Warum sind die Partikel im LHC so langsam?

[Namenloser]

Sorry für die dumme Frage :stupid:

Ich habe mich vor einiger Zeit durchgerungen, Twitter beizutreten und verfolge dort unter anderem CERN. Dort wird immer darüber berichtet, wenn die Partikel einzelne Stationen passieren. Ich bin darüber etwas verwundert: Sollen die Partikel im LHC nicht auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden? Dass es lange dauert, bis die Endgeschwindigkeit erreicht wird, ist klar, aber die paar Partikel haben doch kaum Masse - es kann doch nicht SO lange dauern: Ein Auto ist schließlich tonnenschwer und braucht für 100 km/h in der Regel nur ein paar Sekunden.

Warum brauchen die Partikel dann mehrere Stunden von einer Station zur anderen?

[Medium]

Was genau ist jetzt das Problem?
1) Die Partikel brauchen lange um auf ihre Sollgeschwindigkeit zu kommen
2) Sie brauchen lange zwischen Stationen

[Namenloser]

Zitat:

Zitat von Medium

Was genau ist jetzt das Problem?

Ein Problem gibt es nicht, ich frage mich nur, warum die Partikel so lange zwischen den Stationen brauchen. Der LHC ist laut Wikipedia doch "nur" 27km lang. So ein paar Partikel sollten sich doch eigentlich recht schnell beschleunigen lassen - vor allem wenn das Ziel ist, annähernd Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.

[Mithrandir]

Zur Beschleunigung sagt das Wiki:

Zitat:

Zuerst werden die Protonen in einem Linearbeschleuniger auf eine Energie von 50 MeV gebracht. Danach werden sie mittels der bereits vor dem Bau des LHC existierenden Ringe des Proton Synchrotron Booster, des Proton Synchrotron und des Super Proton Synchrotron auf 450 GeV beschleunigt, bis sie schließlich in den Hauptring des LHC eingefädelt werden und dort ihre endgültige Energie von 7 TeV erreichen. Die Beschleunigung der Protonen erfolgt nach dem Synchrotronprinzip durch ein hochfrequentes elektrisches Wechselfeld und dauert etwa 20 Minuten

Wie kommst du auf Stunden? :gruebel:

[Nikolas]

Zitat:

Partikel haben doch kaum Masse

Das ist das zentrale Problem. Wovon du redest, ist die Ruhemasse eines Teilchens. Wird das Teilchen beschleunigt, nimmt seine Masse mit der Geschwindigkeit zu. Die erhöhte Masse muss dann bei der weiteren Beschleunigung zusätzlich beschnleunigt werden.
Es wird also immer schwieriger, die Teilchen zu beschleunigen, je schneller sie sind. Wenn sich die Geschwindigkeit der Lichgeschwindigkeit annähert, geht die Masse gegen unendlich, es ist somit unmöglich, dass eines der beschleunigten Teilchen jemals Lichtgeschwindigkeit erreicht.

[Namenloser]

Zitat:

Zitat von Daniel G

Wie kommst du auf Stunden? :gruebel:

Twitter-Log:

Zitat:

19:23 CERN: Beam has passed point 5 (the CMS experiment) and arrived at point 6.
[...]
20:27 CERN: Beam has just arrived at Point 7 - just three more sectors to go!

Zitat:

Zitat von Nikolas

Zitat:

Partikel haben doch kaum Masse

Das ist das zentrale Problem. Wovon du redest, ist die Ruhemasse eines Teilchens. Wird das Teilchen beschleunigt, nimmt seine Masse mit der Geschwindigkeit zu. Die erhöhte Masse muss dann bei der weiteren Beschleunigung zusätzlich beschnleunigt werden.
Es wird also immer schwieriger, die Teilchen zu beschleunigen, je schneller sie sind. Wenn sich die Geschwindigkeit der Lichgeschwindigkeit annähert, geht die Masse gegen unendlich, es ist somit unmöglich, dass eines der beschleunigten Teilchen jemals Lichtgeschwindigkeit erreicht.

Das ist mir bewusst, aber dieser Effekt dürfte doch bei den anscheinend langsamen Geschwindigkeiten kaum eine Rolle spielen.

Neuester Tweet übrigens:

Zitat:

Beam 1 has made more than 500 turns of the LHC. The beam orbit is improving fast.

