çarpıştırıcı - Collider

Bir hızlandırıcı bir tür tanecik hızlandırıcı iki karşılıklı getiren parçacık kirişler parçacıklar çarpıştığında şekilde birarada. Çarpıştırıcılar halka hızlandırıcılar veya doğrusal hızlandırıcılar olabilir .

Çarpıştırıcılar, parçacıkları çok yüksek kinetik enerjiye hızlandırarak ve diğer parçacıkları etkilemelerine izin vererek parçacık fiziğinde bir araştırma aracı olarak kullanılır . Bu çarpışmaların yan ürünlerinin analizi, bilim adamlarına atom altı dünyanın yapısı ve onu yöneten doğa yasaları hakkında iyi kanıtlar sunar. Bunlar yalnızca yüksek enerjilerde ve çok küçük zaman dilimlerinde belirgin hale gelebilir ve bu nedenle başka yollarla çalışmak zor veya imkansız olabilir.

Açıklama

Gelen parçacık fiziği yaklaşık bir kazanç bilgi temel parçacık çok yükseğe parçacıkları hızlandırarak kinetik enerjiye ve diğer parçacıklar üzerinde onları etkisi icar. Yeterince yüksek enerji için parçacıkları diğer parçacıklara dönüştüren bir reaksiyon meydana gelir. Bu ürünleri tespit etmek, ilgili fizik hakkında fikir verir .

Bu tür deneyleri yapmak için iki olası kurulum vardır:

• Sabit hedef kurulumu: Bir parçacık demeti ( mermiler ) bir parçacık hızlandırıcı ile hızlandırılır ve çarpışma ortağı olarak, ışın yoluna sabit bir hedef koyulur.
• Çarpıştırıcı: İki parçacık demeti hızlandırılır ve ışınlar birbirine doğru yönlendirilir, böylece parçacıklar zıt yönlerde uçarken çarpışır. Bu işlem garip ve anti-madde yapmak için kullanılabilir.

Çarpıştırıcı kurulumunun inşası daha zordur, ancak özel göreliliğe göre belirli bir hızla birbirine yaklaşan iki parçacık arasındaki esnek olmayan bir çarpışmanın enerjisinin, bir parçacığın dinlenme durumundakinin sadece 4 katı olmaması gibi büyük bir avantaja sahiptir. göreli olmayan fizikte olurdu); Çarpışma hızı ışık hızına yakınsa, büyüklük dereceleri daha yüksek olabilir.

Laboratuvar çerçevesinde çarpışma noktasının hareketsiz olduğu bir çarpıştırıcıda (yani ), kütle merkezi enerjisi (çarpışmada yeni parçacıklar üretmek için mevcut enerji) basitçe , nerede ve bir parçacığın toplam enerjisidir. her ışından. Parçacık 2'nin hareketsiz olduğu sabit bir hedef deney için, . ${\displaystyle {\vec {p}}_{1}=-{\vec {p}}_{2}}$${\displaystyle E_{\mathrm {cm} }}$${\displaystyle E_{\mathrm {cm} }=E_{1}+E_{2}}$${\görüntüleme stili E_{1}}$${\ Displaystyle E_{2}}$${\displaystyle E_{\mathrm {cm} }^{2}=m_{1}^{2}+m_{2}^{2}+2m_{2}E_{1}}$

Tarih

Çarpıştırıcı için ilk ciddi öneri Midwestern Üniversiteleri Araştırma Derneği'ndeki (MURA) bir grupla ortaya çıktı . Bu grup, iki teğet radyal sektörlü FFAG hızlandırıcı halka oluşturmayı önerdi . İlk makalenin yazarlarından biri olan Tihiro Ohkawa , tek bir mıknatıs halkası içinde zıt yönde dönen iki parçacık ışınını hızlandırabilen radyal sektörlü bir FFAG hızlandırıcı tasarımı geliştirmeye devam etti. MURA grubu tarafından inşa edilen üçüncü FFAG prototipi, bu konseptin uygulanabilirliğini göstermek için 1961'de inşa edilen 50 MeV'lik bir elektron makinesiydi.

Gerard K. O'Neill, parçacıkları bir çift teğet depolama halkasına enjekte etmek için tek bir hızlandırıcı kullanmayı önerdi . Orijinal MURA teklifinde olduğu gibi, teğet bölümünde çarpışmalar meydana gelecektir. Depolama halkalarının yararı, depolama halkasının çok daha düşük bir akı elde eden bir enjeksiyon hızlandırıcısından yüksek ışın akısını biriktirebilmesidir.

İlk elektronun - pozitron İtalya'da çarpıştırıcılar sonlarında inşa edilmiş 1950-1960'ların başında en Istituto Nazionale di Fisica Nucleare içinde Frascati Roma yakınlarındaki, Avusturya-İtalyan fizikçi tarafından Bruno Touschek ve ABD'de Stanford-Princeton ekibi tarafından dahil William C.Barber, Bernard Gittelman, Gerry O'Neill ve Burton Richter. Aynı zaman zarfında 1960'ların başında, VEP-1 elektron elektron çarpıştırıcısı bağımsız geliştirildi ve gözetiminde inşa Gersh Budker içinde Sovyet Nükleer Fizik Enstitüsü .

1966 yılında, iş başladı Kesişen Depolama Yüzüklerin de CERN ve 1971 yılında bu çarpıştırıcı operasyonel oldu. ISR, CERN Proton Synchrotron tarafından enjekte edilen parçacıkları biriktiren bir çift depolama halkasıydı . Daha önceki tüm çabalar elektronlarla veya elektronlar ve pozitronlarla çalıştığından , bu ilk hadron çarpıştırıcısıydı .

1968 yılında inşaat için hızlandırıcı kompleksi başladı Tevatron de Fermilab'dan . 1986'da ilk proton antiproton çarpışmaları, 1.8 TeV'lik bir kütle enerjisi merkezinde kaydedildi ve bu, onu o zamanlar dünyanın en yüksek enerjili çarpıştırıcısı haline getirdi.

Dünyanın en yüksek enerjili çarpıştırıcısı (2016 itibariyle) CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısıdır (LHC). Şu anda incelenmekte olan birkaç parçacık çarpıştırıcı projesi var.

Çalışma çarpıştırıcıları

Kaynaklar: Bilgiler Particle Data Group web sitesinden alınmıştır .

Ayrıca bakınız

• çarpıştırıcı listesi
• Sabit hedefli deney
• Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı
• Büyük Hadron Çarpıştırıcısı
• Çok Büyük Hadron Çarpıştırıcısı
• Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı
• Uluslararası Lineer Çarpıştırıcı
• Depolama halkası
• Tevatron
• Uluslararası Fotonik, Elektronik ve Atomik Çarpışmalar Konferansı
• Geleceğin Dairesel Çarpıştırıcısı

Referanslar

Dış bağlantılar

• LHC - Web'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı
• Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC)