Коллайдер
Колла́йдер (англ. collider отcollide — «сталкиваться») —ускорительчастиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся придать элементарным частицам вещества высокуюкинетическую энергию, направить их навстречу друг другу, чтобы произвести их столкновение.
По виду коллайдеры подразделяются накольцевые; например,Большой адронный коллайдер в европейскомЦЕРНе илинейные, как проектируемыйILC.
История
[править |править код]В принципиальном виде идея использовать сталкивающиеся пучки возникла в середине XX века.Рольф Видероэ получил в 1943 году немецкийпатент на идею встречных пучков, опубликованный лишь в 1953 году[1]. В 1956 годуДональд Керст предложил использовать сталкивающиеся пучки протонов для изученияфизики элементарных частиц[2], аДжерард О’Нил предложил использоватьнакопительные кольца для получения интенсивных пучков[3]. Активные работы по созданию коллайдеров начались одновременно в конце 1950-х годов в лабораторияхФраскати (Италия),SLAC (США) иИЯФ (СССР).
Первым заработал электрон-позитронный коллайдерAdA, построенный под руководствомБруно Тушека воФраскати. Однако первые результаты были опубликованы на год позже (1966), чем наблюдения упругого рассеяния электронов (1965) на советскомВЭП-1 (Встречныеэлектронныепучки) — машине, созданной под руководствомГ. И. Будкера[4]. Ещё чуть позже были получены пучки в американском ускорителе. Эти три первых коллайдера были тестовыми, продемонстрировавшими возможность изучения на них физики элементарных частиц.
Первым адронным коллайдером стал протонныйсинхротронISR, запущенный в 1971 годуCERNе с энергией 32 ГэВ в пучке. Единственный в истории линейный коллайдер —SLC[англ.], работавший в 1988—1998 годах.
Действующие коллайдеры
[править |править код]Данные взяты с сайтаParticle Data Group[5] и из справочника «Handbook of accelerator physics and engineering»[6].
| Ускоритель | Центр, город, страна | Год запуска | Ускоряемые частицы | Максимальная энергия пучка,ГэВ | Светимость, 1030 см−2сек−1 | Периметр (длина),км |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ВЭПП-2000 | ИЯФ,Новосибирск, Россия | с 2009 | e+e− | 1,0 | 100 | 0,024 |
| ВЭПП-4М | ИЯФ,Новосибирск, Россия | с 1994 | e+e− | 6 | 20 | 0,366 |
| ВЕРС II | IHEP,Пекин, Китай | с 2007 | e+e− | 1,89 | 700 | 0,23753 |
| DAFNE | Frascati, Италия | с 1999 | e+e− | 0,51 | 400 | 0,098 |
| SuperKEKB | KEK, Япония | с 2018 | e+e− | e−: 7; e+: 4 | 800 000 | 3,016 |
| RHIC | BNL, США | с 2000 | pp, Au-Au, Cu-Cu,d-Au | 100/n | 10, 0,0015, 0,02, 0,07 | 3,834 |
| LHC | CERN | с 2008 | pp, Pb-Pb, p-Pb | 6500, 1380/n (планируется 2760/n) | 20000 (pp), 0,001 (PbPb) | 26,659 |
Строящиеся и проектируемые коллайдеры
[править |править код]| Ускоритель | Центр, город, страна | Год запуска | Ускоряемые частицы | Максимальная энергия пучка,ГэВ | Светимость, 1030 см−2сек−1 | Периметр (длина),км |
|---|---|---|---|---|---|---|
| NICA | ОИЯИ,Дубна, Россия | 2025? | Au-Au(79+) | 4,5/нуклон | 0,001 | 0,503 |
| Super c-tau | ИЯФ,Новосибирск, Россия | ? | e+e− | 3 | 100 000 | 0,780 |
| Мюмютрон | ИЯФ,Новосибирск, Россия | ? | e+e− | 0,408 | 80 | 0,023 |
| eRHIC | BNL, США | ? | e-p, e-Au | 10-30 (e-), 250 (p), 130/n (Au) | 1000 (e-p) | 3,834 |
| FCC | CERN | 2040? | pp, e+e− | 100 000 (pp), 175 (e+e−) | 1 000 000 | 100 |
| ILC | Япония | ? | e+e− | 500? | 30-50? |
Исторические коллайдеры
