Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Атомный сокрушитель" и "Суперколлайдер" перенаправляются сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. Атомный сокрушитель (значения) и Суперколлайдер (значения) .
Теватрон , A синхротронного коллайдер ускорителя типа частиц при Ферми Национальной ускорительной лаборатории (Fermilab), Батавии, штат Иллинойс, США. Выключенный в 2011 году, до 2007 года он был самым мощным ускорителем частиц в мире, ускоряющим протоны до энергии более 1  ТэВ (тераэлектронвольт). Пучки циркулирующих протонов в двух круглых вакуумных камерах в двух видимых кольцах столкнулись в точке их пересечения.
Анимация, показывающая работу линейного ускорителя , широко используемого как в физических исследованиях, так и в лечении рака.

Ускоритель частиц представляет собой машину , которая использует электромагнитные поля для приведения в движение заряженных частиц до очень высоких скоростей и энергий, а также, чтобы содержать их в четко определенных лучах . [1]

Большие ускорители используются для фундаментальных исследований физики элементарных частиц . Самый крупный ускоритель, действующий в настоящее время, - Большой адронный коллайдер (LHC) недалеко от Женевы, Швейцария, управляемый ЦЕРН . Это коллайдер- ускоритель, который может ускорить два пучка протонов до энергии 6,5  ТэВ и заставить их столкнуться лицом к лицу, создавая энергию центра масс 13 ТэВ. Другими мощными ускорителями являются RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке и ранее Теватрон в Фермилаб , Батавия, Иллинойс. Ускорители также используются как источники синхротронного света.для изучения физики конденсированного состояния . Ускорители меньших размеров используются в самых разных областях, включая терапию частицами для онкологических целей, производство радиоизотопов для медицинской диагностики, ионные имплантаты для производства полупроводников и масс-спектрометры с ускорителями для измерения редких изотопов, таких как радиоуглерод . В настоящее время в мире работает более 30 000 ускорителей. [2]

Существует два основных класса ускорителей: электростатические и электродинамические (или электромагнитные) ускорители. [3] В электростатических ускорителях для ускорения частиц используются статические электрические поля . Наиболее распространенными типами являются генератор Кокрофта-Уолтона и генератор Ван де Граафа . Небольшим примером этого класса является электронно-лучевая трубка в обычном старом телевизоре. Достижимая кинетическая энергия для частиц в этих устройствах определяется ускоряющим напряжением , которое ограничивается электрическим пробоем . Электродинамический или электромагнитныйускорители, с другой стороны, используют изменяющиеся электромагнитные поля (либо магнитную индукцию, либо осциллирующие радиочастотные поля) для ускорения частиц. Поскольку в этих типах частицы могут проходить через одно и то же ускоряющее поле несколько раз, выходная энергия не ограничивается силой ускоряющего поля. Этот класс, впервые разработанный в 20-х годах прошлого века, лежит в основе большинства современных крупномасштабных ускорителей.

Рольф Widerøe , Густав Изинг , Силард , Штеенбек и Эрнест Лоуренс , считаются пионерами этой области, зачатием и строительством первого оперативного ускорителя частиц линейных , [4] на бетатроне , и циклотрон .

Поскольку целью пучков частиц ранних ускорителей обычно были атомы части материи, с целью создания столкновений с их ядрами для исследования ядерной структуры, ускорители обычно назывались сокрушителями атомов в 20 веке. [5] Этот термин сохраняется, несмотря на то, что многие современные ускорители создают столкновения между двумя субатомными частицами , а не между частицей и атомным ядром. [6] [7] [8]

Использует [ редактировать ]

Лучи, ведущие от ускорителя Ван де Граафа к различным экспериментам, в подвале кампуса Жасси в Париже .
Здание, закрывающее 2-мильную (3,2 км) лучевую трубу Стэнфордского линейного ускорителя (SLAC) в Менло-Парке, Калифорния, второго по мощности линейного ускорителя в мире.

Пучки частиц высоких энергий полезны для фундаментальных и прикладных исследований в науке, а также во многих технических и промышленных областях, не связанных с фундаментальными исследованиями. Было подсчитано, что в мире насчитывается около 30 000 ускорителей. Из них только около 1% - это исследовательские машины с энергией выше 1 ГэВ , около 44% - для лучевой терапии, 41% - для ионной имплантации , 9% - для промышленной обработки и исследований и 4% - для биомедицинских и других низкоэнергетических исследований. [9]

Физика высоких энергий [ править ]

Для самых элементарных исследований динамики и структуры материи, пространства и времени физики ищут простейшие виды взаимодействий при максимально возможных энергиях. Обычно это влечет за собой энергию частиц во много ГэВ и взаимодействия простейших видов частиц: лептонов (например, электронов и позитронов ) и кварков для вещества или фотонов и глюонов для квантов поля . Поскольку изолированные кварки экспериментально недоступны из-за ограничения цвета , простейшие доступные эксперименты включают взаимодействие, во-первых, лептонов друг с другом, а во-вторых, лептонов с нуклонами., состоящие из кварков и глюонов. Чтобы изучить столкновения кварков друг с другом, ученые прибегают к столкновениям нуклонов, которые при высоких энергиях можно с пользой рассматривать как по существу двухчастичные взаимодействия кварков и глюонов, из которых они состоят. Физики элементарных частиц склонны использовать машины, создающие пучки электронов, позитронов, протонов и антипротонов , взаимодействующие друг с другом или с простейшими ядрами (например, водородом или дейтерием ) при максимально возможных энергиях, обычно сотни ГэВ или более.

Самый большой ускоритель частиц с самой высокой энергией, используемый для физики элементарных частиц, - Большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРНе , работающий с 2009 года [10].

Ядерная физика и производство изотопов [ править ]

Ядерные физики и космологи могут использовать пучки голых атомных ядер , лишенных электронов, для исследования структуры, взаимодействия и свойств самих ядер и конденсированного вещества при чрезвычайно высоких температурах и плотностях, которые могли возникнуть в первые моменты жизни. от Большого взрыва . Эти исследования часто включают столкновения тяжелых ядер - таких как железо или золото  - при энергиях в несколько ГэВ на нуклон . Самый большой из таких ускорителей частиц - коллайдер релятивистских тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории .

