Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Протонно-антипротонный коллайдер
(Sp p S)
SppbarS schematics.png
Ключевые эксперименты Sp p S
UA1Подземный участок 1
UA2Подземная зона 2
UA4Подземная зона 4
UA5Подземная зона 5
Предускорители Sp p S
PSПротонный синхротрон
AAАккумулятор антипротонов

Антипротонов Накопитель ( АА ) была инфраструктура подключена к протон-антипротонных коллайдере (Sp р S) - модификации протонный суперсинхротрон (SPS) - в ЦЕРН . [1] [2] АА был построен в 1979 и 1980 годах для производства и накопления антипротонов . [3] [4] В Sp p S антипротоны сталкивались с протонами, достигая столкновения в центре масс с энергией прибл. 540 ГэВ (позже повышен до 630 ГэВ и, наконец, в импульсном режиме до 900 ГэВ). В нескольких экспериментах были записаны данные о столкновениях, в первую очередь о столкновениях.Эксперимент UA1 и UA2 , в котором в 1983 году были открыты W- и Z-бозоны .

Концепцию проекта разработал и продвигал К. Руббиа , за что в 1984 году получил Нобелевскую премию . [5] Он разделил приз с Саймоном ван дер Меером , чье изобретение метода стохастического охлаждения впервые сделало возможным крупномасштабное производство антипротонов.

Операция [ править ]

Обзор аккумулятора антипротонов (АА) в ЦЕРНе

Антипротоны производились путем направления интенсивного пучка протонов с импульсом 26 ГэВ / c от протонного синхротрона (PS) на мишень для производства. Возникающая вспышка антипротонов имела импульс 3,5 ГэВ / c, отбиралась с помощью спектрометра и вводилась в АР. [6] Образовавшиеся антипротоны имели бы значительный разброс по импульсам, который был уменьшен в течение 2-х секундной орбиты вокруг AA с использованием метода стохастического охлаждения Саймона ван дер Меерса . Затем антипротоны были захвачены с помощью радиочастотной системы и перемещены внутрь по орбите в область стэкинга. [7]Следующая вспышка антипротонов пришла через 2,4 с (время цикла ПС) после предыдущей. Этот процесс повторялся в течение всего периода накопления, который длился около суток. Наиболее интенсивная стопка, полученная через много дней, обычно содержит 5,2 · 10 11 антипротонов. [7]

Саймон ван дер Меер в диспетчерской антипротонного аккумулятора, 1984 год.

Затем плотное ядро ​​антипротонов было выброшено из AA и ускорено до 26 ГэВ / c с помощью PS. Три сгустка антипротонов последовательно переносили на Sp p S каждые 2,4 с. [7] Непосредственно перед переносом антипротона PS уже должен был ускориться и передать антипротонам три протонных сгустка, циркулирующих в противоположном направлении. Когда три сгустка антипротонов и три сгустка протонов заполнили Sp p S, сгустки были ускорены до 315 ГэВ, и лучи циркулировали в течение нескольких часов. В это время АА продолжали накапливаться, чтобы быть готовыми к переводу на следующий день. [7]

Эксперименты с антивеществом [ править ]

С самого начала проекта был признан потенциал физики с низкоэнергетическими антипротонами. Низкоэнергетических антипротонов кольцо (Лир) был построен и получил антипротонов от АА с 1983 по, для замедления до минимального 100 МэВ / с. [8] Первый искусственно созданные антиматерии , в форме анти-водород , была созданы в улавливающего эксперимент на LEAR в 1995 г. Однако, первый клиент для антипротонов из АА был на пересекающиеся накопительные кольцах (ISR) , где это протон -антипротонные столкновения были достигнуты в начале 1981 года.

Обновление системы накопления антипротонов [ править ]

Чтобы удовлетворить потребность в большем количестве антипротонов, проект ACOL (Antiproton COLlector) был задуман в 1983 году [9] и реализован в 1986 и 1987 годах. Производство антипротонов (мишень и область мишени) было модернизировано; антипротонов Коллектор (AC) , с принятием в поперечном и продольном фазовом пространстве гораздо больше , чем у АА, был построен плотно вокруг АА; и, следовательно, АА был модифицирован. Таким образом, скорость накопления АК, ранее обычно составлявшая 10 11 антипротонов в день, была увеличена на порядок, обычно до 10 12 .

AC и AA вместе были названы комплексом накопления антипротонов (AAC) . [10] [11] AAC был одним из самых автоматизированных ускорительных комплексов своего времени. [12]

После последнего запуска Sp p S в 1991 году LEAR оставался единственным клиентом AAC, и был предпринят поиск более простого способа обслуживания физики низких энергий. LEAR был преобразован в ионное кольцо с низкой энергией (LEIR) , AA был демонтирован, а AC был преобразован в антипротонный замедлитель (AD) .

