Материал: l_02
Fermi
Fermi
National
National
Accelerator
Accelerator
Laboratory
Laboratory
В
Fermilab
были
открыты
b-
и
t-
кварки
и
τ
-
нейтрино
Booster
–
ускоритель
длиной
95
метров
.
Ионы
водорода
ускоряются
до
энергии
8
ГэВ
.
Antiproton Storage Rings.
Антипротоны
образуются
при
взаимодействии
протонного
пучка
с
мишенью
и
накапливаются
в
накопительном
кольце
.
Tevatron
–
синхротрон
с
периметром
6.3
км
.
в
котором
в
противоположных
направлениях
вращаются
протонный
и
антипротонный
пучки
с
энергией
1
ТэВ
,
что
соответствует
энергии
столкновения
в
системе
центра
масс
2
ТэВ
.
http://www.fnal.gov/
Пример
В
ускорителе
Tevatron (Fermilab,
США
)
сталкиваются
встречные
пучки
протонов
и
антипротонов
с
кинетическими
энергиями
1
T
′ =
ТэВ
(1
ТэВ
=
1000
ГэВ
).
Какой
должна
быть
соответствующая
кинетическая
энергия
T
антипротона
в
ускорителе
с
неподвижной
мишенью
?
В
ультрарелятивистском
случае
(
2
T
mc
)
2
2
2( )
T
T
mc
′
≈
2
2
2
6
2( )
2 (1000
ГэВ
)
2,13 10
ГэВ
0.94
ГэВ
Т
T
тс
′
⋅
≈
=
≈
⋅
Важной
характеристикой
коллайдеров
является
светимость
L
.
Встречные
пучки
состоят
из
отдельных
сгустков
частиц
,
двигающихся
с
определенным
интервалом
друг
за
другом
.
Рассмотрим
два
сталкивающихся
цилиндрических
сгустка
одинакового
сечения
.
Сгустки
равномерно
заполнены
частицами
и
при
столкновении
полностью
перекрываются
.
В
левом
сгустке
1
n
частиц
,
а
в
правом
—
2
n
.
Число
взаимодействий
1
N
в
единицу
времени
между
частицами
этих
двух
сгустков
можно
вычислить
,
приняв
левый
сгусток
за
частицы
-
снаряды
,
а
правый
−
за
мишень
:
1
2
1
n
N
jnS
n
S
σ
σ
=
=
,
σ
−
эффективное
сечение
взаимодействия
1
n
j
S
=
—
плотность
потока
частиц
левого
сгустка
2
n
nS
=
—
полное
число
частиц
в
правом
сгустке
n
—
концентрация
частиц
в
правом
сгустке
.
Если
сгустки
сталкиваются
с
частотой
f
,
то
число
актов
реакции
N
1 2
n n
N
f
L
S
σ
σ
=
=
,
1 2
n n
L
f
S
=
—
светимость
коллайдера
.
частицы
левого
сгустка
частицы
правого
сгустка
1
n
2
n
S
Светимость
Светимость
Пример
Пример
В
коллайдере
TEVATRON
сталкиваются
протоны
и
антипротоны
с
энергиями
1
ТэВ
.
Чему
равно
число
актов
их
взаимодействия
в
1
с
,
если
сечение
взаимодействия
протона
и
антипротона
при
этих
энергиях
75
σ
=
мб
,
а
светимость
коллайдера
31
2
1
5 10
см
с
L
−
−
= ⋅
⋅
.
1 2
n n
L
f
S
=
—
светимость
коллайдера
.
1 2
n n
N
f
L
S
σ
σ
=
=
31
2
1
27
2
6
1
5 10
см с
75 10
см
3, 75 10
с
.
N
L
σ
−
−
−
−
−
=
= ⋅
⋅
⋅
=
=
⋅
CERN
CERN
European Organization for Nuclear Research
http://public.web.cern.ch/Public/
В
CERN
были
открыты
W-
и
Z-
бозоны