Ускоритель на встречных пучках

Таким образом, энергия позитронов в обычном ускорителе должна на три порядка превышать энергию в ускорителе на встречных пучках. Только тогда оба ускорителя станут эквивалентными в смысле энергетической достижимости различных реакций. [c.307]

Для изучения процессов при ультрарелятивистских энергиях очень перспективны ускорители на встречных пучках. В этих ускорителях изучаются не столкновения пучка частиц с мишенью, а столкновения двух встречных пучков, имеющих одинаковую энергию. [c.479]

В обычном ускорителе при ультрарелятивистских энергиях основная часть энергии пучка тратится именно на разгон центра инерции. А Б ускорителе на встречных пучках, наоборот, вся энергия пучков является полезной. Действительно, из соотношений гл. VII, 4 для столкновения двух частиц равных масс легко получить, что если обычный ускоритель с кинетической энергией Е частиц пучка и ускоритель на встречных пучках с кинетической энергией в каждом из пучков дают одну и ту же энергию в системе центра инерции, то [c.479]

Из (9.7) видно, что в нерелятивистской области (Е т) энергия Е растет линейно по так что в этой области ускорители на встречных пучках не нужны. Но в ультрарелятивистской области (Ео т) энергия Е пропорциональна уже Е1, т. е. растет очень быстро. Например, для Серпуховского ускорителя Е = 76 ГэВ. Отсюда, учитывая, что энергия покоя протона равна 0,94 ГэВ, получим, что соответствующее значение Е равно 5,5 ГэВ. Это значит, что ускоритель на встречных протонных пучках с энергиями по 5,5 ГэВ в отношении исследования протон-протонных столкновений был бы эквивалентен Серпуховскому. Еще более разительные цифры получаются для электронов и позитронов из-за их очень малых масс. Так, при столкновении двух электронов с энергиями по 1,5 ГэВ энергия в системе центра инерции такая же, как при столкновении электрона с энергией около 9000 ГэВ с покоящимся. Неудивительно поэтому, что ускорители на встречных пучках в первую очередь делаются для электронов и позитронов. [c.479]

Важнейшей характеристикой ускорителя на встречных пучках является светимость L, определяемая соотношением [c.480]

Очевидно, что одной из главных трудностей на пути создания ускорителей на встречных пучках является проблема обеспечения достаточной светимости, так как плотность частиц в пучке на много порядков ниже, чем в мишени. Для эффективного повышения светимости применяются накопительные кольца. Накопительное кольцо — это синхротрон, в котором поток частиц не ускоряется, а сравнительно долго (до нескольких часов) обращается с постоянной энергией. [c.480]

Возможность получения широкого спектра высокоэнергетических вторичных пучков является существенным преимуществом ускорителя типа Серпуховского по сравнению с энергетически эквивалентным ему ускорителем на встречных пучках. Ускорители же на встречных пучках позволяют продвинуться в область очень высоких энергий, но из-за отсутствия высокоэнергетических вторичных пучков не могут обеспечить широкого фронта работ в области физики элементарных частиц. [c.481]

Огромную роль в развитии ядерной Ф. и связанной с ней Ф. элементарных частиц сыграли два обстоятельства. Во-первых, разработка методов наблюдения и регистрации отд. актов превращений элементарных частиц, вызванных нх столкновениями друг с другом и с атомными ядрами. Во-вторых, создание ускорителей заряженных частиц, положившее начало развитию Ф. высоких энергий. Особую роль играют ускорители на встречных пучках, к-рые позволили повысить эфф. энергию столкновения частиц. [c.319]

Особого упоминания заслуживают нелинейные вакуумные системы, в которых некоторые из характеристик, например поток газовыделения или коэффициенты взаимодействия молекула—поверхность, зависят от других молекулярных характеристик, например концентрации. Таковы, в частности, ВС накопителей и ускорителей на встречных пучках, в которых поток ионно-стимулированного газовыделения со стенок зависит от молекулярной концентрации и, в свою очередь, непосредственно влияет на нее. В таких системах возможно возбуждение специфических неустойчивостей, приводящих к лавинообразному нарастанию концентрации и, в конечном счете, переходу системы в аварийный режим [19, 102]. [c.122]