Ускорители элементарных частиц могут также производить пучки протонов, которые могут производить богатые протонами медицинские или исследовательские изотопы, в отличие от богатых нейтронами изотопов , получаемых в реакторах деления ; однако недавняя работа показала, как получить 99 Mo , обычно производимый в реакторах, путем ускорения изотопов водорода [11], хотя этот метод по-прежнему требует реактора для производства трития . Примером этого типа машины является LANSCE в Лос-Аламосе .

Синхротронное излучение [ править ]

Электроны, распространяющиеся в магнитном поле, испускают очень яркие и когерентные пучки фотонов через синхротронное излучение . Он имеет множество применений в изучении атомной структуры, химии, физики конденсированного состояния, биологии и технологий. Во всем мире существует большое количество источников синхротронного света . Примеры в США: SSRL в Национальной ускорительной лаборатории SLAC , APS в Аргоннской национальной лаборатории, ALS в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и NSLS в Брукхейвенской национальной лаборатории . В Европе есть MAX IV в Лунде, Швеция,BESSY в Берлине, Германия, Diamond в Оксфордшире, Великобритания, ESRF в Гренобле , Франция, последний использовался для извлечения подробных трехмерных изображений насекомых, пойманных в ловушку янтаря. [12]

Лазеры на свободных электронах (ЛСЭ) - это особый класс источников света, основанных на синхротронном излучении, которое обеспечивает более короткие импульсы с более высокой временной когерентностью . Специально разработанный ЛСЭ - самый яркий источник рентгеновских лучей в наблюдаемой Вселенной. [13] Наиболее яркими примерами являются LCLS в США и европейский XFEL в Германии. Все больше внимания уделяется лазерам мягкого рентгеновского излучения, которые вместе с сокращением импульсов открывают новые методы для аттосекундной науки . [14] Помимо рентгеновских лучей, ЛСЭ используются для излучения терагерцового света., например, FELIX в Неймегене, Нидерланды, TELBE в Дрездене, Германия и NovoFEL в Новосибирске, Россия.

Таким образом, существует большой спрос на ускорители электронов умеренной энергии ( ГэВ ), высокой интенсивности и высокого качества пучка для управления источниками света.

Низкоэнергетические машины и терапия частицами [ править ]

Повседневными примерами ускорителей частиц являются электронно-лучевые трубки, используемые в телевизорах и генераторах рентгеновского излучения . В этих низкоэнергетических ускорителях используется одна пара электродов с постоянным напряжением в несколько тысяч вольт между ними. В генераторе рентгеновских лучей сама мишень является одним из электродов. Ускоритель частиц с низкой энергией, называемый ионным имплантером , используется в производстве интегральных схем .

При более низких энергиях пучки ускоренных ядер также используются в медицине в качестве терапии частицами для лечения рака.

Типы ускорителей постоянного тока, способные ускорять частицы до скоростей, достаточных для того, чтобы вызвать ядерные реакции, - это генераторы Кокрофта-Уолтона или умножители напряжения , которые преобразуют переменный ток в постоянное высокое напряжение, или генераторы Ван-де-Граафа, которые используют статическое электричество, переносимое ремнями.

Радиационная стерилизация медицинских изделий [ править ]

Обработка электронным пучком обычно используется для стерилизации. Электронные лучи - это технология включения-выключения, которая обеспечивает гораздо более высокую мощность дозы, чем гамма- или рентгеновское излучение, испускаемое радиоизотопами, такими как кобальт-60 ( 60 Co) или цезий-137 ( 137 Cs). Из-за более высокой мощности дозы требуется меньшее время воздействия и уменьшается деградация полимера. Поскольку электроны несут заряд, электронные лучи менее проникают, чем гамма- и рентгеновские лучи. [15]

Электростатические ускорители частиц [ править ]

Cockcroft-Walton генератор ( Philips , 1937), проживающая в Научном музее (Лондон) .
Основная статья: Электростатический ядерный ускоритель
Одноступенчатый линейный ускоритель Ван де Граафа с энергией 2 МэВ 1960-х годов, открытый для обслуживания

Исторически первые ускорители использовали простую технологию единого статического высокого напряжения для ускорения заряженных частиц. Заряженная частица ускорялась через вакуумированную трубку с электродом на обоих концах со статическим потенциалом на ней. Поскольку частица прошла через разность потенциалов только один раз, выходная энергия ограничивалась ускоряющим напряжением машины. Хотя этот метод по-прежнему чрезвычайно популярен сегодня, поскольку количество электростатических ускорителей значительно превосходит любые другие типы, они больше подходят для исследований с более низким энергопотреблением из-за практического ограничения напряжения около 1 МВ для машин с воздушной изоляцией или 30 МВ, когда ускоритель работает в резервуаре сжатого газа с высокой диэлектрической прочностью , такого как гексафторид серы . ВВ тандемном ускорителе потенциал используется дважды для ускорения частиц путем изменения заряда частиц, пока они находятся внутри терминала. Это возможно с помощью ускорения ядер атомов с помощью анионов (отрицательно заряженных ионов ) и последующего прохождения луча через тонкую фольгу, чтобы отделить электроны от анионов внутри высоковольтного терминала, преобразовав их в катионы (положительно заряженные ионы), которые снова ускоряются при выходе из терминала.

Двумя основными типами электростатических ускорителей являются ускоритель Кокрофта-Уолтона , в котором используется умножитель напряжения диод-конденсатор для получения высокого напряжения, и ускоритель Ван-де-Граафа , в котором используется движущаяся тканевая лента для переноса заряда на высоковольтный электрод. Хотя электростатические ускорители ускоряют частицы вдоль прямой линии, термин линейный ускоритель чаще используется для ускорителей, которые используют колебательные, а не статические электрические поля.

