Hallo jora52,
der Link von galileo ist zwar wirklich anschaulich, aber doch eher in den Augen von Physikern und Ingenieuren
. So wie Du Deine Fragen gestellt hast, vermute ich mal, das Du mit Technik dieser Art, nicht gerade beruflich zu tun hast?
Auf der Seite 8 von Galileo’s Link, oben, findest Du eine Abbildung, die erklärt was ein eV ist(in der Physik bedeutet das nicht ‚eingetragener Verein‘ sondern Elektronenvolt).
Nun, ein Volt Spannung zu erzeugen ist ganz einfach und man kann sogar dranpacken ohne was zu merken. Bei den Energien die man in den großen Teilchenbeschleunigern erreichen möchte, so auch im LHC, ist das schon deutlich schwieriger. Das Prinzip bleibt aber das Gleiche. Man will ein, nein ganz viele, geladene Teilchen beschleunigen (ungeladene, neutrale Teilchen, lassen sich auf diese Art erst gar nicht beschleunigen)
Bis etwa 300000 V Spannung zwischen den beiden Platten aus der Abbildung, kann man das auch noch gerade eben so, mit einem Aufbau wie er in der Abbildung symbolisch dargestellt wird. Darüber hinaus bekommt man schnell immer größere Probleme mit der Isolation solch hoher Spannungen.
Der Ausweg aus diesem Problem: Beschleuniger. Die machen eigentlich nichts anderes als es auch zwischen diesen beiden Platten geschieht, nur ganz oft hintereinander. Man muß also nicht 1.000.000.000.000.000 Volt zwischen zwei Platten beherrschen, es ‚genügt‘ z.B. 100.000 Volt 1.000.000.000 mal hintereinander zu durchlaufen um ähnlich viel Energie aufzunehmen.
Technisch wird das recht kunstvoll gelöst, indem man diese ‚Platten‘ (beim LHC sind da riesige Magnete) um das Beschleunigungsrohr herum anordnet (die Teilchen sollen ja auch nicht jedesmal auf die nächste Platte knallen, sondern immer schneller weiter fliegen) und sie immer im richtigen Moment ein und ausschaltet, immer dann, wenn gerade ein solches elektrisch geladenes Teilchen vorbeikommt, sozusagen.
Ein einziges Teilchen ist natürlich ein bischen mickrig, also ionisiert man viele (man nimmt den Atomen je ein Elektron weg, dann ist es nicht mehr elektrisch neutral und kann beschleunigt werden) und schickt sie auf die Reise. Nun haben aber die Platten, zwischen denen sich das einzelne Teilchen immer gut beschleunigen ließ, ein Problem. Wann sollen sie ein und wann ausschalten, wenn dauernd irgendwelche geladenen Teilchen vorbeikommen? Ganz einfach, wie beim öffentlichen Nahverkehr. Wer nicht rechtzeitig an Ort und Stelle ist, dem fährt der Bus weg. Die Teilchen, die nicht rechtzeitig an einem bestimmten Punkt im Beschleunigerrohr sind, werden nicht mitbeschleunigt, und müssen sozusagen auf die nächste Beschleunigungswelle warten. Das ist der Grund, warum die in ‚Paketen‘ ankommen.
Oben hatte ich geschrieben 1.000.000.000 mal hintereinander. Man baut nun nicht eine Milliarde solcher 'Platten' hintereinander, sondern viel weniger, aber bei dieser Art von Beschleunigern im Kreis oder Ring und dann können die geladenen Teilchen mehrmals an den selben 'Platten' vorbei kommen und werden genau so beschleunigt als wären es tatsächlich einige Milliarden Platten hintereinander.
Das ganze ist natürlich in Wahrheit erheblich komplizierter, aber das macht nix, Du willst ja schließlich keinen bauen.
Das eigentliche Prinzip ist bei allen Beschleunigern so ziemlich das gleiche.
Herzliche Grüße
MAC
