Тэватрон
Tevatron | |
---|---|
| |
Тип | синхротрон |
Назначение | коллайдер |
Страна | США |
Лаборатория | Фермилаб |
Годы работы | 1983 - 2011 |
Эксперименты | CDF, D0 |
Технические параметры | |
Частицы | протоны, антипротоны |
Энергия | 980 ГэВ |
Периметр/длина | 6.28 км |
Светимость | 4×1032 см−1 с−1 |
Прочая информация | |
Географические координаты | 41°49′55″ с. ш. 88°15′06″ з. д.HGЯO |
Сайт | fnal.gov/pub/tevatron/ |
Медиафайлы на Викискладе |
Тэватро́н или Теватро́н (
История создания и эксплуатации
1 декабря 1968 г. было начато создание линейного ускорителя (линака). Строительство главного ускорительного корпуса и основного ускорительного кольца длиной 6,4 км было начато 3 октября 1969 г. под руководством Роберта Уилсона, основателя и первого директора Фермилаб. Линак на 200 МэВ заработал 1 декабря 1970, бустер на 8 ГэВ — к 20 мая 1971 г. 30 июня 1971 г. протонный пучок с энергией 7 ГэВ впервые прошел через все секции ускорителя включая основное кольцо.
22 января 1972 г. энергия столкновений была увеличена до 20 ГэВ с последующим увеличением до 53 ГэВ (4 февраля) и до 100 ГэВ (11 февраля). 1 марта 1972 г. впервые был получен пучок протонов с проектной энергией 200 ГэВ, которая к концу 1973 г. была увеличена до 300 ГэВ.
14 мая 1976 г. энергия протонного пучка составила 500 ГэВ, что дало возможность ввести новую тэвную шкалу энергии (1 ТэВ = 1000 ГэВ), в то время как работающий в Европе Протонный суперсинхротрон обеспечивал на тот момент энергию 400 ГэВ.
15 августа 1977 г. старые медные магниты основного кольца были заменены сверхпроводящими.
Энергия пучков в 800 ГэВ (чуть позднее — 900 ГэВ) была достигнута 16 февраля 1984 г., что впоследствии позволило выполнение протон-антипротонных столкновений с энергией 1,8 ТэВ к 30 ноября 1986 г.
В 1993 г. после 6 лет работы была произведена замена основного инжектора на ускорительное кольцо, на что было потрачено 290 млн долларов. В результате к 1 марта 2001 г. энергия пучка достигла значения 980 ГэВ.
16 июля 2004 г. на Тэватроне была достигнута рекордная на тот момент светимость, которая впоследствии несколько раз повышалась и достигла значения 4×1032 см−1 с−1.
К концу 2011 г. Большой адронный коллайдер достиг светимости 3,65×1033 см−1 с−1 (в 9 раз выше) при энергии пучка 3,5 ТэВ (в 3,6 раза выше), в связи с чем основное внимание физиков переключилось на БАК. Относительно устаревший Тэватрон не получил достаточно финансирования для продления работы[2] и 30 сентября 2011 года в 15:30 по североамериканскому восточному времени (1 октября в 01:30 MSK) ускоритель был остановлен, завершив свою работу. Для церемонии остановки ускорителя были установлены две кнопки — красная, прекращающая подачу в ускоритель протонов и антипротонов, и синяя — отключающая электроснабжение Тэватрона. Нажать кнопки доверили физику Элен Эдвардс (англ. Helen Edwards)[3][4].
Состав ускорительного комплекса Тэватрона
Ускорение частиц в Тэватроне происходит в несколько этапов. На первой стадии 750-
Бустер — небольшой кольцевой магнитный ускоритель. Протоны пролетают около 20 000 кругов в этом ускорителе и приобретают энергию около 8
Тэватрон ускоряет протоны и антипротоны до энергии 980 ГэВ, которая в 1000 раз больше, чем их масса, а скорость при этом очень мало отличается от скорости света. Тэватрон — машина коллайдерного типа. Это означает, что протоны и антипротоны летят в противоположных направлениях и сталкиваются в нескольких точках ускорительного кольца, где располагаются детекторы частиц. Всего в туннеле Тэватрона установлено 2 детектора — CDF[англ.] и D0[англ.]. Для того, чтобы удержать частицы в канале ускорителя, используются сверхпроводящие дипольные магниты, охлажденные до температуры жидкого гелия. Магниты создают магнитное поле напряженностью 4,2 Тесла.
Наиболее важные открытия, сделанные в экспериментах на ускорителе Тэватрон
- 2 марта 1995 года коллаборации CDF и D0 объявили об открытии последнего кварка Стандартной модели — t-кварка[5], в 2007 году точность измерения его массы достигла 1 %.
- 18 ноября 1996 года коллаборация E866 заявила о получении 7 атомов антиводорода, впоследствии число полученных атомов возросло до нескольких сотен[6]. Целью эксперимента является изучение спектра антиводорода и его сравнение со спектром водорода.
- 5 марта 1998 года было объявлено об открытии -мезона, состоящего из - и -кварков[7].
- .