Ускорители на встречных пучках. Найти кинетическую энергию относительного движения частиц равных масс. [c.479]

Пример 32.2. Ускорители на встречных пучках. Рассмотрим столкновение частиц равных масс тг = шг = т, движущихся навстречу друг другу импульсы частиц Рз = (< /с, р), = (< /с, —р). Кинетическая энергия частицы — Т. Найдем кинетическую энергию относительного движения частиц [c.363]

Две одинаковые частицы движутся в лабораторной системе навстречу друг другу с одной и той же скоростью и. Найти относительную скорость V каждой из них относительно другой. Какой энергией Ш в лабораторной системе отсчета должна обладать одна из частиц, чтобы получить ту же относительную скорость, если вторая частица (мишень) неподвижна (Принцип действия ускорителя на встречных пучках.) [c.673]

Ускорители на встречных пучках (коллайдеры, или накопительные кольца) [c.44]

Рассмотрим теперь коллайдер (ускоритель на встречных пучках), в котором каждый из электронных пучков обладает кинетической энергией Т . В данном случае система ЦМ совпадает с лаб. системой и соответствующая энергия Т ч в системе ЦМ равна Т ч = [c.44]

Энергия Тх оказывается намного большей Т . Например, энергия 7 2 = 100 ГэВ соответствует значению энергии Г1 = 4-10 ГэВ Все большие ускорители для электронов в настоящее время являются ускорителями на встречных пучках. [c.45]

Коллайдеры с встречными пучками протонов и антипротонов являются замечательным инструментом для исследования сильных взаимодействий, но они плохо подходят для изучения слабых взаимодействий, немногочисленные события которых сильно маскируются огромным фоном сильного взаимодействия. На встречных пучках (р, р) было доказано существование И - и 2 -бозонов, однако число событий оказалось очень малым ( 2.6). Для изучения слабого взаимодействия элементарных частиц лучше всего электронные ускорители на встречных пучках, так как эти бомбардирующие частицы не участвуют в сильном взаимодействии. [c.46]

С. р. налагает серьёзные ограничения на изготовление накопительных колец ускорителей. Обычно частоты колебаний должны быть удалены от С. р. С. р. может заметно ограничить светимость ускорителей со встречными пучками коллайдерами). [c.526]

Электронные ускорители. Особенности электронных У. связаны с двумя причинами. Скорость электронов и позитронов уже при небольших энергиях (неск. МэВ) мало отличается от скорости света и обычно может считаться постоянной, что существенно упрощает и удешевляет У. Но, с др. стороны, электроны и позитроны в маги, полях теряют много энергии на эл.-магн. излучение синхротрон-ное излучение). В циклич. У. эти потери приводят либо к огромным размерам У. (при больших радиусах кривизны потери на синхротронное излучение уменьшаются), либо к необходимости иметь мощные ускоряющие станции, сильно удорожающие У. Синхротронное излучение играет и положит, роль оно приводит к уменьшению размеров ускоряемого пучка, что облегчает создание накопителей, позволяющих проводить опыты на встречных пучках. [c.246]

Если энергии сталкивающихся пучков Ei и Е2, то W = 2у/Е Е2. При Е = Е2 = Е di большинстве ускорителей со встречными пучками это условие выполняется) W = 2Е, т. е. энергии нучков просто складываются. Именно таким путем будет достигнута на LH колоссальная энергия 14 ТэВ. [c.52]

Во многих экспериментах, особенно на ускорителях со встречными пучками, используют цилиндрические дрейфовые камеры и ВПК. [c.56]

Туннель ускорителя LEP дает возможность проводить эксперименты на встречных пучках р—р и е—р, что позволит достичь энергии 20 ТэВ в системе ЦМ. Такая модификация ускорителя предусматривается без очень больших дополнительных затрат. [c.48]

Особенно велико преимущество изучения процессов вз-ствия на встречных пучках для лёгких ч-ц — эл-нов и позитронов, для к-рых 5 о=0,5 МэВ. Напр., для соударяющихся во встречных пучках эл-нов с энергией 1 ГэВ ци 2 ГэВ такая же эфф. энергия столкновения при одном неподвижном эл-не потребовала бы энергии налетающего эл-на == ци/2 о 4000 ГэВ. Для встречных пучков протонов ( о 1 ГэВ), напр, с энергией =70 ГэВ (энергия протонов Серпуховского ускорителя 76 ГэВ), ци=140 ГэВ, тогда как при столкновении с покоящимся протоном эфф. энергия столкновения 140 ГэВ была бы достигнута лишь при энергии налетающего протона в лаб. системе =10 000 ГэВ. Т. о., в области сверхвысоких энергий с В. п. с. не могут конкурировать обычные ускорители с неподвижной мишенью. [c.92]

В настоящее время энергия, до которой могут быть ускорены протоны, достигла 30 ООО Мэе. В СССР строится ускоритель на 70 ООО Мэе. Очень большие возможности для исследования взаимодействий при сверхвысоких энергиях обещает разрабатываемый в настоящее время метод встречных пучков, идея которого заключается в использовании вместо неподвижной мишени пучка частиц, движущихся навстречу бомбардирующим частицам. Очевидно, что в этом случае относительная доля кинетической энергии, идущая на взаимодействие, повышается (по сравнению с долей кинетической энергии, идущей на выполнение закона сохранения импульса). Если обе сталкивающиеся частицы имеют равные массы и скорости, то их суммарный импульс равен нулю и вся кинетическая энергия частиц идет на взаимодействие. Записав для этого случая выражение (79.6) в с. ц. и. обеих частиц, а затем в системе координат, связанной с одной из частиц, и приравняв их между собой, можно найти связь между кинетической энергией во встречных пучках (Т ) и эквивалентной (по вызываемому эффекту) кинетической энергией бомбардирующей частицы (Т) при обычном способе ее взаимодействия с неподвижной частицей-мишенью [c.570]

Предельные величины энергий, сообщаемых частицам в современных ускорителях, достигают десятков миллиардов электрон-вольт. Но даже такие огромные энергии оказываются недостаточными для решения некоторых фундаментальных проблем ядерной физики. Поэтому в СССР и в других странах разрабатываются конструкции еще более мощных источников ускоренных частиц. В ходе этих работ в Советском Союзе в 1961 г. была предложена так называемая кибернетическая схема ускорителя протонов на энергии 1000 Гэв и более с автоматическим контролем и регулированием, а к 1965 г. в Институте ядерной физики Сибирского отделения АН СССР проведены серии экспериментальных работ по получению ускоренных частиц методом встречных пучков , при котором высокая энергия достигается соударением ускоряемых частиц, движущихся навстречу друг другу [c.155]

В экспериментальных установках обычно более тяжелая из сталкивающихся частиц покоится, а более легкая на нее налетает. Покоящаяся частица называется частицей мишени (или, если это ядро, ядром мишени). Налетающие частицы в русском языке специального названия не получили (в английском языке употребляется термин proje tile — снаряд). В ускорителях на встречных пучках (см. гл. IX, 2, п. 13) обе сталкивающиеся частицы движутся, так что разделение на мишень и пучок налетающих частиц теряет смысл. [c.113]

К сожалению, возможности проверки квантовой электродинамики ограничены эффектами, обусловленными процессами с участием сильно взаимодействующих частиц, потому что соответствующие диаграммы уже не поддаются точному расчету. В первую очередь начинает сказываться вкрапление р-мезонной линии, а также пионной петли в фотонную линию (рис. 7.69). В опытах первой группы эти поправки становятся существенными, начиная с уже доступных расстояний см. В опытах второй группы эта поправка сказывается по-разному, в зависимости от конкретных условий. Раньше всего вклад диаграммы рис. 7.69, а становится заметным в р-мезонном резонансе для процессов е" -f е+ е + е и е + е Г + j,+. Оба экспериментальных сечения при энергии 765 МэВ, соответствующей массе р-мезона, имеют отчетливые резонансы, следующие из расчетов по квантовой электродинамике. Это нарушение КЭД происходит уже на расстоянии порядка Ю см. Однако вдали от резонансов (или для процесса е + е е + е, в котором таких резонансов нет) поправки за счет сильных взаимодействий начнут сказываться только от расстояний порядка 5х X10 см, т. е. при энергиях столкновения порядка 10—15 ГэВ (в СЦИ). Ускорители на встречных пучках на такие энергии сейчас строятся. На них можно будет провести последнюю проверку пределов применимости КЭД. При более высоких энергиях эффекты [c.395]