Электродинамические (электромагнитные) ускорители частиц [ править ]

Из-за высокого потолка напряжения, создаваемого электрическим разрядом, для ускорения частиц до более высоких энергий используются методы, использующие динамические поля, а не статические поля. Электродинамическое ускорение может возникать в результате одного из двух механизмов: нерезонансной магнитной индукции или резонансных контуров или полостей, возбуждаемых колеблющимися радиочастотными полями. [16] Электродинамические ускорители могут быть линейными , с ускорением частиц по прямой линии, или круговыми , с использованием магнитных полей для изгиба частиц по примерно круговой орбите.

Ускорители магнитной индукции [ править ]

Ускорители магнитной индукции ускоряют частицы за счет индукции от увеличивающегося магнитного поля, как если бы частицы были вторичной обмоткой в ​​трансформаторе. Увеличивающееся магнитное поле создает циркулирующее электрическое поле, которое можно настроить для ускорения частиц. Индукционные ускорители могут быть как линейными, так и круговыми.

Линейные индукционные ускорители [ править ]

Основная статья: Линейный индукционный ускоритель

В линейных индукционных ускорителях используются нерезонансные индукционные резонаторы с ферритовой нагрузкой. Каждую полость можно представить как два больших диска в форме шайб, соединенных внешней цилиндрической трубкой. Между дисками расположен ферритовый тороид. Импульс напряжения, приложенный между двумя дисками, вызывает увеличение магнитного поля, которое индуктивно передает энергию в пучок заряженных частиц. [17]

Линейный индукционный ускоритель был изобретен Христофилосом в 1960-х годах. [18] Линейные индукционные ускорители способны ускорять очень большие токи пучка (> 1000 А) за один короткий импульс. Они использовались для генерации рентгеновских лучей для импульсной радиографии (например, DARHT в LANL ) и рассматривались как инжекторы частиц для синтеза с магнитным удержанием и как драйверы для лазеров на свободных электронах .

Бетатроны [ править ]

Основная статья: Бетатрон

Бетатрон представляет собой круговой магнитный индукционный ускоритель, изобретенный Дональд Керста в 1940 году для ускорения электронов . Эта концепция в конечном итоге исходит от норвежско-немецкого ученого Рольфа Видероэ . Эти машины, как синхротроны, используют кольцевой магнит в форме пончика (см. Ниже) с циклически увеличивающимся полем B, но ускоряют частицы за счет индукции от увеличивающегося магнитного поля, как если бы они были вторичной обмоткой в ​​трансформаторе, из-за изменение магнитного потока через орбиту. [19] [20]

Достижение постоянного радиуса орбиты при обеспечении надлежащего ускоряющего электрического поля требует, чтобы магнитный поток, связывающий орбиту, был в некоторой степени независимым от магнитного поля на орбите, изгибая частицы в кривую постоянного радиуса. Эти машины на практике были ограничены большими потерями на излучение, которые несут электроны, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, по орбите с относительно небольшим радиусом.

Линейные ускорители [ править ]

Основная статья: Линейный ускоритель частиц
Современный сверхпроводящий радиочастотный многоклеточный элемент линейного ускорителя.

В линейном ускорителе частиц (линейный ускоритель) частицы ускоряются по прямой линии с интересующей целью на одном конце. Они часто используются, чтобы обеспечить начальный низкоэнергетический толчок частицам перед их впрыском в кольцевые ускорители. Самый длинный линейный ускоритель в мире - это Стэнфордский линейный ускоритель SLAC, длина которого составляет 3 км (1,9 мили). СЛАК представляет собой электрон - позитрон коллайдер.

В линейных ускорителях высоких энергий используется линейный массив пластин (или дрейфовых трубок), к которым приложено переменное поле высокой энергии. Когда частицы приближаются к пластине, они ускоряются по направлению к ней за счет заряда противоположной полярности, приложенного к пластине. Когда они проходят через отверстие в пластине, полярность переключается, так что пластина теперь отталкивает их, и они теперь ускоряются ею по направлению к следующей пластине. Обычно поток «сгустков» частиц ускоряется, поэтому на каждую пластину подается тщательно контролируемое переменное напряжение, чтобы непрерывно повторять этот процесс для каждого сгустка.

Когда частицы приближаются к скорости света, частота переключения электрических полей становится настолько высокой, что они работают на радиочастотах , и поэтому микроволновые резонаторы используются в машинах с более высокой энергией вместо простых пластин.

Линейные ускорители также широко используются в медицине , в лучевой терапии и радиохирургии . Линейные ускорители медицинского назначения ускоряют электроны с помощью клистрона и сложной конструкции изгибающего магнита, которая производит пучок с энергией 6–30  МэВ . Электроны можно использовать напрямую или они могут столкнуться с мишенью для получения пучка рентгеновских лучей . Надежность, гибкость и точность получаемого луча излучения в значительной степени вытеснили прежнее использование терапии кобальтом-60 в качестве лечебного инструмента.

Круговые или циклические ускорители RF [ править ]

В круговом ускорителе частицы движутся по кругу, пока не достигнут достаточной энергии. Трек частицы обычно изгибается в круг с помощью электромагнитов . Преимущество кольцевых ускорителей более линейные ускорители ( Л ) является то , что топология кольца позволяет непрерывное ускорение, как транзит частицы может неопределенно долго. Другое преимущество заключается в том, что круговой ускоритель меньше линейного ускорителя сопоставимой мощности (т.е. линейный ускоритель должен быть чрезвычайно длинным, чтобы иметь эквивалентную мощность кругового ускорителя).

В зависимости от энергии и ускоряемой частицы круговые ускорители страдают тем недостатком, что частицы испускают синхротронное излучение . Когда любая заряженная частица ускоряется, она испускает электромагнитное излучение и вторичную эмиссию . Поскольку частица, движущаяся по кругу, всегда ускоряется к центру круга, она непрерывно излучается к касательной к кругу. Это излучение называется синхротронным светом и сильно зависит от массы ускоряющейся частицы. По этой причине многие ускорители электронов высоких энергий являются линейными ускорителями. Однако некоторые ускорители ( синхротроны ) построены специально для получения синхротронного света ( рентгеновских лучей ).

