Коллайдер

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Колла́йдер (англ. collider от англ. collide — сталкиваться) — ускоритель 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 (CERN) и линейные, как проектируемый ILC.

История[править | править вики-текст]

Абстрактно идея использовать сталкивающиеся пучки витала несколько десятилетий. Рольф Видероэ получил в 1943 году немецкий патент на идею встречных пучков, опубликованный лишь в 1953 году[1]. В 1956 году Дональд Керст предложил использовать сталкивающиеся пучки протонов для изучения физики элементарных частиц[2], а Джерард О’Нил предложил использовать накопительные кольца для получения интенсивных пучков[3]. Активные работы по созданию коллайдеров начались одновременно в конце 1950-х годов в лабораториях Фраскати (Италия), SLAC (США) и ИЯФ (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 машинами, продемонстрировавшими возможность изучения физики элементарных частиц на коллайдерах.

Первым адронным коллайдером стал протонный синхротрон ISR, запущенный в 1971 году CERNе с энергией 32 ГэВ в пучке. Единственный в истории линейный коллайдер — SLC, работавший в 1988—1998 годах.

Действующие коллайдеры[править | править вики-текст]

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 2006 е+е 1,0 100 0,024
ВЭПП-4М ИЯФ, Новосибирск, Россия с 1994 е+е 6 20 0,366
ВЕРС-II IHEP, Пекин, Китай с 2007 е+е 1,89 700 0,23753
DAFNE Frascati, Италия с 1999 е+е 0,7 150 0,098
RHIC BNL, 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
4000 (планируется 7000),
1380/n (планируется 2760/n)
10000 (достигнута 7000),
0,001 (планируется)
26,659

Строящиеся и проектируемые коллайдеры[править | править вики-текст]

Ускоритель Центр, город, страна Год запуска Ускоряемые частицы Максимальная энергия пучка, ГэВ Светимость, 1030 см−2сек−1 Периметр (длина), км
SuperKEKB KEK, Япония 2016 е+е е: 7; е+: 4 800 000 3
NICA ОИЯИ, Дубна, Россия 2017 Au-Au(79+) 4.5/нуклон 0.001 0.503
Super c-tau ИЯФ, Новосибирск, Россия ? е+е 2.5 100 000 0,780
eRHIC BNL, США ? e-p, e-Au 10-30 (e-), 250 (p), 130/n (Au) 1000 (e-p) 3,834
LEP3 CERN ? е+е 125 10 000 26,659
ILC Япония 2026? е+е 500? 30-50?

Исторические коллайдеры[править | править вики-текст]

Ускоритель Центр, город, страна Годы работы Ускоряемые частицы Максимальная энергия пучка, ГэВ Светимость, 1030 см−2сек−1 Периметр (длина), км
AdA Frascati, Италия; Орсэ, Франция 1961—1964 е+е 0,25 0,00001 0,003
ВЭП-1 ИЯФ, Новосибирск, СССР 1963—1968 ее 0,16 0,005 0,0027
CBX SLAC, США 1963—1967 ее 0,55 ? 0,012
ВЭПП-2 ИЯФ, Новосибирск, СССР 1965—1972 е+е 0,7 0.38 0,0115
ACO Орсэ, Франция 1966—? е+е 1
ADONE Frascati, Италия 1969—1993 е+е 1,5 0.3 0.105
CEA Кембридж, США 1971—1973 е+е 3,5 100
ISR CERN 1971—1984 pp 31,5 140 0,948
SPEAR SLAC, Стэнфорд, США 1972—1990 е+е 3
ВЭПП-2М ИЯФ, Новосибирск, СССР/Россия 1974—2000 е+е 0,7 3 0,012
DORIS DESY, Германия 1974—1993 е+е 5
DCI Орсэ, Франция 1976—? е±е± 3,6
PETRA DESY, Германия 1978—1986 е+е 20
CESR Cornell 1979 - 2002 е+е 6 1280 на 5,3 ГэВ 0,768
PEP SLAC, Стэнфорд, США 1980—1990 е+е 30
SppS CERN 1981—1984 pp 315 6,9
Tristan KEK, Япония 1986—? е+е 32
Tevatron Fermilab, США 1987—2011 pp 980 171 6,28
SLC SLAC, Стэнфорд, США 1988—1998 е+е 45
LEP CERN 1989—2000 е+е 104,6 24 на Z0; 100 при >90 ГэВ 26,659
ВЕРС IHEP, Пекин, Китай 1989—2005 е+е 2,2 5 на 1,55 ГэВ;
12,6 на 1,843 ГэВ
0,2404
HERA DESY, Германия 1992—2007 е±р е±: 30; p: 920 75 6,336
PEP-II SLAC, Стэнфорд, США 1999—2008 е+е е: 12; e+: 4 10025 2,2
KEKB KEK, Япония 1999—2010 е+е е: 8; е+: 3,5 16270 3,016
CESR-C Cornell 2002—2008 е+е 6 60 на 1,9 ГэВ 0,768

Неосуществлённые проекты[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Design and construction of the ISR, Kurt Hübner.
  2. 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).
  3. Storage Ring Synchrotron: Device for High Energy Physics Research, G.K. O’Neill, Physical Review, v.102, p.1418-1419 (1956).
  4. AdA:The First Electron-Positron Collider, C. Bernardini, Phys. perspect. 6 (2004) 156—183.
  5. High Energy Collider Parameters
  6. Handbook of accelerator physics and engineering, edited by A. Chao, M. Tigner, 1999, p.11.

Литература[править | править вики-текст]