Коллайдер

Коллайдер, зиштовхувач (от англ. collide - Столкнуть) - это система из двух ускорителей заряженных частиц, в которой два пучка ускоряются навстречу друг другу, и поэтому энергия взаимодействия в системе центра масс больше, по сравнению с экспериментами с фиксированной мишенью.

Существует два типа ускорительных установок: ускорители с неподвижной мишенью и ускорители со встречными пучками (или коллайдеры). В ускорителях первого типа частицы после ускорения выводят из ускорительной камеры и направляют на неподвижную мишень, например, металлическую пластину. В этом случае далеко не вся кинетическая энергия ускоренной частицы может быть "вложена" в исследуемый процесс, например, во внутреннее возбуждение атомного ядра или частицы-мишени или рождение новой частицы, так как значительная, а часто и большая часть этой энергии не может быть "изъята" в частицы, поскольку идет на "обеспечение" выполнения закона сохранения импульса - большой импульс частицы до столкновения должен сохраниться в виде большого импульса (а значит, и кинетической энергии) продуктов реакции.

Конкретные оценки (см. эквивалентна энергия) позволяют увидеть огромную разницу между кинетическими энергиями, например, протонов в ускорителе с неподвижной мишенью и со встречными пучками, которые необходимы для рождения частиц большой массы.

Огромное энергетическое преимущество ускорителей на встречных пучках делает их абсолютно необходимым атрибутом современных центров исследования физики элементарных частиц. Есть две основные схемы реализации коллайдера. Если встречные пучки состоят из частиц, имеющих равные массы и противоположные по знаку заряды (т.е. античастицы, например, электрон-позитрон или протон-антипротон), то для обоих пучков используется одно кольцо магнитов. В некоторых точках этого кольца есть участки взаимодействия ускоренных встречных пучков. Если же встречные частицы имеют одинаковые заряды или различные массы (например, протон-протон или электрон-антипротон), то необходимы два кольца магнитов, и в некоторых местах создаются области столкновения (пересечения) пучков.

Во встречных пучках, движущихся навстречу друг другу, накапливается максимально возможное число частиц (до 10 15 в пучке). Однако плотность частиц накапливающиеся достаточно мала и при каждом обороте реально сталкиваются не каждая частица. Взаимодействие пучков почти не нарушает динамику их движения в ускорительном кольце, и пучки могут циркулировать в ускорителе без пополнения от нескольких часов до суток.

Важной характеристикой коллайдера является светимость, которая обозначается буквой L (от англ. Luminosity).


Примеры Колайдеры

  • HERA (DESY) - протон-электронный коллайдер (318 Г эВ)
  • Тэватрон, Лаборатория Ферми - протон-антипротонный коллайдер (1 T эВ)
  • LEP, CERN - электрон-позитронный коллайдер (209 Г эВ)
  • Большой адронный коллайдер (LHC), CERN - адронный коллайдер (14 ТэВ)
  • CLIC, CERN - электрон-позитронный коллайдер (3 Т эВ)
п ? в ? р Ускорители заряженных частиц
Тип
конструкции
Высоковольтный ( Генератор Ван де Граафа, Каскадный, Трансформаторный, Импульсный) ? Индукционный ? Резонансный
Циклический
Бетатрон ? Циклотрон ( Фазотрон ? Изохронный циклотрон) ? Синхротрон ? Синхрофазотрон ? Микротрон
P physics.svg
Назначение
Бустер ? Коллайдер ? Лазер на свободных электронах ? Источник синхротронного излучения ? Источник нейтронов
Крупнейшие
установки
Исторические
Современные
Большой адронный коллайдер ? Протонного суперсинхротрона ? Релятивистский коллайдер тяжелых ионов ? Нуклотрон
Гипотетические
Елоизатрон ? Зеватрон ? Планкатрон ? Фермитрон


Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.