См. Также [ править ]

  • UA1 эксперимент
  • UA2 эксперимент
  • Стохастическое охлаждение
  • W- и Z-бозоны
  • Сборщик антипротонов
  • Супер протон-антипротонный синхротрон

Ссылки [ править ]

  1. ^ Billinge, R .; Кроули-Миллинг, М.К. (1979). "Установки на встречных пучках протонов и антипротонов в ЦЕРН" (PDF) . IEEE Transactions по ядерной науке . 26 (3): 2974–2977. Bibcode : 1979ITNS ... 26.2974B . DOI : 10.1109 / TNS.1979.4329913 . ISSN  0018-9499 .
  2. ^ Брианти, Г. (1983). «Опыт работы с комплексом ppbar в ЦЕРНе» (PDF) . IEEE Transactions по ядерной науке . 30 (4): 1950–1956. Bibcode : 1983ITNS ... 30.1950B . DOI : 10.1109 / TNS.1983.4332685 . ISSN 0018-9499 .  
  3. ^ Koziol, H .; Мёль Д. (2004). «Программа антипротонного коллайдера ЦЕРН: ускорители и кольца накопления» (PDF) . Отчеты по физике . 403–404: 91–106. Bibcode : 2004PhR ... 403 ... 91K . DOI : 10.1016 / j.physrep.2004.09.001 . ISSN 0370-1573 .  
  4. ^ Эванс, Линдон ; Джонс, Эйфионид; Козиол, Хериберт (1989). "Коллайдер ppbar CERN". В Ди Лелла, Луиджи; Альтарелли, Гвидо (ред.). Физика протон-антипротонного коллайдера . Физика протон-антипротонного коллайдера. Серия: Расширенная серия по направлениям физики высоких энергий . 4 . World Scientific. С. 1–44. Bibcode : 1989ASDHE ... 4R ... 1E . DOI : 10.1142 / 9789814503242_0001 . ISBN 9789971505622.
  5. ^ «Пресс-релиз: Нобелевская премия по физике 1984 года» . Nobelprize.org . 17 октября 1984 . Проверено 24 июля 2017 года .
  6. ^ ван дер Меер, С. (1981). "Стохастическое охлаждение в аккумуляторе антипротонов ЦЕРН" (PDF) . IEEE Transactions по ядерной науке . 28 (3): 1994–1998. Bibcode : 1981ITNS ... 28.1994V . DOI : 10.1109 / TNS.1981.4331574 . ISSN 0018-9499 .  
  7. ^ a b c d Эванс, Линдон; Джонс, Эйфионид; Козиол, Хериберт (1989). "Коллайдер ppbar CERN". В Altarelli, G .; Ди Лелла, Луиджи (ред.). Физика протон-антипротонного коллайдера . Продвинутая серия по направлениям физики высоких энергий. 4 . Мировое научное издательство.
  8. ^ Koziol, H .; Мёль Д. (2004). "Программа ЦЕРН по низкоэнергетическим антипротонам: синхротроны" (PDF) . Отчеты по физике . 403–404: 271–280. Bibcode : 2004PhR ... 403..271K . DOI : 10.1016 / j.physrep.2004.09.003 . ISSN 0370-1573 .  
  9. ^ Уилсон, Эдмунд Дж. Н., изд. (1983). Конструктивное исследование коллектора антипротонов для аккумулятора антипротонов (ACOL) (PDF) . ЦЕРН.
  10. ^ Джонс, Eifionydd (1986). "ACOL, модернизация комплекса антипротонного ускорителя ЦЕРН" (PDF) . В Эггерте, Карстен; Файсснер, Гельмут; Радермахер, Э. (ред.). 6-й тематический семинар по физике протон-антипротонного коллайдера . Продвинутая серия по направлениям физики высоких энергий. 4 . World Scientific. С. 691–704. Bibcode : 1989ASDHE ... 4R ... 1E . DOI : 10.1142 / 9789814503242_0001 . ISBN  9789971502560.
  11. ^ Каррон, G .; и другие. (1993). «Антипротонный аккумуляторный комплекс (ААК) ЦЕРН: современное состояние и работа на 90-е» (PDF) . В Россбах, Дж. (Ред.). 15-я Международная конференция по ускорителям высоких энергий . World Scientific. С. 106–108.
  12. ^ Чохан, В .; ван дер Меер, С. (1990). «Аспекты автоматизации и приложения в источнике антипротонов в ЦЕРНе» (PDF) . Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . 293 (1-2): 98-102. Bibcode : 1990NIMPA.293 ... 98C . DOI : 10.1016 / 0168-9002 (90) 91408-4 . ISSN 0168-9002 .