Колайдер
Кола̀йдерът (на английски: collider от на английски: collide – сблъскване) е ускорител на насрещни снопове от елементарни частици, предназначен за изучаване на продуктите от тези сблъсъци. Посредством колайдерите учените успяват да сблъскват елементарни частици на материята с голяма взаимна кинетична енергия, а след това да изучават проявленията от тези сблъсъци.
Принцип на работа
редактиранеКолайдерите са два вида – кръгови, например големият адронен ускорител в Европейския център за ядрени изследвания CERN (Centre europeen de recherche nucleaire), и линейни, като проектирания Международен линеен колайдер (International Linear Collider).
История
редактиранеПрез 1956 г. Доналд Керст предлага използването на сблъскващи се протонни снопове за изучаване на физиката на елементарните частици[1], а Джерард О'Нил предлага използването на натрупващи пръстени (storage rings) за получаване на интензивни снопове от елементарни частици.[2] Активната работа по създаване на колайдерите започва едновременно в края на 1950-те години в лабораториите Фраскати (Италия), SLAC (САЩ) и ИЯФ (СССР).
Първи заработва електронно-позитронният колайдер AdA, построен под ръководството на австрийския физик Бруно Тушека във Фраскати. Обаче първите резултати са публикувани през 1966 г., една година по-късно в сравнение с наблюденията на еластично разсейване на електрони през 1965 г. на НЕС-1 под ръководството на акад. Герш Будкер.[3] По-късно са получени насрещни снопове и в американския ускорител. Тези три първи колайдера са тестващи устройства, демонстрирали възможността за изучаване физиката на елементарните частици в колайдери.
Първият адронен колайдер става протонният синхротрон ISR, пуснат в действие през 1971 г. в CERN с енергия от 32 GeV в снопа. Единственият в историята работещ линеен колайдер – SLC, работи в периода 1988 – 1998 г.
Действащи колайдери
редактиранеДанните са взети от сайта Particle Data Group[4] и от справочника „Handbook of accelerator physics and engineering“[5].
Ускорител | Център, град, страна | Година на пускане | Ускоряеми частици | Максимална енергия на снопа, GeV | Светимост, 1030 cm−2s−1 | Периметър (дължина), km |
---|---|---|---|---|---|---|
ВЕПП-2000 | ИЯФ, Новосибирск, Русия | от 2006 | е+е− | 1,0 | 100 | 0,024 |
ВЕПП-4М | ИЯФ, Новосибирск, Русия | от 1994 | е+е− | 6 | 20 | 0,366 |
ВЕРС-II | IHEP, Пекин, Китай | от 2007 | е+е− | 1,89 | 2700 | 0,23753 |
DAFNE | Фраскати, Италия | от 1999 | е+е− | 0,7 | 150 | 0,098 |
Теватрон | Фермилаб, САЩ | от 1987 | pp | 980 | 171 | 6,28 |
RHIC | BNL, САЩ | от 2000 | pp, Au-Au, Cu-Cu, d-Au | 100/n | 10, 0,0015, 0,02, 0,07 | 3,834 |
LHC | CERN | от 2008 | pp, Pb-Pb | 3500 (планират се 7000), 1380/n (планират се 2760/n) |
10000 (достигнати 700), 0,001 (планират се) |
26,659 |
Исторически колайдери
редактиранеУскорител | Център, град, страна | Години на работа | Ускоряеми частици | Максимална енергия на снопа, GeV | Светимост, 1030 cm−2s−1 | Периметър (дължина), km |
---|---|---|---|---|---|---|
AdA | Фраскати, Италия; Орсе, Франция | 1962 – 1964 | е+е− | 0,25 | 0,003 | |
CBX | Станфорд, САЩ | 1963 – 1965 | е−е− | 0,3 | 0,012 | |
ВЕП-1 | ИЯФ, Новосибирск, Русия | 1963 – 1968 | е−е− | 0,16 | 0,005 | 0,0027 |
ВЕПП-2 | ИЯФ, Новосибирск, Русия | 1965 – 1974 | е+е− | 0,7 | 0,0115 | |
ACO | Орсе, Франция | 1966 – ? | е+е− | 1 | ||
ADONE | Фраскати, Италия | 1969 – 1993 | е+е− | 1,5 | ||
CEA | Кембриджки университет, Великобритания | 1971 – ? | е+е− | 6 | ||
ISR | CERN | 1971 – 1984 | pp | 31,5 | 0,948 | |
SPEAR | SLAC, Станфорд, САЩ | 1972 – 1990 | е+е− | 3 | ||
ВЕПП-2М | ИЯФ, Новосибирск, Русия | 1974 – 2000 | е+е− | 0,7 | 3 | 0,012 |
DORIS | DESY, Германия | 1974 – 1993 | е+е− | 5 | ||
DCI | Орсе, Франция | 1976 – ? | е±е± | 3,6 | ||
PETRA | DESY, Германия | 1978 – 1986 | е+е− | 20 | ||
CESR | Корнелски университет | 1979 – 2002 | е+е− | 6 | 1280 на 5,3 GeV | 0,768 |
PEP | SLAC, Станфорд, САЩ | 1980 – 1990 | е+е− | 30 | ||
SppS | CERN | 1981 – 1984 | pp | 315 | 6,9 | |
Tristan | KEK, Япония | 1986 – ? | е+е− | 60 | ||
SLC | SLAC, Станфорд, САЩ | 1988 – 1998 | е+е− | 45 | ||
LEP | CERN | 1989 – 2000 | е+е− | 104,6 | 24 на Z0; 100 при >90 GeV | 26,659 |
ВЕРС | IHEP, Пекин, Китай | 1989 – 2005 | е+е− | 2,2 | 5 на 1,55 GeV; 12,6 на 1,843 GeV |
0,2404 |
HERA | DESY, Германия | 1992 – 2007 | е±р | е±: 30; p: 920 | 75 | 6,336 |
PEP-II | SLAC, Станфорд, САЩ | 1999 – 2008 | е+е− | е−: 12; e+: 4 | 10025 | 2,2 |
KEKB | KEK, Япония | 1999 – 2010 | е+е− | е−: 8; е+: 3,5 | 16270 | 3,016 |
CESR-C | Cornell | 2002 – 2008 | е+е− | 6 | 60 на 1,9 GeV | 0,768 |
Забележки
редактиране- ↑ Attainment of Very High Energy by Means of Intersecting Beams of Particles, D.W. Kerst et al., Phys. Rev., v.102, p.590 – 591 (1956)
- ↑ Storage Ring Synchrotron: Device for High Energy Physics Research Архив на оригинала от 2012-03-06 в Wayback Machine., G.K. O'Neill, Physical Review, v.102, p.1418 – 1419 (1956)
- ↑ AdA:The First Electron-Positron Collider Архив на оригинала от 2015-10-27 в Wayback Machine., C. Bernardini, Phys. perspect. 6 (2004) 156 – 183
- ↑ High Energy Collider Parameters
- ↑ Handbook of accelerator physics and engineering, edited by A. Chao, M. Tigner, 1999, p.11.