Ускоритель Лаборатории им. Энрико Ферми (США) разгоняет протоны до энергий 1000 ГэВ. При использовании его в режиме ускорителя на встречных пучках можно получить 2000 ГэВ (в системе ЦМ со светимостью /, = 10 см" -с" ). В Советском Союзе строится ) ускоритель протонов на 3000 ГэВ. В США подготовлен проект ускорителя на встречных пучках, позволяющего достичь энергий 2-20 ТэВ (в системе ЦМ) для проведения планируемых экспериментов необходима светимость L = 2-10 см -при энергии 20 ТэВ (в системе ЦМ) и Ь = 10 см -с при энергии 40 ТэВ (в системе ЦМ). Программа исследований предусматривает, в частности, поиски бозонов Хиггса ( 2.9), скварков и глюино ( 2.11). [c.46]

Осн. ур-ния, описывающие плазму, известны, однако процессы в плазме столь сложны, что предсказать её поведение в разл. условиях весьма трудно. Гл. проблема, стоящая перед Ф, плазмы,— разработка эффективных методов её разогрева до темп-ры - 10 К и удержание её в этом состоянии в течение времени, достаточного для протекания термоядерной реакции в большей части рабочего объёма. Решение проблемы устойчивости плазмы играет важную роль также в обеспечении работы ускорителей на встречных пучках и в разработке т. н. коллективных методов ускорения ч-ц. Исследование эл.-магн. и корпускулярного излучения плазмы имеет решающее значение для объяснения ускорения заряж- ч-ц прии вспышках сверхновых звёзд, излучения пульсаров и др. [c.817]

С открытием в il944 г. советским ученым В. И. Векслером и независимо в 1945 г. американским ученым Мак-Милланом принципа автофазировки существенно повысилась максимальная энергия ускорения. В Объединенном институте ядерных исследований, расположенном в Дубне (СССР), с 1957 г. работает ускоритель с энергией частиц 10 тыс. Мэе, спроектированный и построенный советскими специалистами. В конце 1959 г. в Швейцарии и в середине 1960 г. в США пущены ускорители с энергией частиц около 30 тыс. Мэе. На еще большую энергию (около 70 тыс. Мэе) рассчитан новый ускоритель, строящийся в СССР. Весьма перспективными являются строящиеся в настоящее время в разных странах ускорители с встречными пучками. [c.22]

В заключение на рис. 49 приведены данные по полному сечению 0П для р—/ )-рассеяния, полученные в самое последнее время на ускорителях в Серпухове (светлые кружки), в Батавии (треугольники) и на встречных пучках в ЦЕРНЕ (черные точки). Большой интерес вызывает подъем сечения при импульсе протона /7р>100 Гэв/с. Для сравнения на том же рисунке приведена кривая для сечения взаимодействия протона с антипротоном (рр). [c.89]

Наиб, ра.чвития И. к. достигли в экспериментах на ускорителях со встречными пучками (колла й д е- [c.192]

Случай рождения двух струй в е+е -аннигиляции при энергии в с. ц. м. 30 ГэВ показан на рис. 7.4. Экспериментальная установка, с помощью которой регистрировались события, как и все другие установки на ускорителях со встречными пучками, имела вид цилиндра, ось которого совпадает с осью сталкивающихся пучков. На рис. 7.4 представлена реконструированная компьютером проекция события на плоскость, перпепдикулярпую этой оси. Треки заряженных частиц, зарегистрированные дрейфовыми [c.127]

С точки зрения генерации новых частиц особенно эффективны ускорители со встречными пучками (VI.5.4.3 , VI.5.3.4°), в которых сталкиваются частицы с нулевым суммарным импульсом. Благодаря этому вся их кинетическая энергия может быть преобразована в энергию покоя рождающихся частиц, суммарный импульс которых также равен нулю. Встречные электронные пучки впервые были реализованы в СССР в 1967 г. В крупнейшей современной установке сталкиваются электроны и позитроны с энергией 32 ГэВ. Для получения равнозначного эффекта на обычном ускорителе (с неподвижной мишенью) нужно было бы разогнать электроны до энергии 4 -Ю ГэВ. На проектируемой в СССР установке ВЛЭПП предполагается довести энергию электронов и позитронов до 300 ГэВ, что эквивалентно обычному ускорителю с энергией электронов 4 10 ГэВ. Это уже совсем близко к максимальной энергии частиц космического излучения. [c.515]