Vielleicht haben sie den LHC auch einfach erst sehr langsam anlaufen lassen.

Edit: Übrigens, wie groß wird die Masse eines Teilchens am Ende sein?

[himitsu]

Zu bedenken ist auch, daß die Teilchen 'ne "Menge" an Energie aufnehmen müssen und diese ihnen "geordnet/gerichtet" zuzuführen dauert auch etwas.

Von "Beam is at point 8 - two sectors to go!" bis "Beam has just arrived at Point 7" waren es nur knapp 4 Minuten, wenn ich mich richtig erinnere.

Und wenn ich das richtig verstanden hab, dann gibt es in dem 27 km-Ring mehrere "Bahnen" ... vomöglich meinen die mit "Station" die unterschiedlichen Module/Bahnen?

[Medium]

Zitat:

Zitat von NamenLozer

Zitat:

Zitat von Medium

Was genau ist jetzt das Problem?

Ein Problem gibt es nicht, ich frage mich nur, warum die Partikel so lange zwischen den Stationen brauchen. Der LHC ist laut Wikipedia doch "nur" 27km lang. So ein paar Partikel sollten sich doch eigentlich recht schnell beschleunigen lassen - vor allem wenn das Ziel ist, annähernd Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.

Naja, du würfelst wieder die zwei Dinge zusammen ;). Es ist ein Unterschied ob sich die Teilchen schnell beschleunigen lassen, oder ob sie nachher schnell sind - das wollte ich mit meinem Nachfragen genauer haben. Weil wie schnell sie sich beschleunigen lassen hat ja erstmal nichts mit der Endgeschwindigkeit selbst zu tun, nur damit wie schnell diese erreicht ist.

Ich hab irgendwo mal gelesen (kann sogar auch die Wikipedia gewesen sein), dass nachher ein Teilchen den gesamten Ring in einer Sekunde mehrere hundert oder tausend Mal passiert. Jetzt ist die Frage noch wie so Detektoren arbeiten. Bei manchen ist es sicherlich nötig, dass ein Teilchen mit einem anderen wechselwirken muss, und das will dann ja auch erstmal getroffen werden. Das ist aber nur eine Spekulation. Zudem dauern die Auswertungen der Detektorergebnisse Stunden bis Tage bis Jahre - möglicherweise musste erstmal sicher gestellt werden dass da wirklich was am nächsten Gerät passiert ist, bevor man das mitteilt.


Das Problem der Beschleunigung hat himi ja schon ganz gut erklärt. Wie viel Masse bzw. Energie dabei in so ein kleines Ding geht lässt sich berechnen.

[Namenloser]

Zitat:

Zitat von Medium

Zitat:

Zitat von NamenLozer

Zitat:

Zitat von Medium

Was genau ist jetzt das Problem?

Ein Problem gibt es nicht, ich frage mich nur, warum die Partikel so lange zwischen den Stationen brauchen. Der LHC ist laut Wikipedia doch "nur" 27km lang. So ein paar Partikel sollten sich doch eigentlich recht schnell beschleunigen lassen - vor allem wenn das Ziel ist, annähernd Lichtgeschwindigkeit zu erreichen.

Naja, du würfelst wieder die zwei Dinge zusammen ;). Es ist ein Unterschied ob sich die Teilchen schnell beschleunigen lassen, oder ob sie nachher schnell sind - das wollte ich mit meinem Nachfragen genauer haben. Weil wie schnell sie sich beschleunigen lassen hat ja erstmal nichts mit der Endgeschwindigkeit selbst zu tun, nur damit wie schnell diese erreicht ist.

Ach, jetzt dreh mir doch nicht immer das Wort im Munde um :P
Bei einer Beschleunigung, die groß genug ist, um ein Teilchen in annehmbarer Zeit auf ca. 300 000km/s zu beschleunigen, würde man doch erwarten, dass zumindest ein paar tausend km/h schon recht kurz nach dem Start erreicht werden. Da der LHC nur 27 km lang ist, müsste das Teilchen schon bei nur 1000km/h den LHC pro Stunde doch zigmal durchlaufen.

Aber vielleicht ist mit "Point" bzw. "Sector" wirklich etwas anderes gemeint.

[Medium]

Ich mag nur präzise sein :mrgreen: