Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
В CERN по инициативе К. Руббиа начали разрабатывать другое направление с целью повысить энергию нуклон-нуклонных столкновений в с.ц.м. SPS-кольцо использовалось в качестве накопительного кольца как для протонов, так и (в противоположном направлении) для антипротонов. Скорость протон-антипротонных столкновений в этой системе ограничена потоком накопленных антипротонов. Открытие и осуществление С. Ван дер Мейером стохастического охлаждения пучка антипротонов сделало возможным настолько повысить этот поток, что позволило получать промежуточные бозоны W* и Z0. Достигнутую в CERN энергию в с.ц.м. 630 ГэВ превзошли в 1987 г. в Fermiiab, где теватрон также перестроили в протон-антипротонный накопитель. В США планируют построить в 1996 г. гигантское накопительное кольцо (сверхпроводящий суперколлайдер, SSC), где будут сталкиваться пучки протонов и антипротонов с энергией в лабораторной системе координат по 20 IbB каждый.
1 1 Область применения детекторов излучений
17
Развитие электронных ускорителей началось с бетатрона, где электроны во вторичной цепи трансформатора достигали энергии 45 МэВ. Принцип сильной фокусировки привел к созданию синхротрона; примером могут служить синхротроны в Бонне (2 ГэВ), Корнелле (10 ГэВ) и в Немецкой синхротронной лаборатории (DESY) в Гамбурге (7,4 ГэВ). Энергия, теряемая на синхротронное излучение при ускорении по кругу с радиусом R электрона с энергией Е, возрастает пропорционально E4ZR9 поэтому наиболее высокая энергия электронов (30 ГэВ) получена на линейном ускорителе в Станфорде (станфордский линейный ускоритель, SLAC).
Для электронных ускорителей принцип встречных пучков в накопительных кольцах также оказался подходящей методикой, чтобы повысить энергию столкновения в с.ц.м. Техника электронных накопительных колец развивалась на малых установках в Новосибирске, Фраскати и Кеймбридже (Массачусетс). Первый большой успех был достигнут в Станфорде на электрон-позитронном накопительном кольце SPEAR. На этом кольце с энергией в с.ц.м. до 4 ГэВ наблюдались состояния системы чармония. Второй установкой в этой области энергий стало кольцо DORIS в DESY в Гамбурге. Существенно большая энергия в с.ц.м. достигнута в построенных по этому принципу кольцах PETRA в DESY и PEP в SLAC До 1986 г. самая большая энергия в с.ц.м. для электрон-позитронных ускорителей была достигнута на PETRA Vs = 46 ГэВ. В 1987 г. запущены также кольцевые сооружения: TRISTAN в Японском исследовательском центре KEK (Цукуба) и однопролетный линейный ускоритель (SLC) в SLAC. TRISTAN рассчитан на максимальную энергию в с.ц.м., Vs = 60 ГэВ, в то время как SLC должен давать нейтральные векторные бозоны Z0 с массой примерно 90 ГэВ непосредственно в реакциях е+ е ~. В настоящее время строится европейское Большое кольцо электрон-позитронного коллайдера (LEP) в CERN для такой же энергии (вплоть до 100 ГэВ), но при гораздо более высоких ин-тенсивностях пучков. Оно должно быть запущено в начале 1989 г. !) LEP является идеальным инструментом для изучения детальной структуры электрослабого взаимодействия, но мало пригоден для подтверждения теории сильного взаимодействия (квантовой хромо-динамики). Подходящей реакцией для этой цели является неупругое рассеяние лептонов на нуклонах при больших переданных импульсах. С помощью пучков лептонов на SPS в CERN и на теватроне в Fermilab можно исследовать область вплоть до значений передан-
Физические эксперименты на LEP начались осенью 1989 г. — Прим ред
18
1 Физические основы регистрации излучений
ного импульса Q2 порядка 200 (ГэВ/с)2. С помощью электрон-протонного накопительного кольца HERA, которое строится в DESY, станет возможным переход в абсолютно новую область значений переданного импульса —вплоть до Q2 = 104 (ГэВ/с)2. Это будет достигнуто с помощью сверхпроводящего кольца для протонов с энергией 820 ГэВ и электронного кольца с энергией 30 ГэВ. Эта^ установка должна быть запущена в 1991 г. В табл. 3 приведены данные ряда крупных ускорителей.
Таблица 3. Крупнейшие ускорители
пс- Максимальная Начало эксплуа
Ускоритель Лаборатория _ _
энергия пучка, ГэВ тации
Протонные синхротроны
PS CERN, Женева. 28 1960
Швейцария
AGS Брукхейвен, Аптон, США 33 !960
PS Серпухов, Протвино, 76 1967
СССР
SPS CERN, Женева, 450 1976
Швейцария
Тгватрон Fermilab, Чикаго, США 1000 1985
PS КЕК, Цукуба, Япония 8 1976
Ускорители электронов
Электронный DESY, Гамбург, ФРГ 7,4 1964 синхротрон
Линейный уско- SLAC, Станфорд, США 32 1966
ритель
Протон-антипротонные накопительные кольца
SPPS CERN, Женева, 450 1982
Швейцария
Colhder Fermilab, Чикаго, США 1000 1986 Электрон-позитронные накопительные кольца
ADONE Фраскати, Италия 1,5 1969
DCI LAL1 Орсэ, Франция 1,8 1976