М и ш е н ь представляет собой неподвижный образец, облучаемый пучком частиц (фиксированная мишень), либо сами сталкивающиеся частицы встречных пучков ускорителя—коллайдера. Для исследования элемептар [0Г0 акта на ускорителях с фиисиро- [c.423]

Линейный ускорвтсль электронов (ЛУЗ), В нём используется, как правило, резонансное ускорение на бегущей эл.-магн. волне. Существ, преимущество ЛУЭ по сравнению с циклич. ускорителями — почти полное отсутствие излучения электронов вследствие нрактич. постоянства их скорости по величине и направлению на осн. части ускорителя. Поэтому именно в них целесообразно ускорять электроны вплоть до сверхвысоких энергий. Энергия действующих ЛУЭ лежит в пределах от единиц МэВ до 21,5 ГэВ. В СССР и США рассматриваются проекты линейных ускорителей электронов и позитронов на энергию 150—200 ГэВ для линейных коллайдеров (установок с линейными встречными пучками). Данные крупнейших ЛУЭ представлены в табл. 2. [c.589]

УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ — установки, служащие для ускорения заряж. частиц до высоких энергий. При обычном словоупотреблении ускорителями (У.) наз. установки, рассчитанные на ускорение частиц до энергий более 1 МэВ. На рекордном V. протонов—теватроне достигнута энергия 940 ГэВ (Лаборатория им. Ферми, США). Крупнейший ускоритель электронов LEP (ЦЕРН, Швейцария) ускоряет встречные пучки электронов и позитронов до энергии 45 ГэВ (после установки дополнит, ускоряющих устройств энергия может быть увеличена вдвое). У. широко применяются как в науке (генерация элементарных частиц, исследование их свойств и внутр. структуры, получение не встречающихся в природе нуклидов, изучение ядерных реакций, радиобиол., хим. исследования, работы в области физики твёрдого тела и т. д.), так и в прикладных целях (стерилизация медицинской аппаратуры, материалов и др., дефектоскопия, изготовление элементов микроэлектроники, произ-во радиофармакологич. препаратов для медицинской диагностики, лучевая терапия, радиац. технологии в технике—искусств, полимеризация лаков, модификация свойств материалов, нанр. резины, изготовление термоусаживающихся труб и др.). [c.246]

Другой важный метод создания систем в нестабильных состояниях состоит в возбуждении при столкновении. Примерами, иллюстрирующими этот метод, являются возбуждения атомов в газах и образование нестабильных частиц при нуклон-нуклонных столкновениях. Рассмотрим последний пример более подробно. Для простоты будем считать, что воображаемый эксперимент проводится на встречных протонных пучках в системе центра масс, и будем игнорировать степени свободы, связанные со спином. Если протоны образуются при одинаковых условиях и являются моноэнергетическими, то образующиеся нестабильные фрагменты, рассматриваемые не как пары, триплеты и т. д., а по отдельности, будут находиться в смешанных состояниях, состоящих из люноэнергетических состояний с весами, соответствующими энергетическому спектру распада. При этом для странных частиц экспоненциальный закон распада наблюдаться не будет. Действительно, поддающимися наблюдению являются здесь только стабильные частицы. Любое нестабильное состояние должно быть когерентной суперпозицией состояний с различной энергией. Нестабильные частицы могут образоваться только в том случае, когда когерентная ширина исходного пучка по энергии отлична от нуля. Конечно, любой пучок частиц, созданный в ускорителе, имеет такую ширину. Это следует уже из того, что пучок является импульсным. Однако из приведенного выше рассмотрения видно, что нестабильные состояния, ширина которых больше когерентной ширины исходного пучка, образоваться не могут если все же они получены, то для них не будет наблюдаться четкий экспоненциальный закон распада. [c.553]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...