收縮包裝設計為在加熱時“收縮”並密封其內容物。這有助於保持內容的新鮮度。
每年感恩節數百萬美國人在雜貨店購買火雞。這些火雞通常用塑膠收縮包裝覆蓋。它有助於保持火雞的新鮮。
但是,如果沒有一種稱為加速器的非常先進的機器,收縮包裝就不會存在。它最初是在物理實驗室中開發的。加速器,或粒子加速器,是一個巨大的機器。它加速微小粒子的運動。
科學家們使用加速器來了解更多關於宇宙的基礎知識。人們還使用促進劑來製造塑膠,例如收縮包裝。
粒子加速器
要了解加速器的工作原理,首先要了解物質是什麼,所有有質量並佔據空間的東西被稱為物質。原子構成了宇宙中的所有物質。原子是構成元素的最小物質單位。甚至稱為質子、中子和電子的更小粒子也構成原子。
加速器可以加速電子等微小粒子的運動。然後它向特定目標發射電子。例如,科學家可以將電子射入固體物體。電子可以重新排列物體內的原子。製造商使用相同的技術來製造塑膠,如收縮包裝。
首先,將收縮包裝中的原子想象成參加大型聚會的人。這些人只和他們已經認識的人一起出去玩。在收縮包裝中,原子類似地排列成聚合物組。聚合物是由重複原子的長鏈構成的物質。
在收縮包裝中,聚合物的長鏈相互纏結,就像碗裡的義大利麵。然而,不同聚合物之間的聯絡並不那麼牢固。聚合物組很容易分開。
加速電子
現在想象一個來自加速器的電子作為派對的主人。他希望他的客人更多地交流。他穿過聚會。他打破談話,鼓勵人們與不同群體的其他人握手。同樣,快速電子幫助不同的聚合物鏈以比以前更強的化學鍵連線在一起。(化學鍵是一種吸引力。它將原子或原子團結合在一起。)塑膠的變化過程稱為交聯。它使塑膠更堅韌、更堅固且更難熔化。
交聯對於製作收縮包裝至關重要。這是因為它允許製造商加熱塑膠並將其拉伸成薄膜而不會破裂。當薄膜冷卻時,它會保持拉伸的形狀。接下來,製造商將薄膜製成袋子,將火雞放入其中,然後重新加熱。塑膠收縮回縮,在內部形成密封狀態。
歐洲大型強子對撞機的一部分。照片:馬克西米連·布萊斯/歐洲核子研究中心
日常生活
工業加速器,如用於製造收縮包裝的加速器,比著名的粒子加速器(如歐洲的大型強子對撞機)更便宜且功能更好。
2012 年,物理學家使用這種加速器確認了一種叫做希格斯玻色子的粒子的存在。
工業加速器代表了粒子物理學接觸日常生活的一種方式。而且它們的應用還在不斷擴大。例如,粒子加速器具有處理廢水和鋪設更好道路的潛力。
所以享受感恩節的同時,也感謝科學使我們生活的更美好。