Поскольку специальная теория относительности требует, чтобы материя всегда двигалась медленнее, чем скорость света в вакууме , в ускорителях высоких энергий по мере увеличения энергии скорость частицы приближается к скорости света как предел, но никогда не достигает его. Поэтому физики элементарных частиц обычно думают не в терминах скорости, а скорее в терминах энергии или импульса частицы , обычно измеряемых в электрон-вольтах (эВ). Важным принципом для круговых ускорителей и пучков частиц в целом является то, что кривизнатраектории частицы пропорциональна заряду частицы и магнитному полю, но обратно пропорциональна (обычно релятивистскому ) импульсу .

Циклотроны [ править ]

60-дюймовый циклотрон Лоуренса с магнитными полюсами диаметром 60 дюймов (5 футов, 1,5 метра) в Радиационной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнийском университете в Беркли в августе 1939 года был самым мощным ускорителем в мире в то время. Гленн Т. Сиборг и Эдвин Макмиллан (справа) использовали его для открытия плутония , нептуния и многих других трансурановых элементов и изотопов, за что они получили Нобелевскую премию по химии 1951 года .
Основная статья: Циклотрон

Первыми действующими круговыми ускорителями были циклотроны , изобретенные в 1929 году Эрнестом Лоуренсом в Калифорнийском университете в Беркли . Циклотроны имеют одну пару полых D-образных пластин для ускорения частиц и один большой дипольный магнит, который изгибает их путь по круговой орбите. Характерным свойством заряженных частиц в однородном и постоянном магнитном поле B является то, что они вращаются с постоянным периодом на частоте, называемой циклотронной частотой , при условии, что их скорость мала по сравнению со скоростью света c. Это означает, что ускоряющие D циклотрона могут приводиться в действие на постоянной частоте источником ускоряющей мощности радиочастоты (RF), поскольку луч непрерывно движется по спирали наружу. Частицы впрыскиваются в центр магнита и выводятся на внешний край с максимальной энергией.

Циклотроны достигают предела энергии из-за релятивистских эффектов, в результате которых частицы фактически становятся более массивными, так что их циклотронная частота выпадает из синхронизации с ускоряющейся RF. Следовательно, простые циклотроны могут ускорять протоны только до энергии около 15 миллионов электрон-вольт (15 МэВ, что соответствует скорости примерно 10% от c ), потому что протоны не совпадают по фазе с движущим электрическим полем. При дальнейшем ускорении луч продолжал бы двигаться по спирали наружу к большему радиусу, но частицы больше не набирали бы достаточную скорость, чтобы завершить больший круг в такт ускоряющейся RF. Чтобы приспособиться к релятивистским эффектам, магнитное поле необходимо увеличить до более высоких радиусов, как это делается в изохронных циклотронах.. Примером изохронного циклотрона является циклотрон PSI Ring в Швейцарии, который вырабатывает протоны с энергией 590 МэВ, что соответствует примерно 80% скорости света. Преимуществом такого циклотрона является максимально достижимый ток извлеченных протонов, который в настоящее время составляет 2,2 мА. Энергия и ток соответствуют мощности пучка 1,3 МВт, что является самым высоким показателем среди всех существующих в настоящее время ускорителей.

Синхроциклотроны и изохронные циклотроны [ править ]

Основные статьи: Синхроциклотрон и изохронный циклотрон
Магнит в синхроциклотроне на Orsay протонной терапии центра

Классический циклотрон можно модифицировать, чтобы увеличить его предел энергии. Исторически первым подходом был синхроциклотрон , который ускорял частицы в сгустках. Он использует постоянное магнитное поле , но снижает частоту ускоряющего поля, чтобы частицы двигались по спирали наружу, согласовывая их массово-зависимую частоту циклотронного резонанса . Этот подход страдает низкой средней интенсивностью пучка из-за группирования, а также необходимостью огромного магнита большого радиуса и постоянного поля на большей орбите, требующей высокой энергии.

Второй подход к проблеме ускорения релятивистских частиц - изохронный циклотрон . В такой структуре частота ускоряющего поля (и частота циклотронного резонанса) поддерживается постоянной для всех энергий за счет формы полюсов магнита так, чтобы магнитное поле увеличивалось с радиусом. Таким образом, все частицы ускоряются в изохронном режиме.временные интервалы. Частицы с более высокой энергией проходят меньшее расстояние по каждой орбите, чем в классическом циклотроне, таким образом, оставаясь в фазе с ускоряющим полем. Преимущество изохронного циклотрона заключается в том, что он может доставлять непрерывные лучи с более высокой средней интенсивностью, что полезно для некоторых приложений. Основными недостатками являются размер и стоимость необходимого большого магнита, а также сложность достижения высоких значений магнитного поля, необходимых на внешнем крае конструкции.

Синхроциклотроны не строились с момента создания изохронного циклотрона.

Синхротроны [ править ]

Основная статья: Синхротрон
Аэрофотоснимок Теватрона в Фермилабе , напоминающий восьмерку. Главный ускоритель - кольцо наверху; нижний (примерно половина диаметра, несмотря на внешний вид) предназначен для предварительного ускорения, охлаждения и хранения пучка и т. д.

Чтобы достичь еще более высоких энергий, когда релятивистская масса приближается к массе покоя частиц или превышает ее (для протонов, миллиарды электрон-вольт или ГэВ ), необходимо использовать синхротрон . Это ускоритель, в котором частицы ускоряются в кольце постоянного радиуса. Непосредственным преимуществом перед циклотронами является то, что магнитное поле должно присутствовать только в реальной области орбит частиц, которая намного уже, чем у кольца. (Самый большой циклотрон, построенный в США, имел магнитный полюс диаметром 184 дюйма (4,7 м), тогда как диаметр синхротронов, таких как LEP и LHCсоставляет почти 10 км. Апертура двух лучей LHC составляет порядка сантиметра.) LHC содержит 16 ВЧ-резонаторов, 1232 сверхпроводящих дипольных магнита для управления лучом и 24 квадруполя для фокусировки луча. [21] Даже при таком размере LHC ограничен своей способностью управлять частицами, не дрейфуя по течению. Теоретически этот предел возникает при 14 ТэВ. [22]

Однако, поскольку импульс частицы увеличивается во время ускорения, необходимо увеличивать магнитное поле B пропорционально, чтобы поддерживать постоянную кривизну орбиты. Вследствие этого синхротроны не могут ускорять частицы непрерывно, как циклотроны, но должны работать циклически, поставляя частицы сгустками, которые доставляются к цели или внешнему пучку в пучке "разливов" обычно каждые несколько секунд.

