Встречные пучки частиц

Мы получили чрезвычайно важный результат. В ньютоновой механике всегда Т = 4Т, т. е. возможен лишь четырехкратный выигрыш в энергии при использовании встречных пучков частиц. В релятивистском случае, когда Т шс , получаем существенное увеличение энергии [c.479]

Встречные пучки частиц [c.67]

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]

Эквивалентная энергия двух частиц с массой т, имеющих во встречных пучках энергию Т [c.706]

Примечание для реакций на встречных пучках при столкновении частиц равных масс и энергий порогом является энергия реакции Q, вычисляемая по формуле (7.31). [c.310]

На практике, кроме этих правил, надо еще учитывать, что в реальных экспериментальных установках мишенями могут быть только ядра и протоны (в установках на встречных пучках еще электроны и позитроны). Налетающими частицами могут быть протоны, [c.310]

Для полноты скажем несколько слов и о мишенях. Мишенями могут быть только те частицы и ядра, которые достаточно дс)Лго живут и которые могут входить в состав макроскопических тел. Поэтому список доступных мишеней четко ограничен. В него входят все стабильные и достаточно долго (примерно не менее нескольких минут) живущие ядра, а также протон и электрон. Из всех остальных ядер и частиц мишеней делать нельзя Уже, например, о рассеянии нейтрон — нейтрон нет прямых экспериментальных данных, в то время как рассеяние нейтрон — протон и особенно протон — протон исследовано с большой полнотой в широкой области энергий (см. гл. V, 3 —5). Проблема создания методики исследования столкновений нестабильных и нейтральных частиц друг с другом еще ждет своего решения. Небольшое, но важное расширение списка возможных мишеней достигается на встречных пучках (см. 2, п. 13). [c.466]

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]

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]

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]

Ускорители со встречными пучками (коллайдеры). При генерации новых частиц в акте соударения должна выделяться энергия, равная или превосходящая энергию покоя рождающихся частиц, т.е. сотни МэВ, а иногда многие десятки ГэВ. При таких больших энерговыделениях теряет значение не только хим. связь частиц, входящих в состав мишени, но и связь нуклонов в ядре, так что соударение происходит с одиночными нуклонами или даже с одиночными кварками, составляющими нуклон. Т. н. кумулятивные процессы, к-рые можно рассматривать как одноврем. столкновение ускоренной частицы с двумя или неск. нуклонами, представляют научный интерес, но при высоких энергиях наблюдаются крайне редко. [c.252]

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]

Светимость области взаимодействия — отношение количества взаимодействий частиц встречных пучков, происходящих за данное время, к этому времени и к эффективному сечению этих взаимодействий. Светимость не зависит от эффективного сечения взаимодействий и определяется интенсивностями встречных пучков, геометрией области взаимодействия и т. д. [c.61]

Для физических исследований наиболее интересны встречные пучки частиц с противоположными зарядами всех сортов, т. е. е —е" и р—р. Именно на е —е -пучках был открыт и исследован спектр шармония (см. гл. VII, 7). Большая информация о столкновениях адронов самых высоких достигнутых энергий была получена на встречных р—р-пучках. [c.480]

Надежды на выявление Э. д. связываются с подготовляемыми экснериментами па встречных пучках частиц высокой эпергии. В случао положит, исхода этих экспериментов простейшую, по-видимому, возможность описания их результатов даст феноменологич. нелокальная квантовая теория поля, в к-рую Э. д. входит иерез ф-цию размазывания — формфактор. [c.521]

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 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]

Выгодность использования встречных пучков становится понятной, если учесть, что при столкновении двух частиц физически существенной являетсй кинетическая энергия в системе центра инерции, в то время как энергия движения самого центра инерции ни к каким новым физическим явлениям не приводит, т. е. является бесполезной для изучения процесса столкновения (но не бесполезной вообще, см. следующий пункт). [c.479]

МЕТАЛЛОФИЗИКА — раздел физики, в котором изучаются структура и свойства металлов МЕТОД [аналогии состоит в изучении какого-либо процесса путем замены его процессом, описываемым таким же дифференциальным уравнением, как и изучаемый процесс векторных диаграмм служит для сложения нескольких гармонических колебаний путем представления их посредством векторов встречных пучков используется для увеличения доли энергии, используемой ускоренными частицами для различных ядерных реакций Дебая — Шеррера применяется при исследовании структуры монохроматических рентгеновских излучений затемненного поля служит для наблюдения частиц, когда направление наблюдения перпендикулярно к направлению освещения Лагранжа в гидродинамике состоит в том, что движение жидкости задается путем указания зависимости от времени координат всех ее частиц ин1 ерференционного контраста служит для получения изображений микроскопических объектов путем интерференции световых воли, прошедших и не прошедших через объект меченых атомов состоит в замене атомов исследуемого вещества, участвующего в каком-либо процессе, их радиоактивными изотопами моделирования — метод исследования сложных объектов, явлений или процессов на их моделях или на реальных установках с применением методов подобия теории при постановке и обработке эксперимента статистический служит для изучения свойств макроскопических систем на основе анализа, с помощью математической статистики, закономерностей теплового движения огромного числа микрочастиц, образующих эти системы совнадений в ядерной физике состоит в выделении определенной группы одновременно происходящих событий термодинамический служит для изучения свойств системы взаимодействующих тел путем анализа условий и количественных соотношений происходящих в системе превращений энергии Эйлера в гидродинамике заключаегся в задании поля скоростей жидкости для кинематического описания г чения жидкости] [c.248]

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]

