Начало эры ускорителей высоких энергий

Существование первых четырех фундаментальных частиц электрона, протона и нейтрона, из которых построены атомы, и частицы света фотона — было установлено в классических экспериментах по атомной и ядерной физике. Их открытие, завершившееся в 1932 г. обнаружением нейтрона, можно считать началом физики частиц. Дальнейшее ее развитие в течение приблизительно двух десятилетий неразрывно связано с исследованием космических лучей, позволившим сделать ряд открытий принципиального значения. Новый период в физике частиц начался с 50-х годов, когда экспериментальные исследования стали проводиться преимущественно с использованием ускорителей высокой энергии. [c.14]

Начало эры ускорителей высоких энергий [c.48]

Создание элементарной частицы массы М требует затраты энергии, по меньшей мере достаточной для того, чтобы несколько превысить энергию AI , эквивалентную массе покоя. Это не так уж много самые тяжелые из известных в настоящее время элементарных частиц только в 4000 раз тяжелее электрона, так что их энергия покоя составляет не более нескольких тысячных эрга. Батарейка для карманного фонаря поставляет энергию, достаточную для создания тысяч частиц в секунду. Задача заключается в концентрации этой энергии с тем, чтобы необходимая энергия приходилась на весьма малый объем ( 10- см ), занимаемый одной частицей. Это достигается в крупном ускорителе, способном инициировать столкновение, при котором одиночная налетающая частица является носителем энергии, достаточной, чтобы начать реакцию или создать одну или несколько элементарных частиц (рис. 15.10). Ускорители на высокие энергии применяются главным образом для ускорения протонов, но для исследования структуры протонов и ней- [c.429]

При помощи-ускорителей частиц, имеющихся сейчас на вооружении ядерной физики, к сожалению, нельзя получить всю необходимую нам энергию для ядерных реакций синтеза. Например, предположим, что в таком ускорителе с помощью пучка дейтронов энергией 1 МэВ бомбардируется мишень из дейтерия, первоначально имеющая комнатную температуру. Средняя кинетическая энергия ядер дейтерия в мишени при комнатной температуре составляет примерно 0,025 эВ (в каждом грамме мишени содержится около З-Ю таких ядер). В лучшем случае только 10% бомбардирующих дейтронов (пучок таких дейтронов может содержать всего около 10 частиц) будет вступать в ядерную реакцию синтеза с участием дейтронов мишени (возможно, лишь после многочисленных столкновений) и отдавать тем самым часть своей кинетической энергии на термоядерную реакцию. А остальные 90% не вступают в реакцию синтеза, хотя они также отдают некоторую часть своей энергии ядрам мишени (в принципе этот процесс близок к замедлению нейтронов в обычных ядерных реакторах). Вся выделившаяся энергия (и термоядерная, и кинетическая), поднимающая температуру мишени всего на несколько градусов, будет быстро уменьшаться в результате последующих столкновений (в которых, кроме дейтронов мишени, участвуют образующиеся нейтроны и гамма-кванты). Таким образом, бомбардировка дейтронами высоких энергий приводит в ускорителе лишь к тому, что эти дейтроны как бы растворяются в огромном количестве дейтронов мишени, обладающих низкой энергией. Оказывается, для того чтобы началась самоподдерживающаяся ядерная реакция синтеза, необходимо поднять температуру мишени до нескольких миллионов градусов. Только тогда беспорядочные столкновения, обусловленные тепловым движением дейтронов мишени, будут приводить к достаточно частым реакциям ядерного синтеза, чтобы выделившаяся энергия смогла превзойти энергию бомбардирующих дейтронов. Однако дам<е самые мощные современные ускорители не могут придать пучку бомбардирующих частиц энергию, способную разогреть мишень до [c.104]

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]

Установки, предназначенные для получения заряженных частиц высоких энергий, называются ускорителями. Разработка первых конструкций ускорителей началась с 30-х годов, и за истекшие тридцать лет ускорители прошли путь от первых настольных и малосовершенных установок до гигантских сооружений, ускоряющих частицы до энергии в десятки миллиардов электрон-вольт. [c.61]

ГИИ от 1 ГэВ до 10 ГэВ. Интенсивность синхрофазотронных пучков относительно низка, особенно при высокой энергии. Синхрофазотрон на 10 ГэВ в Дубне дает в среднем за цикл ускорения 3,3-10 протонов (7,5 импульса в минуту). Отметим, что Дубненский синхрофазотрон может ускорять не только протоны, но и атомные ядра до энергии 10 ГэВ на один протонный заряд. Так, полностью ионизованный атом изотопа углерода ускоряется на этом ускорителе до энергии 5 ГэВ/нуклон (интенсивность в импульсе 10 ядер С ). Ускорение атомных ядер до релятивистских энергий положило начало новому направлению в ядерной физике — физике релятивистских ядер. [c.476]

МНОЖЕСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ — рождение большого числа вторичных адронов в одном акте взаимодействия частиц при высокой энергии. М. п. особенно характерны для столкновений адронов, и при энергиях выше неск. ГаВ они доминируют над процессами одиночного рождения частиц. М. п. наблюдаются и в соударениях др. частиц в процессах аннигиляции электронов и позитронов в адроны и в глубоко неупругих процессах взаимодействия леатонов с нуклонами. Впервые М, п. наблюдались в космических лучах, детальное их исследование началось после создания ускорителей заряж. частиц вы( оких энергий. Наиб, полно они изучены в т. н. мягких адрон-адронных взаимодействиях, в к-рых характерные поперечные к оси соударений импульсы вторичных частиц не превышают 1 ГэВ [1, 2]. Исследование М. п. существенно для выяснения структуры адронов и построения теории сильного взаимодействия. Особенно важно установление осн. закономерностей переходов кварков и глюонов в адроны, к-рые определяются неизвестным пока механизмом удержания (конфайн-мента) кварков в квантовой хромодинамике (КХД) (см. Удержание цвета). [c.169]

Одновременно с Ф. атомного ядра началось быстрое развитие Ф. элементарных частиц. Первые большие успехи в этой области связаны с исследованием космич. лучей. Были открыты мюоны, пи-мезоны. К-мезоны, первые гипероны. После создания ускорителей на высокие энергии началось планомерное изучение элементарных частиц, их свойств и взаимодействий были экспериментально наблюдены (по их взаимодействию) 2 типа нейтрино и открыто большое число новых элементарных частиц, в том числе т. и. резонансов, ср. время жизни к-рых составляет всего 10" —10 с. Обнаруженная универсальная взаимопрев-ращаемость элементарных частиц указывала на то, что не все эти частицы элементарны в абс. смысле этого слова, а имеют сложную внутр. структуру. Теория элементарных частиц и их взаимодействий (сильных, эл.-магн. н слабых) составляет предмет квантовой теории поля—совр. интенсивно развивающейся теории. [c.314]

Кон. 40-х — нач. 50-х гг. ознаменовались открытием большой группы частиц с необычными свойствами, получивших назв. странные . Первые частицы этой группы — К - и К -мезоны, Л-гипероны—были открыты в космич. лучах, последующие открытия странных частиц были сделаны на ускорителях заряженных частиц — установках, создающих интенсивные потоки протонов и электронов высоких энергий. При столкновении с веществом ускоренные протоны и электроны рождают новые Э. ч., к-рые затем регистрируются с помощью сложных детекторов. [c.597]

Бурное развитие испытала Я. ф. в кон. 40-х и в 50-х гг. в связи с созданием и усовершенствованием ядерного оружия и возникновением. чдериои энергетики. Появились новые типы ускорителей заряженных частиц, позволяющие получать потоки частиц всё более высоких энергий и имеющие хорошее энергетич. и угл. разрешение. Началось строительство исследовательских реакторов — источников мощных пучков нейтронов. [c.659]

В 1978 году я, будучи младшим научным сотрудником Лаборатории теоретической физики Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна), завершил цикл исследований по развитию и приложению метода фазовых функций к описанию рассеяния частиц высокой энергии и решил заняться физикой взаимодействия пи-мезонов с ядрами. Эта область ядерной физики бурно развивалась в то время. Начали работать мезонные фабрики в Америке (Лос-Аламос), Канаде (Ванкувер) и Швейцарии. Строилась Московская мезонная фабрика. Мезонная фабрика — это сильноточный протонный ускоритель с энергией протонов от 600 до 800 МэВ, производящий на мишени вторичный пучок пи-мезонов. Мезонные фабрики впервые позволили систематически [c.404]

Очень широко применяется П. к. при работе с ускорителями, к-рые дают частицы высокой энергии короткими и частыми импульсами. Начало цикла расширения можно согласовать с моментом входа частиц в камту. [c.247]

Возможности циклотрона для получения частиц высоких энергий оказались ограниченными. Новая ступень в развитии ускорительной техники началась после открытия советским ученым академиком В. И. Векслером в 1944 г. принципа автофазировки. Применение принципа автофазировки привело к созданию различных типов циклических резонансных ускорителей, таких, как синхротрон, синхроциклотрон, синхрофазотрон, с помощью которых и были достигнуты сверхвысокие энергии. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...