- 20 июля 2000 года в пресс-релизе Фермилаба объявлено, что в ходе эксперимента DONuT впервые были непосредственно зарегистрированы тау-нейтрино, взаимодействующие с ядрами атомов железа с образованием тау-лептонов. Более ранние эксперименты регистрации тау-нейтрино были косвенными[9].
- 25 сентября 2006 года коллаборация CDF представила первое наблюдение осцилляций в системе Bs-мезонов[10][11].
- 23 октября 2006 года коллаборацией CDF заявлено об открытии - и -барионов[12][11].
- В 2007 году коллаборации сообщили о наблюдении -бариона[11].
- В 2008 году коллаборацией CDF было объявлено об обнаружении аномального события. Рождение мюонов происходило на значительном расстоянии от места столкновения протон-антипротонных пучков[13], что может являться следствием рождения новой частицы, впоследствии распадающейся на мюоны[14]. Коллаборация D0 это не подтвердила[15].
- В 2009 году (по другим данным[16], 3 сентября 2008 года) коллаборации сообщили о наблюдении -бариона[11].
- 9 марта 2009 года коллаборации CDF и D0 сообщили о регистрации событий рождения одиночных t-кварков[17].
- .
- В 2009 году коллаборация CDF объявила о регистрации аномального пика в ходе исследования энергий рождающихся электрон-позитронных пар в области 240 ГэВ, который может свидетельствовать о регистрации новой элементарной частицы. Подтверждения открытия в других источниках нет[22].
- В LHC (в отличие от протон-антипротонного Тэватрона) подобная асимметрия не наблюдается[25]. Теоретических объяснений обнаруженному эффекту на данный момент нет.
- В апреле .
- 20 июня 2011 года коллаборация CDF сообщила о наблюдении (на уровне статистической значимости 7σ) 25 событий рождения новой элементарной частицы — -бариона, предсказанного в рамках Стандартной модели и состоящего из s-, b- и u-кварков[11][33].
- 2 июля 2012 года коллаборации CDF и D0 объявили, что по результатам анализа 500 триллионов столкновений, произведённых с 2001 года, масса бозона Хиггса составляет от 115 до 135 ГэВ[34][35]. Статистическая значимость наблюдаемых признаков составила 2,9σ. Итоговый анализ данных Тэватрона не позволил сделать окончательный вывод об открытии бозона Хиггса[36][37]. Через два дня, 4 июля 2012 года, данные с детекторов БАК с высокой вероятностью указали на существование новой частицы в диапазоне энергий 125.3 ± 0.4 ГэВ (CMS)[38] и 126 ± 0.4 ГэВ (ATLAS)[39], что соответствовало данным, полученным Тэватроном.
- В апреле 2022 года физики из международной коллаборации CDF[англ.] в своем исследовании, сделанном на основе обработки данных 10 лет работы коллайдера «Тэватрон», продемонстрировали, что масса W-бозона на 0,09% выше, чем предсказывает Стандартная модель[40][41].
Научное наследие
В сентябре 2014 года начал выходить основной обзор научных результатов коллайдера[42].
См. также
- LEP
- Большой адронный коллайдер (LHC)
- Бэватрон
- Зэватрон
Примечания
- ↑ FERMILAB-TM-0763 Wilson, R.R. Fermilab, The Tevatron, 1978. Дата обращения: 29 января 2008. Архивировано 3 марта 2016 года.
- ↑ Павел Котляр. США останавливают Тэватрон . Infox.ru (11 января 2011). Дата обращения: 13 января 2011. Архивировано 3 марта 2012 года.
- ↑ "Второй по мощности в мире ускоритель Тэватрон завершил работу". Lenta.ru. 2011-10-01. Архивировано 2 октября 2011. Дата обращения: 1 октября 2011.
- ↑ Элементы — новости науки: Тэватрон завершил свою работу.
- ↑ Top Quark Press Release (Historical) Архивная копия от 13 октября 2011 на Wayback Machine — Fermilab
- ↑ Fermilab Antihydrogen Experiment Fact Sheet Архивная копия от 21 октября 2011 на Wayback Machine.
- ↑ Источник . Дата обращения: 3 октября 2011. Архивировано 17 октября 2011 года.
- ↑ FERMILAB physicists find new matter-antimatter asymmetry Архивная копия от 21 октября 2011 на Wayback Machine.
- ↑ Physicists Find First Direct Evidence for Tau Neutrino at Fermilab Архивная копия от 20 октября 2016 на Wayback Machine.
- ↑ CDF B_s . Дата обращения: 3 октября 2011. Архивировано 7 ноября 2015 года.
- ↑ 1 2 3 4 5 Fermilab experiment discovers a heavy relative of the neutron Архивная копия от 28 сентября 2011 на Wayback Machine — Fermilab. 20 июля 2011
- ↑ Experimenters at Fermilab discover exotic relatives of protons and neutrons Архивная копия от 18 сентября 2011 на Wayback Machine.
- ↑ CDF collaboration (2008). "Study of multi-muon events produced in p-pbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV". arXiv:0810.5357 [hep-ex].
