Cómo construir un acelerador de partículas

Un betatron de 2.3 MeV difícilmente sería barato. Incluso el sistema de vacío (necesitaría un muy buen vacío) sería un desafío, las fuentes de alimentación pulsadas serían desalentadoras, e incluso si tuviera sus electrones hasta 2.3 MeV, le costaría mucho extraerlos. Podría colocar un objetivo interno si todo lo que quiere hacer es irradiarse con rayos X. (No recomendado). ¿Por qué 2,3 MeV, de todos modos?

Déjame ver: el radio orbital de un electrón de 2,3 MeV en un campo de 1 kG sería de aproximadamente 9,2 cm, no demasiado grande; podrías hacer un electroimán de 1 kg de ese tamaño con bastante facilidad; necesitaría un buen torno de metal grande para recortar los bordes de las puntas de los postes para hacer el campo del borde derecho, luego use una bomba de vacío mecánica para llegar a donde las criobombas de grafito comenzarían a ser efectivas … necesitaría una fuente de electrones en el interior el vacío, tal vez una vieja pistola de un CRT … pero la inyección en la órbita inicial requeriría algún tipo de “pateador” …

No, demasiado trabajo. ¿Por qué 2.3 MeV, nuevamente?

Depende de qué tipo de partículas desea acelerar. Si son electrones, es posible que ya tenga uno en el ático o en el sótano. ¿Tienes un viejo televisor CRT? El tubo de imagen es un acelerador lineal que es un tipo de acelerador de partículas. Utiliza alto voltaje para acelerar los electrones desde la pistola de electrones a la pantalla. Puedes hacer algunos experimentos interesantes con él, incluyendo observar cómo un campo magnético desvía un haz de electrones. Si se trata de un conjunto de colores, también puede bombardear la máscara de sombra con electrones y producir rayos X y otros fenómenos. Los televisores CRT a color generalmente tienen un potencial acelerador de más de 25,000 voltios y, si eres bueno con la electrónica, puedes aumentarlo aún más. Incluso puede quemar agujeros en el fósforo y, en última instancia, en el vidrio apagando el escaneo. Ten cuidado. Los voltajes son peligrosos y pueden ser mortales y los rayos X producen aún más.

Puede probar http://www.cern.ch , han abierto todas las tecnologías para construir colisionadores de partículas. ¡Y si pregunta por el precio, no puede pagarlo!

EDITAR:

Estoy totalmente de acuerdo con la respuesta de David y me gustaría agregar que betatron es una tecnología relativamente antigua hoy en día. La investigación de vanguardia es sobre reactores de fusión basados ​​en confinamiento magnético. Y la investigación de glasma en colisionadores de iones pesados.

Los colisionadores usan fuertes campos magnéticos para contener iones que pueden afectar el comportamiento de la materia. Los campos magnéticos se crean con superconductores y el calor resultante de las reacciones de fusión y colisiones limita el confinamiento de la materia a largo plazo de manera eficiente.

Si puede pensar en un mejor diseño, ¿qué tal usar micro agujeros negros para separar y envolver el espacio-tiempo para el glasma? Puede requerir una tela de micro agujeros negros que contenga efectivamente calor y plasma de quark-gluon (glasma) en el toro. Puede buscar los cálculos necesarios para el diámetro efectivo de la micro singularidad de google. ¡Cómo debería contener esta tela es otra pregunta que sería interesante considerar!

Al principio solo sugiero jugar con las ideas en tu cabeza, sabes que tu cerebro es el mejor simulador de colisionadores del mundo y publica cualquier pregunta a tus maestros y quora que se te ocurra.

Le recomendaría que construya conocimientos teóricos de física y matemáticas. La física se trata de sobrecargar las fuerzas y energías para que los descubrimientos sucedan y las matemáticas le proporcionan el marco y las posibilidades para tales descubrimientos.

Hola, construí uno con mi equipo de estudiantes de ingeniería mecánica como se muestra aquí: grupo EGE | Investigación | Acelerador de electrones – Universidad de Concordia – Montreal, Canadá

Fue un proyecto divertido y desafiante pero definitivamente repetible con muchas áreas para mejorar. El problema más prohibitivo fue el costo. Nuestro sistema de vacío era bastante costoso y en total nuestro proyecto llegó a más de $ 20k. CANALLA. Obtuvimos ofertas en muchas partes y también tomamos prestadas algunas (como nuestra bomba de vacío). El precio sería lo más difícil de superar, creo que aparte de cualquier problema de seguridad.

¡Buena suerte!

Me temo que esta sería una gran empresa y las instrucciones detalladas sin duda serían demasiado grandes para caber en este espacio. En general: necesitaría un imán grande y una fuente de energía capaz de suministrar grandes corrientes de alta frecuencia. Y una cámara de vacío para la viga de aceleración.

Tenía varios cuando era más joven. Se llamaron amplificadores de tubos de vacío y tubos de televisión analógica. Pero estarían más allá de mi capacidad de construir en un laboratorio casero.

PD: Hubo una controversia sobre las radiografías espurias arrojadas por electrones acelerados que golpean metales en tubos de televisión analógica. Esa fue una de las razones por las que no se suponía que debíamos sentarnos demasiado cerca de un televisor. Pero la gente no habló de los monitores de computadora analógicos de escritorio de esa manera.

Podrías comenzar aquí: el ciclotrón de bricolaje