Физика высоких энергий


Фи́зика высо́ких эне́ргий — раздел физики элементарных частиц, изучающий взаимодействия элементарных частиц и/или ядер атомов при энергиях столкновения, существенно выше, чем массы самих сталкивающихся частиц (см. Эквивалентность массы и энергии).

Из соотношений неопределённости для ультрарелятивистских частиц следует, что для исследования деталей структуры элементарных частиц с размерами порядка нужны зондирующие частицы с энергиями или , где выражена в Гэв, а в см.[1] Энергия частиц для изучения очень мелких деталей растет с уменьшением размера этих деталей. В настоящее время энергии элементарных частиц в ускорителях составляют порядка Гэв, что позволяет изучать структуру элементарных частиц с точностью см.[2]

Эксперименты по физике высоких энергий проводятся с помощью ускорителей заряженных частиц и ядерных реакторов. Также, источником частиц высоких энергий являются космические лучи. В неускорительных экспериментах с космическими лучами изучают, в основном, свойства нейтрино и поведение частиц при сверхвысоких энергиях (широкие космические ливни).

Основа любого эксперимента в области физики высоких энергий — детекторы ионизирующего излучения и гамма-лучей. Детектор регистрирует продукты реакций между частицами, и физики восстанавливают сами реакции по этим данным. В настоящее время основные типы детекторов, используемых в экспериментах в физике высоких энергий — полупроводниковые детекторы, дрейфовые газовые камеры и калориметры электромагнитных и адронных ливней. Также для регистрации результатов столкновений используются толстослойные фотопластинки, пузырьковые камеры, искровые камеры и другие детекторы элементарных частиц. Из различных типов детекторов физики собирают огромные детекторы элементарных частиц, так называемые детекторы общего назначения.


Коллайдер «Теватрон» и кольца Главного инжектора