Поскольку высокоэнергетические синхротроны выполняют большую часть своей работы с частицами, которые уже движутся со скоростью, близкой к скорости света c , время завершения одного витка кольца почти постоянно, как и частота резонаторов ВЧ-резонатора, используемых для управления ускорением. .

В современных синхротронах апертура пучка мала, а магнитное поле не покрывает всю площадь орбиты частицы, как в циклотроне, поэтому можно разделить несколько необходимых функций. Вместо одного огромного магнита у нас есть ряд из сотен поворотных магнитов, охватывающих (или окруженных) вакуумными соединительными трубками. Конструкция синхротронов претерпела революцию в начале 1950-х годов с открытием концепции сильной фокусировки . [23] [24] [25] Фокусировка луча осуществляется независимо специализированными квадрупольными магнитами , в то время как само ускорение осуществляется в отдельных радиочастотных секциях, что очень похоже на короткие линейные ускорители. [26]Кроме того, нет необходимости, чтобы циклические машины были круглыми, скорее, у лучевой трубы могут быть прямые участки между магнитами, где лучи могут сталкиваться, охлаждаться и т. Д. Это превратилось в отдельный предмет, названный "физикой луча" или "лучом". оптика". [27]

Более сложные современные синхротроны, такие как Тэватрон, LEP и LHC, могут доставлять сгустки частиц в накопительные кольца магнитов с постоянным магнитным полем, где они могут продолжать вращаться по орбите в течение длительных периодов времени для экспериментов или дальнейшего ускорения. Машины с самой высокой энергией, такие как Тэватрон и LHC, на самом деле являются ускорительными комплексами с каскадом специализированных элементов, включенных последовательно, включая линейные ускорители для создания начального пучка, один или несколько синхротронов с низкой энергией для достижения промежуточной энергии, накопительные кольца, в которых могут быть накопленный или «охлажденный» (уменьшение необходимой апертуры магнита и обеспечение более точной фокусировки; см. охлаждение луча ) и последнее большое кольцо для окончательного ускорения и экспериментов.

Сегмент электронного синхротрона в DESY
Электронные синхротроны [ править ]
Смотрите также: синхротронный источник света

Круговые ускорители электронов несколько утратили популярность в физике элементарных частиц примерно в то время, когда был построен линейный ускоритель частиц SLAC , потому что их синхротронные потери считались экономически недопустимыми и потому что интенсивность их пучка была ниже, чем у неимпульсных линейных машин. Cornell электронный синхротрон , построенный по низкой цене в конце 1970 - х годов, был первым в серии высокоэнергетических кольцевых ускорителей электронов , построенных по физике фундаментальных частиц, последняя из которых LEP , построенный в ЦЕРН, который использовался с 1989 до 2000 года.

Большое количество электронных синхротронов было построено за последние два десятилетия как часть источников синхротронного света , излучающих ультрафиолетовый свет и рентгеновские лучи; Смотри ниже.

Накопители [ править ]

Основная статья: Кольцо для хранения

Для некоторых приложений полезно хранить пучки частиц высокой энергии в течение некоторого времени (с современной технологией высокого вакуума до многих часов) без дальнейшего ускорения. Это особенно верно для ускорителей встречных пучков , в которых два пучка, движущиеся в противоположных направлениях, сталкиваются друг с другом с большим выигрышем в эффективной энергии столкновения . Поскольку при каждом прохождении через точку пересечения двух лучей происходит относительно мало столкновений, принято сначала ускорять лучи до желаемой энергии, а затем сохранять их в накопительных кольцах, которые по сути являются синхротронными кольцами магнитов, без значительных радиочастотных помех. мощность для разгона.

Источники синхротронного излучения [ править ]

Основная статья: Синхротронные источники света

Некоторые круговые ускорители были построены для преднамеренной генерации излучения (называемого синхротронным светом ) в виде рентгеновских лучей, также называемых синхротронным излучением, например, алмазный источник света, который был построен в лаборатории Резерфорда Эпплтона в Англии, или усовершенствованный источник фотонов в Аргоннской национальной лаборатории. в Иллинойсе , США. Высокоэнергетические рентгеновские лучи могут быть использованы для рентгеновской спектроскопии из белков или рентгеновской структуры поглощения тонкой (XAFS), например.

Синхротронное излучение более мощно испускается более легкими частицами, поэтому эти ускорители неизменно являются ускорителями электронов . Синхротронное излучение позволяет улучшить визуализацию, как это было исследовано и разработано в SLAC SPEAR .

Ускорители переменного градиента с фиксированным полем [ править ]

Основная статья: Ускоритель переменного градиента с фиксированным полем

Ускорители с переменным градиентом (FFA) с фиксированным полем , в которых магнитное поле, фиксированное во времени, но с радиальным изменением для достижения сильной фокусировки , позволяет ускорить пучок с высокой частотой повторения, но с гораздо меньшим радиальным разбросом. чем в случае циклотрона. Изохронные FFA, как и изохронные циклотроны, работают с непрерывным пучком, но без необходимости в огромном дипольном изгибающем магните, покрывающем весь радиус орбит. Некоторые новые разработки в FFA описаны в [28].

История [ править ]

Основная статья: Список ускорителей в физике элементарных частиц

Первый циклотрон Эрнеста Лоуренса был всего 4 дюйма (100 мм) в диаметре. Позже, в 1939 году, он построил машину с полюсным наконечником диаметром 60 дюймов и спроектировал такую ​​машину с диаметром 184 дюйма в 1942 году, которая, однако, была использована для связанных с Второй мировой войной работ, связанных с разделением изотопов урана ; после войны он продолжал служить в исследовательских и медицинских целях в течение многих лет.

