Подписаться

Коллайдер

Последняя правка сделана 2021-05-15 03:04:42 Править
Тип ускорителя частиц

A коллайдер - это тип ускорителя частиц, который объединяет два противоположных пучка частиц, например что частицы сталкиваются. Коллайдеры могут быть кольцевыми ускорителями или линейными ускорителями.

Коллайдеры используются в качестве исследовательского инструмента в физике элементарных частиц, ускоряя частицы до очень высокой кинетической энергии и позволяя им сталкиваться с другими частицами. Анализ побочных продуктов этих столкновений дает ученым хорошее доказательство структуры субатомного мира и законов природы, управляющих им. Они могут проявляться только при высоких энергиях и в течение крошечных периодов времени, и поэтому их трудно или невозможно изучить другими способами.

Содержание

  • 1 Пояснение
  • 2 История
  • 3 Рабочие коллайдеры
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Пояснение

In физика элементарных частиц человек получает знания о элементарных частицах, ускоряя частицы до очень высокой кинетической энергии и позволяя им воздействовать на другие частицы. При достаточно высокой энергии происходит реакция, которая превращает частицы в другие частицы. Обнаружение этих продуктов дает представление о физике.

Для проведения таких экспериментов есть две возможные установки:

  • Установка фиксированной цели : пучок частиц (снаряды) ускоряется с помощью ускорителя частиц и в виде столкновения партнера, один помещает неподвижную цель на путь луча.
  • Коллайдер : два луча частиц ускоряются, и лучи направляются друг против друга, так что частицы сталкиваются, летя в противоположных направлениях. Этот процесс можно использовать для создания странных и антиматериальных элементов.

Коллайдер сложнее сконструировать, но он имеет большое преимущество в том, что согласно специальной теории относительности энергия неупругого столкновения расстояние между двумя частицами, приближающимися друг к другу с заданной скоростью, не просто в 4 раза больше, чем в случае покоя одной частицы (как это было бы в нерелятивистской физике); она может быть на несколько порядков выше, если скорость столкновения близка к скорости света.

В случае коллайдера, где точка столкновения покоится в лабораторной системе отсчета (т.е. p → 1 = - p → 2 {\ displaystyle {\ vec {p}} _ {1} = - {\ vec {p}} _ {2}}{\ displaystyle {\ vec {p}} _ {1} = - {\ vec {p} } _ {2}} ), энергия центра масс E см {\ displaystyle E _ {\ mathrm {cm}}}{\ displaystyle E _ {\ mathrm {cm}}} (энергия, доступная для образования новых частиц при столкновении) просто E cm = E 1 + E 2 {\ displaystyle E _ {\ mathrm {cm}} = E_ {1} + E_ {2}}{\ displaystyle E _ {\ mathrm {cm}} = E_ {1} + E_ {2}} , где E 1 {\ displaystyle E_ {1}}E_ {1} и E 2 {\ displaystyle E_ {2}}E_ {2} - полная энергия частица из каждого луча. Для эксперимента с фиксированной целью, когда частица 2 находится в состоянии покоя, E см 2 = m 1 2 + m 2 2 + 2 m 2 E 1 {\ displaystyle E _ {\ mathrm {cm}} ^ {2} = m_ { 1} ^ {2} + m_ {2} ^ {2} + 2m_ {2} E_ {1}}{\ displaystyle E _ {\ mathrm {cm}} ^ {2} = m_ {1} ^ {2} + m_ {2} ^ {2} + 2m_ {2} E_ {1 }} .

История

Первое серьезное предложение по коллайдеру было сделано группой в Исследовательская ассоциация университетов Среднего Запада (MURA). Эта группа предложила построить два касательных кольца ускорителя FFAG с радиальным сектором . Тихиро Окава, один из авторов первой статьи, продолжил разработку конструкции ускорителя FFAG с радиальным сектором, которая могла бы ускорять два встречно вращающихся пучка частиц в одном кольце магнитов. Третьим прототипом FFAG, созданным группой MURA, была электронная машина на 50 МэВ, построенная в 1961 году, чтобы продемонстрировать осуществимость этой концепции.

Джерард К. О'Нил предложил использовать один ускоритель для инжекции частиц в пару касательных накопительных колец. Как и в исходном предложении MURA, столкновения будут происходить в касательной секции. Преимущество накопительных колец состоит в том, что накопительное кольцо может накапливать высокий поток пучка от ускорителя инжекции, который обеспечивает гораздо более низкий поток.

Первый электрон - позитрон коллайдеры были построены в конце 1950-х - начале 1960-х годов в Италии, в Istituto Nazionale di Fisica Nucleare в Frascati недалеко от Рима австрийско-итальянским физиком Бруно Тушеком а в США - командой Стэнфорд-Принстон, в которую входили Уильям Барбер, Бернард Гиттельман, Джерри О'Нил и Бертон Рихтер. Примерно в то же время, в начале 1960-х годов, был независимо разработан и построен электронно-электронный коллайдер ВЭП-1 под руководством Герша Будкера в Советском Институте ядерной физики..

В 1966 году начались работы над пересекающимися накопительными кольцами в ЦЕРН, и в 1971 году этот коллайдер был введен в эксплуатацию. ISR представлял собой пару накопительных колец, в которых накапливались частицы, введенные протонным синхротроном CERN . Это был первый адронный коллайдер, так как все предыдущие попытки работали с электронами или с электронами и позитронами.

. В 1968 году началось строительство ускорительного комплекса для Теватрон в Фермилаб. В 1986 году были зарегистрированы первые столкновения протонов и антипротонов в центре масс с энергией 1,8 ТэВ, что сделало его коллайдером с самой высокой энергией в мире на то время.

Самый высокоэнергетический коллайдер в мире (по состоянию на 2016 год) - это Большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРНе. В настоящее время рассматривается несколько проектов коллайдеров частиц.

Действующие коллайдеры

Источники: информация взята с веб-сайта Particle Data Group и Справочника по физике и технике ускорителей.

AcceleratorЦентр, город, странаПервая операцияускоренные частицымаксимальная энергия на пучок, ГэВ Светимость, 10 смПериметр (длина), km
ВЭПП-2000 ИЯФ, Новосибирск, Россия2006еe1.01000,024
INP, Новосибирск, Россия1994еe6200,366
BEPC II IHEP, Пекин, Китай 2008ее3,77000,240
DAFNE Фраскати, Италия1999ее0,74360,098
KEKB / SuperKEKB KEK, Цукуба, Япония1999ее8,5 (e-), 4 (e +)211003,016
RHIC BNL, США2000pp, Au-Au, Cu-Cu, d -Au100 / n 10, 0,005, 0,02, 0,073,834
LHC CERN 2008pp,. Pb -Pb, p-Pb, Xe-Xe6500 (планируется 7000),. 2560 / n (планируется 2760 / n )20000,. 0,003, 0,9, ≈0,000226,659

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Викицитатник содержит цитаты, связанные с: Коллайдер
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: mail@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте
Список материалов:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26