Коллайдер
Колла́йдер (
частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся придать элементарным частицам вещества высокую кинетическую энергию
, направить их навстречу друг другу, чтобы произвести их столкновение.
По виду коллайдеры подразделяются на кольцевые; например, Большой адронный коллайдер в европейском ЦЕРНе и линейные, как проектируемый ILC.
История
В принципиальном виде идея использовать сталкивающиеся пучки возникла в середине XX века.
СССР
).
Первым заработал электрон-позитронный коллайдер AdA, построенный под руководством Бруно Тушека во Фраскати. Однако первые результаты были опубликованы на год позже (1966), чем наблюдения упругого рассеяния электронов (1965) на советском ВЭП-1 (Встречные Электронные Пучки) — машине, созданной под руководством Г. 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 протонный
, работавший в 1988—1998 годах.Действующие коллайдеры
Данные взяты с сайта Particle 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
|
Китай
|
с 2007 | e+e− | 1,89 | 700 | 0,23753 |
| DAFNE | Frascati, Италия | с 1999 | e+e− | 0,7 | 150 | 0,098 |
| SuperKEKB | KEK, Япония | с 2018 | e+e− | e−: 7; e+: 4 | 800 000 | 3,016 |
| RHIC | 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
| Ускоритель | Центр, город, страна | Год запуска | Ускоряемые частицы | Максимальная энергия пучка, ГэВ
|
Светимость, 1030 см−2сек−1 | Периметр (длина), км
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| NICA | 2022 | 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 | 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 | 2026? | e+e− | 500? | 30-50? |
Исторические коллайдеры
| Ускоритель | Центр, город, страна | Годы работы | Ускоряемые частицы | Максимальная энергия пучка, ГэВ
|
Светимость, 1030 см−2сек−1 | Периметр (длина), км
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| AdA | Орсэ, Франция
|
1961—1964 | e+e− | 0,25 | 0,00001 | 0,003 |
| ВЭП-1 | СССР
|
1963—1968 | e−e− | 0,16 | 0,005 | 0,0027 |
| CBX | 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 | 100 | |
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 | ||
| 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 | ||
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 | 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
- УНК (Ускорительно-Накопительный комплекс) — незавершённый проект по созданию протон-протонного коллайдера в Институте физики высоких энергий, Протвино.
- ВЛЭПП.
- Novosibirsk Phi-factory.
- SSC, США.
- SuperB[англ.], Италия.
Примечания
- ↑ Design and construction of the ISR Архивная копия от 12 июля 2019 на Wayback 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 Research Архивировано 6 марта 2012 года., G.K. O’Neill, Physical Review, v.102, p.1418-1419 (1956).
- ↑ AdA:The First Electron-Positron Collider Архивная копия от 27 октября 2015 на Wayback 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 engineering Архивная копия от 20 марта 2015 на Wayback Machine, edited by A. Chao, M. Tigner, 1999, p.11.
Литература
- УФН. — 1966. — Т. 89, вып. 4. — С. 533.
- В. Д. Шильцев. Коллайдеры частиц высоких энергий: прошедшие 20 лет, предстоящие 20 лет и отдалённое будущее // .
- 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.
 |
|---|