Первым большим протонным синхротроном был космотрон в Брукхейвенской национальной лаборатории , который ускорял протоны примерно до 3  ГэВ (1953–1968). Бэватрон в Беркли, завершенный в 1954 году, был специально разработан для ускорения протонов до энергии , достаточной для создания антипротонов и проверок частиц и античастиц симметрии природы, то только предположил. Переменный Градиент синхротрон (АГС) в Брукхейвене (1960-) был первым большим синхротрон с переменным градиентом, " сильной фокусировкой«Магниты, которые значительно уменьшили требуемую апертуру пучка и, соответственно, размер и стоимость поворотных магнитов. Протонный синхротрон , построенный в ЦЕРНе (1959–1955 гг.), был первым крупным европейским ускорителем частиц и в целом похож на AGS.

Стэнфордского линейного ускорителя , СЛАК, был введен в эксплуатацию в 1966 году, ускорение электронов до 30 ГэВ в 3 км длиной волновода, утопает в туннеле и питание от сотен больших клистронов . Это по-прежнему самый крупный из существующих линейных ускорителей, который был модернизирован за счет добавления накопительных колец и электрон-позитронного коллайдера. Это также источник синхротронных фотонов рентгеновского и ультрафиолетового излучения.

ФНАЛ Теватрон имеет кольцо с путем луча 4 мили (6,4 км). Он получил несколько обновлений и функционировал как протон-антипротонный коллайдер, пока не был закрыт из-за сокращения бюджета 30 сентября 2011 года. Самым большим кольцевым ускорителем, когда-либо построенным, был синхротрон LEP в ЦЕРНе с окружностью 26,6 км, который составлял электронно- позитронный коллайдер. Он достиг энергии 209 ГэВ, прежде чем он был демонтирован в 2000 году, чтобы туннель можно было использовать для Большого адронного коллайдера (LHC). LHC - это протонный коллайдер и в настоящее время крупнейший в мире ускоритель с самой высокой энергией, обеспечивающий энергию 6,5 ТэВ на пучок (всего 13 ТэВ).

Прерванный сверхпроводящий суперколлайдер (SSC) в Техасе имел бы окружность 87 км. Строительство было начато в 1991 году, но прекращено в 1993 году. Очень большие кольцевые ускорители неизменно строятся в туннелях шириной в несколько метров, чтобы минимизировать разрушение и стоимость строительства такой конструкции на поверхности, а также обеспечить защиту от возникающих интенсивных вторичных излучений. которые чрезвычайно проникают при высоких энергиях.

Современные ускорители, такие как источник нейтронов расщепления , содержат сверхпроводящие криомодули . Коллайдере релятивистских ионов , и Большой адронный коллайдер также использовать сверхпроводящие магниты и резонаторы РЧ для ускорения частиц.

Цели [ править ]

Мощность ускорителя частиц обычно может быть направлена ​​на несколько линий экспериментов, по одной в данный момент времени, с помощью отклоняющегося электромагнита . Это позволяет проводить несколько экспериментов без необходимости перемещать предметы или выключать весь пучок ускорителя. За исключением источников синхротронного излучения, ускоритель предназначен для генерации частиц высокой энергии для взаимодействия с веществом.

Обычно это фиксированная мишень, такая как люминофор на задней стороне экрана в случае телевизионной трубки; кусок урана в ускорителе, служащем источником нейтронов; или вольфрамовая мишень для генератора рентгеновских лучей. В линейном ускорителе мишень просто прикрепляется к концу ускорителя. Трек частиц в циклотроне представляет собой спираль, направленную наружу от центра круговой машины, поэтому ускоренные частицы выходят из фиксированной точки, как в линейном ускорителе.

Для синхротронов ситуация более сложная. Частицы разгоняются до желаемой энергии. Затем используется быстродействующий дипольный магнит для переключения частиц из круглой синхротронной трубки на цель.

Вариант, обычно используемый для исследования физики элементарных частиц, - это коллайдер , также называемый коллайдером накопительного кольца . Два круговых синхротрона построены в непосредственной близости - обычно друг над другом и с использованием одних и тех же магнитов (которые в этом случае имеют более сложную конструкцию, чтобы вместить обе лучевые трубки). Сгустки частиц движутся в противоположных направлениях вокруг двух ускорителей и сталкиваются на пересечениях между ними. Это может значительно увеличить энергию; тогда как в эксперименте с фиксированной мишенью энергия, доступная для производства новых частиц, пропорциональна квадратному корню из энергии пучка, в коллайдере доступная энергия линейна.

Детекторы [ править ]

Высшие энергии [ править ]

Ливингстон график , изображающий прогресс в энергии столкновения до 2010 года БАК является самой крупной энергии столкновения на сегодняшний день, но и представляет собой первый перерыв в лог-линейный тренд.

В настоящее время все ускорители с самой высокой энергией представляют собой кольцевые коллайдеры, но как адронные ускорители, так и ускорители электронов исчерпаны. Для адронных и ионных циклических ускорителей более высоких энергий потребуются ускорительные туннели большего физического размера из-за повышенной жесткости пучка .

Для циклических ускорителей электронов ограничение на практический радиус изгиба накладывается потерями на синхротронное излучение, и следующее поколение, вероятно, будет линейными ускорителями в 10 раз большей длины. Примером такого ускорителя электронов следующего поколения является предлагаемый международный линейный коллайдер длиной 40 км .