Н. применяются в физике высоких анергий — метод встречных пучков [1], в ядереой физике — в экспериментах но рассеянию заряж. частиц высокой анергии на внутр. мишенях [2,3 , как источники синхротронного излучения (Н. электронов и позитронов) (4), для формирования пучков, содержащих большое кол-во редких частиц, для формирования сгустков нужной протяжённости (накопитель-группирователь) и для создания квазинепрерывного выходного пучка ускоренных частиц (накопитель-растяжи-т е л ь). Н. позволяет изменять энергию частиц (ускорять или замедлять их) в пределах, предусмотренных его конструкцией. [c.241]

СВЕТИМОСТЬ точки поверхности — одна из светоеых величин, отношение светового потока, исходящего от элемента поверхности, к площади этого элемента. Единица С. (СИ) — люмен с квадратного метра (лм/м ). Аналогичная величина в системе эяерге-тич, величин наз. энергетической С. (излу-чательностью) и измеряется в Вт/м . д. н. Лазарев. СВЕТИМОСТЬ ускорителя (Ь) — характеристика эффективности системы ускоритель мишень . Определяется как величина, равная числу событий, происходящих в единицу времени при единичном сечении взаимодействия частиц пучка и мишени (в т. ч. подвижной— встречные пучки) где Лд — [c.461]

СДВ может использоваться в качестве т. н, вершинного детектора с высоким координатным разрешением для регистрации распадов короткоживущих частиц, содержащих тяжелые кварки (см. Комбинированные сштгмы детекторов). СДВ позволяет изучать частицы с временами жизни -2-10 с. СДВ может использоваться в качестве прецизионного компактного трекового детектора в экспериментах на встречных пучках. На основе СДВ изготовляют -)л,-матн. и адронные калориметры, позволяющие кроме измерения энергий наблюдать и треки частиц (см. Ионизационный калориметр). СДВ применяют для регистрации частиц в качестве годоскопов с временным разрешением 1 не [c.41]

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]

В 90-х гг. всё большее значение приобретают накопительные и встречные к о л ь ц а, в к-рых плотные пучки заряж. частиц циркулируют длит, время, не меняя своей энергии. Такие кольца используются для осуществления реак-iprii между частицами, движущимися навстречу друг другу (встречные пучки), для накопления ионов и частиц, непосредственно в природе не встречающихся (позрггронов и антипротонов), а также для генерации синхротронного излучения. При взаимодействии частиц, движущихся навстречу друг другу, может реализоваться вся приданная им при ускорении энергия, в то время как при взаимодействии ускоренных частиц с неподвижными большая часть энергии связана с движением центра масс частиц и в реакциях не участвует. [c.246]

Эф< №кты, связанные с интенсивностью. Кроме резонансов, возникающих при взаимодействии пучка с внеш. полями, при больших интенсивностях пучков начинают играть роль разл. рода неустойчивости, связанные с взаимодействиями частиц пучка друг с другом, с элементами вакуумной камеры и ускоряющей системы, а в У. со встречными пучками—и с воздействием пучков друг на друга. Наиб, простым среди этих эффектов является кулоповский сдвиг частоты бетатронных колебаний. Электрич. поле пучка отталкивает к периферии наружные частицы и не действует на центральную частицу сгустка. В результате этого частоты бетатронных колебаний частиц в пучке начинают отличаться от частоты колебаний центра тяжести пучка. Если это различие превышает расстояние между ближайшими запрещёнными значениями Q, то при любой настройке У. часть пучка неизбежно теряется. Электроста-тич. отталкивание частиц сказывается и на фазовых колебаниях пучка (в частности, приводит к эффекту отрицательной массы ). [c.252]

Техника работы с накопит, кольцами, в к-рых движутся встречные пучки, очень сложна. Кол-во ядерных реакций, происходящих в единицу времени, оказывается в тысячи раз меньше, чем при неподвижных мишенях, из-за крайней разреженности пучков. Эффективность коллайдеров принято характеризовать их светимостью, т. е. числом, на к-рое нужно умножить эфф. сечение изучаемой реакции, чтобы получить число таких реакций в единицу времени. Светимость пропорц. произведению интенсивностей сталкивающихся пучков и обратно пропорц. площади сечения пучков (если они равны). Сталкивающиеся пучки должны, т. о., содержать много частиц и занимать небольшие объёмы в фазовом пространстве. Охлаждение фазового объёма электронных и позитронных пучков из-за сияхротрон-ного излучения обсуждалось выше. В то же время фазовый объём протонных пучков по мере ускорения уменьшается всего как //>, т. е совершенно недостаточно, А объём, занятый антипротонными пучками, оказывается очень большим уже при их генерации и мало уменьшается в дальнейшем, т, к. антипротоны образуются при высокой энергии (неск. ГэВ). Поэтому перед соударениями анти-протонные пучки должны накапливаться и охлаждаться, т. е. сжиматься в фазовом пространстве. [c.252]

Регнстрация вторичных частиц. Для идентификации вторичных частиц, образующихся при взаимодействии первичных частиц с мишенью, или при взаимодействии встречных пучков, имеющих широкое угл. распределение, используются многоканальные (годоскопические) газовые Ч. с. или Ч. с. с регистрацией изображения кольца излучения. Фотоны регистрируются на нек-ром расстоянии от короткого радиатора не ФЭУ, а плоской многопроволочной пропорциональной камерой, наполненной газовой смесью, имеющей высокую эффективность регистрации фотонов черенковского излучения. Точки пересечения траектории фотонов с плоскостью пропорциональной камеры образуют окружность, радиус к-рой определяется скоростью частицы. [c.451]

Полное число столкновений частиц встречных пучков в секунду TV oii составляет [c.52]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...