[править |править код]| Ускоритель | Центр, город, страна | Годы работы | Ускоряемые частицы | Максимальная энергия пучка,ГэВ | Светимость, 1030 см−2сек−1 | Периметр (длина),км |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AdA | Фраскати, Италия;Орсэ, Франция | 1961—1964 | e+e− | 0,25 | 0,00001 | 0,003 |
| ВЭП-1 | ИЯФ,Новосибирск, СССР | 1963—1968 | e−e− | 0,16 | 0,005 | 0,0027 |
| CBX | SLAC,Стэнфорд, Калифорния, США | 1963—1967 | e−e− | 0,55 | 0.03 | 0,012 |
| ВЭПП-2 | ИЯФ, Новосибирск, СССР | 1965—1972 | e+e− | 0,7 | 0,38 | 0,0115 |
| ACO | Орсэ, Франция | 1965—1975 | e+e− | 0,55 | 0,11 | 0,022 |
| ADONE | Фраскати, Италия | 1969—1993 | e+e− | 1,5 | 0,3 | 0,105 |
| CEA | Кембридж, США | 1971—1973 | e+e− | 3,5 | 10 | 0.2268 |
| ISR | CERN | 1971—1984 | pp, pp | 31,5 | 140, 0.025 | 0,948 |
| SPEAR | SLAC, Стэнфорд, США | 1972—1990 | e+e− | 3 | 12,5 на 2,6 ГэВ | |
| ВЭПП-2М | ИЯФ, Новосибирск, СССР/Россия | 1974—2000 | e+e− | 0,7 | 3 | 0,01788 |
| DORIS | DESY,Германия | 1974—1993 | e+e− | 5.6 | 10 | 0.288 |
| DCI | Орсэ, Франция | 1976—? | e±e± | 3,6 | ||
| PETRA | DESY, Германия | 1978—1986 | e+e− | 20 | ||
| CESR | Cornell | 1979—2002 | e+e− | 6 | 1280 на 5,3 ГэВ | 0,768 |
| PEP | SLAC, Стэнфорд, США | 1980—1990 | e+e− | 30 | ||
| SppS | CERN | 1981—1984 | pp | 315 | 6,9 | |
| TRISTAN | KEK,Япония | 1986—1995 | e+e− | 32 | 45 | 3,018 |
| Tevatron | Fermilab, США | 1987—2011 | pp | 980 | 171 | 6,28 |
| SLC | SLAC, Стэнфорд, США | 1988—1998 | e+e− | 45 | ||
| LEP | CERN | 1989—2000 | e+e− | 104,6 | 24 на Z0; 100 при >90 ГэВ | 26,659 |
| ВЕРС | IHEP,Пекин, Китай | 1989—2005 | e+e− | 2,2 | 5 на 1,55 ГэВ; 12,6 на 1,843 ГэВ | 0,2404 |
| HERA | DESY, Германия | 1992—2007 | e±p | e±: 30; p: 920 | 75 | 6,336 |
| PEP-II | SLAC, Стэнфорд, США | 1999—2008 | e+e− | e−: 12; e+: 4 | 10025 | 2,2 |
| KEKB | KEK, Япония | 1999—2010 | e+e− | e−: 8; e+: 3,5 | 16270 | 3,016 |
| CESR-c | Cornell | 2002—2008 | e+e− | 6 | 60 на 1,9 ГэВ | 0,768 |
Неосуществлённые проекты
[править |править код]- УНК (Ускорительно-Накопительный комплекс) — незавершённый проект по созданию протон-протонного коллайдера вИнституте физики высоких энергий,Протвино.
- ВЛЭПП.
- Novosibirsk Phi-factory.
- SSC, США.
- SuperB[англ.], Италия.
Примечания
[править |править код]- ↑Design and construction of the ISRАрхивная копия от 12 июля 2019 наWayback Machine, Kurt Hübner.
- ↑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 ResearchАрхивировано 6 марта 2012 года., G.K. O’Neill, Physical Review, v.102, p.1418-1419 (1956).
- ↑AdA:The First Electron-Positron ColliderАрхивная копия от 27 октября 2015 наWayback Machine, C. Bernardini, Phys. perspect. 6 (2004) 156—183.
- ↑High Energy Collider Parameters . Дата обращения: 19 апреля 2011. Архивировано 2 февраля 2017 года.
- ↑Handbook of accelerator physics and engineeringАрхивная копия от 20 марта 2015 наWayback Machine, edited by A. Chao, M. Tigner, 1999, p.11.
Литература
[править |править код]
- Г. И. Будкер. Ускорители со встречными пучками частиц //УФН. — 1966. —Т. 89,вып. 4. —С. 533.
- В. Д. Шильцев. Коллайдеры частиц высоких энергий: прошедшие 20 лет, предстоящие 20 лет и отдалённое будущее //УФН. — 2012. —Т. 182. —С. 1033—1046. —doi:10.3367/UFNr.0182.201210d.1033.
- The Rise of Colliding Beams, B.Richter, Proc. 3rd International Symposium on the History of Particle Physics (1992).
- The first colliders: AdA, VEP-1 and Princeton-Stanford, V.Shiltsev, 2013.
 Ссылки на внешние ресурсы | |
|---|---|
 | |
