Sådan spiller du Partikelkanon
- Vælg en test, og læs partiklen og spændingen på kortet.
- Brug q·ΔV = ½·m·v², med q i C og m i kg, eller regn energien i eV: 1 eV for hver e gennem hver volt.
- Skriv din forudsigelse, og tryk Start. Partiklen skydes i slowmotion; det orange spøgelse bevæger sig med din hastighed.
- Sammenlign partiklen med spøgelset, og energisøjlerne med din orange linje.
En spænding bliver til kinetisk energi
En ladning q, der går gennem en spænding ΔV, ændrer sin elektriske potentielle energi med q·ΔV. Når intet andet virker på den, bliver den energi til kinetisk energi: q·ΔV = ½·m·v². Energien afhænger kun af ladningen og spændingen, ikke af massen eller afstanden mellem gitrene, så det er praktisk at regne den i elektronvolt: én elektron gennem én volt får 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J. Hastigheden afhænger derimod af massen: gennem samme spænding ender en proton, 1836 gange tungere end en elektron, √1836 ≈ 43 gange langsommere. Brugt baglæns fortæller samme regel, hvor meget spænding der skal til for at standse en ladning i bevægelse. Elektronkanoner i gamle fjernsyn, røntgenrør og partikelacceleratorer virker sådan.
En afgrænset læringsmodel
Gitrene står 4,0 cm fra hinanden, med et homogent felt mellem sig og intet udenfor; partiklen går igennem dem uden at røre dem. Den starter i hvile ved det første gitter, accelererer jævnt mellem gitrene og glider videre til en detektor 10 cm væk; i standsningstesten kommer den ind med 4,0 × 10⁶ m/s og bremses mellem gitrene, og et svar inden for 2 % af standsningsspændingen standser den lige ved det andet gitter. Der ses bort fra tyngdekraften, og alle hastigheder holder sig under 7 % af lysets hastighed, så modellen er ikke relativistisk. Hvert forsøg varer fra nanosekunder til hundreder af nanosekunder og sænkes, så det tager omkring 4 s. Svar inden for 2 % er rigtige.