- ↑ Детектор CDF обнаружил явление, не поддающееся объяснению в рамках Стандартной модели Архивная копия от 9 июня 2009 на Wayback Machine — Элементы.ру
- ↑ Mark R. J. Williams от имени коллаборации D0. Search for Excess Dimuon Production in the Radial Region 1.6 < r ≲10 cm at the D0 Experiment : [арх. 7 февраля 2016] // PoS EPS-HEP2009:248. — 2009.
- ↑ DZero Omega-sub-b Архивная копия от 5 сентября 2008 на Wayback Machine (Press Release)
- ↑ Fermilab collider experiments discover rare single top quark Архивная копия от 12 ноября 2011 на Wayback Machine.
- ↑ Strange Particle Created; May Rewrite How Matter’s Made . Дата обращения: 18 ноября 2012. Архивировано 15 октября 2012 года.
- .
- ↑ New particle-like structure confirmed at the LHC Архивная копия от 21 ноября 2012 на Wayback Machine — symmetry magazine
- ↑ PhysicsResultsBPH11026 < CMSPublic < TWiki . Дата обращения: 19 ноября 2012. Архивировано 24 октября 2017 года.
- ↑ Physics — Deciphering a bump in the spectrum Архивная копия от 2 апреля 2009 на Wayback Machine.
- .
- ↑ Select Authentication System . Дата обращения: 26 июля 2011. Архивировано 21 октября 2011 года.
- ↑ Элементы — новости науки: Детектор CMS не подтверждает сильную асимметрию, найденную на Тэватроне Архивная копия от 12 сентября 2011 на Wayback Machine.
- ↑ Fermilab Today. The data peak that causes excitement. Дата обращения: 9 апреля 2011. Архивировано 10 апреля 2011 года.
- .
- ↑ Элементы — новости науки: Недавний результат Тэватрона не вызвал у физиков особого энтузиазма Архивная копия от 10 мая 2013 на Wayback Machine.
- ↑ Элементы — новости науки: Wjj-аномалия, обнаруженная на Тэватроне, усилилась. Дата обращения: 31 мая 2011. Архивировано из оригинала 21 ноября 2011 года.
- ↑ Study of the dijet invariant mass distribution in ppbar-->W(-->lv)+jj final states at sqrt(s)=1.96 TeV . Дата обращения: 11 июня 2011. Архивировано 13 июня 2011 года.
- ↑ Wjj-аномалия отменяется Архивная копия от 28 августа 2012 на Wayback Machine — Элементы.ру
- .
- ↑ Fermilab experiment discovers a heavy relative of the neutron. Дата обращения: 3 октября 2011. Архивировано 22 сентября 2011 года.
- ↑ Updated Combination of CDF and DØ's Searches for Standard Model Higgs Boson Production with up to 10.0 fb-1 of Data . Tevatron New Phenomena & Higgs Working Group (июнь 2012). Дата обращения: 2 августа 2012. Архивировано 10 апреля 2016 года.
- ↑ Evidence for a particle produced in association with weak bosons and decaying to a bottom-antibottom quark pair in Higgs boson searches at the Tevatron . Tevatron New Phenomena & Higgs Working Group (июль 2012). Дата обращения: 2 августа 2012. Архивировано 21 сентября 2015 года.
- ↑ Tevatron scientists announce their final results on the Higgs particle . Fermi National Accelerator Laboratory (2 июля 2012). Дата обращения: 7 июля 2012. Архивировано 21 октября 2016 года.
- ↑ Rebecca Boyle. Tantalizing Signs of Higgs Boson Found By U.S. Tevatron Collider . Popular Science (2 июля 2012). Дата обращения: 7 июля 2012. Архивировано 15 февраля 2016 года.
- ↑ CMS collaboration (31 July 2012). "Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC". arXiv:1207.7235.
- ↑ ATLAS collaboration (31 July 2012). "Observation of a New Particle in the Search for the Standard Model Higgs Boson with the ATLAS Detector at the LHC". arXiv:1207.7214.
- ↑ Источник . Дата обращения: 4 июня 2022. Архивировано 13 апреля 2022 года.
- ↑ Измерения массы W-бозона не совпали со Стандартной моделью / Хабр . Дата обращения: 4 июня 2022. Архивировано 28 апреля 2022 года.
- ↑ Появился обзор научных результатов Тэватрона. Дата обращения: 29 января 2016. Архивировано 2 апреля 2015 года.
Литература
- Sliwa K. Tevatron collider program — physics, results, future? // Acta physica polonica B. — 2011. — Т. 42. — С. 1625—1644.
- Dmitri Denisov, Costas Vellidis. Tevatron greatest hits // Reports on Progress in Physics. — 2022-11-01. — Т. 85, вып. 11. — С. 116201. — .
Ссылки
- Live Tevatron status
- Хронология наиболее важных событий на Тэватроне
- Long live the Tevatron
- Holmes, S. D. (2011). "Remembering the Tevatron: The Machine(s)". arXiv:1109.2937.
{{cite arXiv}}
: Неизвестный параметр|version=
игнорируется (справка)
В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). |