums korrekt war – ein großer Schritt für die Wissenschaft. Teilchenbeschleuniger haben aber auch einen großen Einfluss auf unser wirkliches Leben., Sogar Weihnachten wäre ohne sie nicht dasselbe.

Teilchenbeschleuniger beschleunigen die winzigen Bausteine der Materie, indem sie elektrische Felder verwenden, um sie auf hohe Geschwindigkeit/Energie zu beschleunigen. Diese elektrischen Felder sind das unsichtbare Kraftfeld, das durch geladene Objekte wie statische Elektrizität oder Hochspannungsgeräte erzeugt wird.

Diese Geräte wurden ursprünglich erfunden, um zu untersuchen, was passiert, wenn Partikel miteinander oder mit Zielen kollidieren. Diese Experimente ermöglichten es uns, die Teilchen selbst, die Welt um uns herum und die Kernphysik (das Studium des Atomkerns) zu verstehen., An sich war dieses Wissen entscheidend für die Entwicklung vieler Technologien wie MRT-Scanner in Krankenhäusern und Kernkraftwerken.

Es gibt auch mittelgroße Beschleuniger, die intensives Licht oder Neutronen erzeugen, damit Physiker, Biologen und Pharmakologen Materialien, Viren, Proteine und Medikamente untersuchen können, was zu unzähligen Nobelpreisen und neuen Medikamenten und Impfstoffen führt., Sie werden sogar von Schokoladen-und Eiscrememaschinen verwendet, um zu untersuchen, wie man mit Röntgenstrahlen die schmackhaftesten Produkte herstellt, um die Bildung verschiedener Kristallstrukturen zu untersuchen und eisige oder kalkhaltige Teile zu vermeiden.

Die häufigste Art von Teilchenbeschleunigern sind jedoch nicht die großen 27-km-Riesen, sondern die kleinen industriellen und medizinischen Beschleuniger, die überall um uns herum sind.

Krebsbehandlung

Teilchenbeschleuniger spielen im modernen Gesundheitswesen eine wichtige Rolle., Die in PET-Scannern verwendeten Isotope werden normalerweise in einem Teilchenbeschleuniger hergestellt, und beschleunigte Elektronen werden auf Ziele abgefeuert, um Röntgenstrahlen für Strahlentherapie und Bildgebung zu erzeugen. In Großbritannien baut der NHS zwei spezielle Strahlentherapiezentren in Manchester Christie und den Krankenhäusern des University College London, die Protonen anstelle von Elektronen für die Strahlentherapie verwenden, die gezieltere Strahlendosen mit geringerem Risiko für das umgebende Gewebe ermöglichen.,

Verhinderung von Terroranschlägen

Die gleichen Röntgenquellen wie in der Strahlentherapie werden häufig auch verwendet, um die Sicherheit in Häfen und Flughäfen zu erhöhen. Die Technologie kann zum Scannen von Fracht verwendet werden, um sicherzustellen, dass nichts in das Land geschmuggelt wird. Aufgrund der Größe der meisten Ladung wird ein Teilchenbeschleuniger benötigt, um die erforderlichen hochenergetischen Röntgenstrahlen zu erzeugen. Durch die Verwendung von zwei verschiedenen Röntgenenergien können wir sogar zwischen verschiedenen Materialien unterscheiden (ähnliches Scannen kann auch mit Neutronen durchgeführt werden)., Eine neue Generation dieser Scanner kann auch in der Lage sein, Emissionen von Arzneimitteln oder Sprengstoffen zu identifizieren, wenn sie mit Röntgenstrahlen behandelt werden.

Schutz der Umwelt

Die Röntgenstrahlen von Teilchenbeschleunigern haben auch den praktischen Nebeneffekt, Bakterien und Insekten abzutöten, und dies hat dazu geführt, dass sie zur Sterilisation von Geräten und zur Behandlung von Tabak, Getreide oder Gewürzen verwendet wurden, um Insekten abzutöten und so Abfall zu reduzieren. Sie können auch zum Abbau von Schadstoffen im Abwasser oder Rauchgasen zum Schutz der Umwelt eingesetzt werden.

Die Herstellung von Mobiltelefonen

Elektronen oder Röntgenstrahlen, die von Teilchenbeschleunigern erzeugt werden, haben auch viele industrielle Anwendungen. Sie können verwendet werden, um bestimmte Moleküle in Farbe oder Verbundfasern zu aktivieren, um es schneller trocknen zu lassen, dieses Verfahren – genannt Härtung-wird häufig im Getreideboxdruck oder bei der Herstellung von Flugzeugteilen verwendet. Ohne sie bräuchten Unternehmen riesige Lagerhäuser, um Dinge zu lagern, während sie ausgetrocknet sind., Sie können auch verwendet werden, um die Farbe von Edelsteinen zu ändern, zum Beispiel verwandelt ein Beschleuniger den natürlich farblosen oder braunen Topas in die schöne blaue Farbe, die normalerweise damit verbunden ist. Teilchenbeschleuniger werden auch verwendet, um Ionen in Halbleiter zu implantieren, um ihr Verhalten in der Elektronik, wie z. B. Mobiltelefonchips, anzupassen.

Eine gängige Verwendung für Teilchenbeschleuniger ist die Vernetzung, bei der die Partikel verwendet werden, um Polymerketten in einem Material zu brechen, so dass sie in einer stärkeren Konfiguration rekombinieren., Dies wird häufig verwendet, um den Kunststoff in elektrischen Kabeln hitzebeständig zu machen oder Schrumpffolie zu machen, um Ihren Weihnachtstruthahn frisch zu halten. Der Kunststoff wird gedehnt und dann in einen Elektronenstrahl gelegt, so dass er beim Erhitzen wieder auf seine ursprüngliche Größe schrumpft. Dies bietet eine starke und enge Verpackung und schützt Ihren Truthahn vor bösen Bakterien.