Считается, что ускорение плазменного кильватерного поля в форме "дожигателей" электронного пучка и автономных лазерных генераторов может обеспечить резкое повышение эффективности по сравнению с высокочастотными ускорителями в течение двух-трех десятилетий. В плазменных ускорителях кильватерного поля полость пучка заполнена плазмой (а не вакуумом). Короткий импульс электронов или лазерного света либо образует ускоряемые частицы, либо непосредственно предшествует им. Импульс разрушает плазму, заставляя заряженные частицы в плазме интегрироваться и двигаться к задней части сгустка ускоряемых частиц. Этот процесс передает энергию сгустку частиц, ускоряя его, и продолжается до тех пор, пока импульс остается когерентным. [29]

Такие крутые градиенты энергии, как 200 ГэВ / м, были достигнуты на миллиметровых расстояниях с использованием лазерных генераторов [30], а градиенты, приближающиеся к 1 ГэВ / м, производятся в многосантиметровом масштабе с помощью электронно-лучевых систем, в отличие от предел около 0,1 ГэВ / м только для радиочастотного ускорения. Существующие ускорители электронов, такие как SLACмогли использовать дожигатели электронного луча, чтобы значительно увеличить энергию своих пучков частиц за счет интенсивности пучка. Электронные системы в целом могут обеспечивать сильно сколлимированные и надежные лучи; лазерные системы могут быть более мощными и компактными. Таким образом, плазменные ускорители с кильватерным полем могут быть использованы - если удастся решить технические проблемы - как для увеличения максимальной энергии крупнейших ускорителей, так и для передачи высоких энергий в университетские лаборатории и медицинские центры.

Градиенты более 0,25 ГэВ / м были достигнуты с помощью диэлектрического лазерного ускорителя [31], который может представить другой жизнеспособный подход к созданию компактных ускорителей высоких энергий. [32] С помощью лазерных импульсов фемтосекундной длительности был зарегистрирован градиент ускорения электронов 0,69 Гэв / м для диэлектрических лазерных ускорителей. [33] Более высокие градиенты порядка от 1 до 6 ГэВ / м ожидаются после дальнейшей оптимизации. [34]

Проблемы образования черных дыр и общественной безопасности [ править ]

Смотрите также: Безопасность экспериментов со столкновением частиц высоких энергий

В будущем возможность образования черных дыр на ускорителях с самой высокой энергией может возникнуть, если некоторые предсказания теории суперструн окажутся точными. [35] [36] Эта и другие возможности привели к проблемам общественной безопасности, о которых широко сообщалось в связи с БАК , который начал работу в 2008 году. Различные возможные опасные сценарии были оценены как представляющие «невообразимую опасность» в последняя оценка рисков, произведенная Группой оценки безопасности LHC. [37] Если черные дыры образуются, теоретически предсказывается, что такие маленькие черные дыры должны испаряться чрезвычайно быстро из -за излучения Бекенштейна-Хокинга., но что пока экспериментально не подтверждено. Если коллайдеры могут производить черные дыры, космические лучи (и особенно космические лучи сверхвысоких энергий , КЛУВЭ), должно быть, производили их эоны, но они еще никому не причинили вреда. [38]Утверждалось, что для сохранения энергии и импульса любые черные дыры, созданные в результате столкновения КЛСВЭ и локальной материи, обязательно должны двигаться с релятивистской скоростью по отношению к Земле и должны улетать в космос по мере их аккреции и роста. должен быть очень медленным, в то время как черные дыры, образованные в коллайдерах (с компонентами равной массы), будут иметь некоторый шанс иметь скорость меньше, чем скорость убегания с Земли, 11,2 км в секунду, и будут подвержены захвату и последующему росту. Тем не менее, даже в таких сценариях столкновения КЛЛВЭ с белыми карликами и нейтронными звездами приведут к их быстрому разрушению, но эти тела наблюдаются как обычные астрономические объекты. Таким образом, если должны быть созданы стабильные микрочерные дыры,они должны расти слишком медленно, чтобы вызвать какие-либо заметные макроскопические эффекты в течение естественного времени жизни Солнечной системы.[37]

Оператор-ускоритель [ править ]

Использование нестандартных технологий, таких как сверхпроводимость, криогеника и радиочастота, создают проблемы для безопасной эксплуатации ускорительных установок. [39] [40] акселератор оператор управляет работу ускорителя частиц , используемым в научно - исследовательских экспериментах, обзоры расписание эксперимента по определению параметров эксперимента , указанных экспериментаторы ( физика ), настроить параметры пучка частиц , такие как соотношение сторон , силы тока, а также позиционируется на цели, общается с обслуживающим персоналом ускорителя и помогает ему обеспечивать готовность вспомогательных систем, таких как вакуум , источники питания магнитов и средства управления,водяное охлаждение с низкой проводимостью (LCW), а также радиочастотные источники питания и средства управления. Кроме того, оператор ускорителя ведет запись событий, связанных с ускорителем.

См. Также [ править ]

  • Линейный ускоритель частиц
  • Международный линейный коллайдер
  • Круговой коллайдер будущего
  • Компактный линейный коллайдер
  • Сверхпроводящий суперколлайдер
  • Физика ускорителя
  • Атомный сокрушитель (значения)
  • Диэлектрический настенный ускоритель
  • Ядерная трансмутация
  • Список ускорителей в физике элементарных частиц
  • Рольф Видероэ

