Es una colisión de protones (colisiones como en el LHC) visible para el ojo humano?

Question

Yo tenía curiosidad de saber si una colisión de protones es visible para el ojo humano.

(Esto puede sonar como una realidad básica de la pregunta y perdona mi si lo es. Yo soy muy inexperto en la Física y sólo quería una respuesta a mi curiosidad)

Answer 1

Esto realmente es una muy buena pregunta. (Y yo no soy una de esas personas que insiste en que no hay tal cosa como una pregunta tonta; yo creo que no debemos avergonzarnos a que hagan preguntas tontas. De todos modos, esto no es una pregunta tonta.)

Como ustedes saben, las colisiones entre dos protones (como el LHC normalmente lo hace) puede producir muchos tipos diferentes de partículas, algunas de las cuales son bosones de Higgs, pero la mayoría de los que están más familiarizados. Los fotones son sin duda uno de los tipos familiares de las partículas que se crean, y desde que los seres humanos pueden ver los fotones, es al menos posible, en principio, para que podamos ser capaces de ver el destello de luz que resultados. La pregunta es si esa luz es lo suficientemente brillante y tiene el derecho "de color" por lo que pudimos ver.

Ahora, el "color" tiene que ver con la energía de los fotones. La unidad preferida de energía para la física de partículas es el electrón-voltio (eV), y en estas unidades, vemos que los fotones con energías entre 1,65 y 3.27 eV. Tan sólo si un fotón producido por la colisión protón-protón tiene una energía en el rango podríamos incluso la posibilidad de ver. El LHC está diseñado para colisionar protones con energías por un total de 14 TeV (equivalente a us $1,4 \times 10^{13}$ eV, o 14 millones de millones de eV), y la mayoría (pero no todas) de las partículas que resultan de la colisión se han comparable energías. Por lo que podemos esperar que la mayoría de los fotones producidos por los conflictos tienen energías de más de un millón de veces demasiado grande para que nosotros los veamos. Que puede suceder, pero van a ser muy raro. Así que ese es el color; lo que sobre de brillo? Bueno, en esos casos raros, vamos a conseguir uno o incluso dos fotones producidos con el derecho de la energía para que podamos ver. Y este enlace sugiere que necesitaríamos cinco a nueve de ellos de un solo evento. Por lo que sería muy poco probable que una sola colisión para ello; que en general no van a ser lo suficientemente brillante.

Por otro lado, estos son sólo los directos de los resultados de las colisiones protón-protón. Colisiones de alta energía-como esto suele producir duchas de otras partículas tan pronto como los productos de la colisión entrar en alguna materia (como un ojo). Es como una bola de bolos golpear un montón de alfileres. La energía de la pelota es distribuida a los pines, cada uno de los cuales se mueve a bajas energías, y pueden golpear a otros las cosas que se mueven en incluso a bajas energías, y así sucesivamente. De modo que tal cosa iba a volcar una gran cantidad de energía en su ojo, mucho de lo que sería en forma de luz visible. Y esto no es sólo posible, es sumamente probable. Por supuesto, las muchas cosas que se producen en una partícula de ducha incluyen diversas formas de radiación que matar a un humano con bastante rapidez si que los humanos fueron expuestos a la totalidad de la energía del LHC. Pero en principio, sí, el ojo humano puede percibir los resultados de una sola colisión protón-protón.

Un tema relacionado es el de rayos cósmicos fenómeno visual, en la que los astronautas pueden ver destellos de luz, que presumiblemente debido a un individuo de rayos cósmicos de las partículas que interactúan con sus ojos. Una relativamente reciente estudio (detrás de un paywall) sugirió que los protones producir una lluvia de partículas, incluyendo los fotones visibles, dentro de las diferentes estructuras del ojo. Los autores sugieren que el más pesado de los rayos cósmicos puede estimular directamente la retina misma. También hay un pequeño y agradable (gratis) resumen del estudio aquí.

Answer 2

Todo depende de tu definición de lo visible.

Primaria de colisiones de partículas se han hecho visibles desde el momento de la nube de cámaras y de la burbuja de las cámaras. Un buen sitio para la burbuja de la cámara de fotos que existe . Por desgracia protones dispersión no es tan fotogénico como la dispersión por otras partículas, por lo que no pude encontrar una foto de un protón protón de dispersión en una cámara de burbujas pesar de que miles debe existir.

Aquí es un kaon de el rayo golpea un protón en la cámara de burbujas y creando una serie de nuevas partículas a partir de un exceso de energía ( ir a "le gustaría ver" para ver una lista de las partículas).

Debido a la kaon haber interactuado con un protón en el hidrógeno, el extremo derecho de la viga de la pista produce un spray de 4 pistas. El más destacado de la pista es claramente oscuro – se ha producido un mayor número de burbujas por centímetro que, por ejemplo, el haz de vías; esto nos indica que se está moviendo más lentamente. (Para más detalles, haga clic aquí.) Estas pistas son una característica común en la burbuja de la cámara de fotos y significa que los protones.

En el enlace que existe una explicación de cómo una cámara de burbujas trabaja para hacer visible cargada pistas que provienen de una interacción.

Para el LHC energías de los detectores de ser más complicado y depende de electrónica y computación salidas para obtener la misma visibilidad. Vértice detectores y otros de la pista de cámaras de dar a las imágenes precisas de las interacciones, a pesar de la alta multiplicidad de los vértices que hace la vida más difícil.

Answer 3

Estas colisiones no producir una significativa cantidad de luz en el espectro visible, por lo que la respuesta fácil es "no".

Además, tienen lugar en un vacío, en el interior de un beampipe que está enterrado en un detector de aparato que es de diez metros más en un lado y lleno de cosas, sin espacio para un ser humano.

Dicho esto, hay varias maneras en las que una alta energía de ionización de las partículas podrían---en principio---hacer la luz en el rango visible. En particular, un electromagnética de la ducha que inciden en el ojo en sí podría producir suficiente luz Cerenkov para pasar los filtros simples que el cerebro se impone en la salida de la retina y ser consciente registrado como un destello azul. (Cada flash representan una pequeña fracción de la--considerable!--la radiación ionizante de la dosis que usted estaría expuesto en el curso de este truco.)

Si suponemos una región de interacción sin un detector y un físico lo suficientemente estúpido como para estar en el salón, mientras que la viga está en (cuidadosamente bypass de hardware y administrativas de los dispositivos de enclavamiento diseñado para evitar esto) que, a continuación, poner su cabeza cerca de la región de interacción del haz de tubería, usted podría ser capaz de decir "yo vi uno!" cada de vez en cuando.

Pero no me coge tratando de que: I plan para morir de algo distinto de envenenamiento por radiación o el cáncer.

Answer 4

Un espintariscopio es un simple dispositivo que consta de un minuto la cantidad de alfa-emisor y de cinc-sulfuro de pantalla. A menudo incluye una lupa para ver la pantalla. La parte sorprendente es que una adaptados a la oscuridad de los ojos pueden ver claramente los destellos de luz que se produce cuando el individuo partículas alfa golpear la pantalla! Probablemente hay varias luz visible de los fotones de la colisión, pero el ojo puede detectar la luz producida por la energía de una sola desintegración nuclear.

Answer 5

Hmm, interesante cuestión, al menos. Visible como en ver dos bolas que chocan el uno al otro; no, visible como en ver la luz que emite la colisión; probablemente no.

Los fotones emitidos son del orden de $\rm{}MeV$, alrededor de $10^{-13}\rm{}$ julios. El ojo humano funciona en alrededor de $10^{-5}$. De manera individual los choques.