Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda (LHC) protonların hızlandırılması için gereken süper iletken mıknatıslar hangi sıcaklıkta çalışır?
A) Oda sıcaklığı (25°C)
B) -80°C
C) -196°C
D) -271°C (mutlak sıfıra yakın)
Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), dünyanın en büyük ve en güçlü parçacık hızlandırıcısıdır. İçinde protonlar ışık hızına yakın hızlarda hareket ederler. Bu protonları yörüngede tutmak ve yönlendirmek için çok güçlü manyetik alanlara ihtiyaç vardır. Bu manyetik alanlar, süper iletken mıknatıslar kullanılarak elde edilir.
- Süper İletkenlik: Süper iletkenlik, bazı malzemelerin çok düşük sıcaklıklarda elektrik akımını hiç direnç göstermeden iletebilme özelliğidir. Bu, çok güçlü manyetik alanlar oluşturmak için büyük akımların kullanılmasını sağlar.
- Neden Düşük Sıcaklık? Süper iletkenlik özelliği, malzemelerin kritik bir sıcaklığın altına soğutulmasıyla ortaya çıkar. LHC'deki mıknatıslarda kullanılan süper iletken malzemeler için bu kritik sıcaklık çok düşüktür.
- Soğutma Sistemi: LHC'deki mıknatıslar, sıvı helyum kullanılarak soğutulur. Sıvı helyum, kaynama noktası yaklaşık -269°C olan çok soğuk bir sıvıdır.
- Çalışma Sıcaklığı: LHC'deki süper iletken mıknatıslar, yaklaşık 1.9 Kelvin'de çalışır. Kelvin, mutlak sıcaklık birimidir ve 0 Kelvin mutlak sıfır olarak tanımlanır. 1.9 Kelvin, yaklaşık -271°C'ye karşılık gelir.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Oda sıcaklığı (25°C): Süper iletkenlik için çok yüksek.
- B) -80°C: Hala süper iletkenlik için yeterince düşük değil.
- C) -196°C: Sıvı azotun kaynama noktası, ancak LHC mıknatısları için yeterince soğuk değil.
- D) -271°C (mutlak sıfıra yakın): LHC'deki süper iletken mıknatısların çalışma sıcaklığına en yakın değer.
Bu nedenle, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki süper iletken mıknatıslar mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta, yani -271°C civarında çalışır.
Cevap D seçeneğidir.