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ливингстон, MS ; Блюетт, Дж. (1969). Ускорители частиц . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл . ISBN 978-1-114-44384-6.
  2. ^ Витман, Сара. «Десять фактов об ускорителях частиц, которые вы могли не знать» . Журнал Симметрия . Национальная ускорительная лаборатория Ферми . Проверено 21 апреля 2014 года .
  3. ^ Хамфрис, Стэнли (1986). Принципы ускорения заряженных частиц . Wiley-Interscience . п. 4 . ISBN 978-0471878780.
  4. ^ Педро Валошек (редактор): Младенчество ускорителей частиц: жизнь и работа Рольфа Видероэ , Vieweg, 1994
  5. ^ "Шестимиллионный атомный сокрушитель создает новые элементы" . Popular Mechanics : 580. Апрель 1935 г.
  6. Перейти ↑ Higgins, AG (18 декабря 2009 г.). «Атомный сокрушитель готовит перезапуск новой науки 2010 года» . Новости США и мировой отчет .
  7. ↑ Чо, А. (2 июня 2006 г.). "Aging Atom Smasher бежит изо всех сил в гонке за самой желанной частицей". Наука . 312 (5778): 1302–1303. DOI : 10.1126 / science.312.5778.1302 . PMID 16741091 . S2CID 7016336 .  
  8. ^ "Атомный сокрушитель" . Американский научный словарь наследия . Houghton Mifflin Harcourt . 2005. с. 49 . ISBN 978-0-618-45504-1.
  9. Перейти ↑ Feder, T. (2010). «Школа-акселератор путешествует по университетской сети» (PDF) . Физика сегодня . 63 (2): 20–22. Bibcode : 2010PhT .... 63b..20F . DOI : 10.1063 / 1.3326981 .
  10. ^ «Два вращающихся луча приводят к первым столкновениям в LHC» (пресс-релиз). Пресс-служба ЦЕРН . 23 ноября 2009 . Проверено 23 ноября 2009 .
  11. ^ Nagai, Y .; Хацукава Ю. (2009). «Производство 99 Mo для ядерной медицины с помощью 100 Mo ( n , 2 n ) 99 Mo». Журнал Физического общества Японии . 78 (3): 033201. Bibcode : 2009JPSJ ... 78c3201N . DOI : 10,1143 / JPSJ.78.033201 .
  12. Перейти ↑ Amos, J. (1 апреля 2008 г.). "Секреты" динозавров "раскрыты" . BBC News . Проверено 11 сентября 2008 .
  13. ^ Ульрих, Иоахим; Руденко, Артем; Мошаммер, Роберт (4 апреля 2012 г.). "Лазеры на свободных электронах: новые направления в молекулярной физике и фотохимии" . Ежегодный обзор физической химии . 63 (1): 635–660. Bibcode : 2012ARPC ... 63..635U . DOI : 10,1146 / annurev-physchem-032511-143720 . ISSN 0066-426X . PMID 22404584 .  
  14. ^ Мак, Алан; Шамуйлов, Георгий; Сален, Питер; Даннинг, Дэвид; Хеблинг, Янош; Кида, Юичиро; Киндзё, Рёта; Макнил, Брайан WJ; Танака, Такаши; Томпсон, Нил; Тибай, Золтан (1 февраля 2019 г.). «Аттосекундный одноцикловый ондуляторный свет: обзор» . Отчеты о достижениях физики . 82 (2): 025901. Bibcode : 2019RPPh ... 82b5901M . DOI : 10,1088 / 1361-6633 / aafa35 . ISSN 0034-4885 . 
  15. ^ "Семинар по стерилизации медицинских устройств на Среднем Западе 2019: Сводный отчет" (PDF) . США Департамент энергетики . Ноябрь 2019.
  16. ^ Хамфрис, Стэнли (1986). Принципы ускорения заряженных частиц . Wiley-Interscience . п. 6 . ISBN 978-0471878780.
  17. ^ Хамфрис, Стэнли (1986). «Линейные индукционные ускорители» . Принципы ускорения заряженных частиц . Wiley-Interscience . С.  283–325 . ISBN 978-0471878780.
  18. ^ Христофилос, Северная Каролина; и другие. (1963). «Сильноточный линейный индукционный ускоритель электронов». Труды 4-й Международной конференции по ускорителям высоких энергий (HEACC63) (PDF) . С. 1482–1488.
  19. ^ Чао, AW; Беспорядок, KH; Тигнер, М .; и др., ред. (2013). Справочник по физике и технике ускорителей (2-е изд.). World Scientific. DOI : 10,1142 / 8543 . ISBN 978-981-4417-17-4.
  20. ^ Хамфрис, Стэнли (1986). «Бетатроны» . Принципы ускорения заряженных частиц . Wiley-Interscience . п. 326ff . ISBN 978-0471878780.
  21. ^ ["Собираем вместе: сверхпроводящие электромагниты" ЦЕРН; https://home.cern/science/engineering/pulling-to General-superconducting-electromagnets ]
  22. ^ [«Перезапуск LHC: почему 13 Тэв?» ЦЕРН; https://home.cern/science/engineering/restarting-lhc-why-13-tev ]
  23. ^ Курант, ED ; Ливингстон, MS ; Снайдер, HS (1952). «Синхротрон с сильной фокусировкой - новый ускоритель высоких энергий». Физический обзор . 88 (5): 1190–1196. Полномочный код : 1952PhRv ... 88.1190C . DOI : 10.1103 / PhysRev.88.1190 . hdl : 2027 / mdp.39015086454124 .
  24. ^ Блюитт, JP (1952). «Радиальная фокусировка в линейном ускорителе». Физический обзор . 88 (5): 1197–1199. Полномочный код : 1952PhRv ... 88.1197B . DOI : 10.1103 / PhysRev.88.1197 .
  25. ^ «Концепция переменного градиента» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
  26. ^ Ефимов, СП; Коренев, ИЛ; Юдин, Л.А. (1990). «Резонансы электронного пучка, сфокусированного винтообразным квадрупольным магнитным полем». Радиофизика и квантовая электроника . 33 (1): 88–95. DOI : 10.1007 / BF01037825 . S2CID 123706289 . 
  27. ^ «Домашняя страница World of Beams» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Архивировано из оригинала на 2005-03-02 . Проверено 29 апреля 2009 .
  28. ^ Клери, Д. (2010). «Следующий большой луч?». Наука . 327 (5962): 142–144. Bibcode : 2010Sci ... 327..142C . DOI : 10.1126 / science.327.5962.142 . PMID 20056871 . 
  29. ^ Райт, Мэн (апрель 2005 г.). «На плазменной волне будущего» . Журнал Симметрия . 2 (3): 12. архивация от оригинала на 2006-10-02 . Проверено 10 ноября 2005 .
  30. ^ Briezman, BN; и другие. (1997). "Самофокусирующиеся драйверы пучка частиц для плазменных ускорителей кильватерного поля" (PDF) . Материалы конференции AIP . 396 : 75–88. Bibcode : 1997AIPC..396 ... 75B . DOI : 10.1063 / 1.52975 . Архивировано из оригинального (PDF) 23 мая 2005 года . Проверено 13 мая 2005 .
  31. ^ Перальта, EA; и другие. (2013). «Демонстрация ускорения электронов в диэлектрической микроструктуре, управляемой лазером». Природа . 503 (7474): 91–94. Bibcode : 2013Natur.503 ... 91P . DOI : 10,1038 / природа12664 . PMID 24077116 . S2CID 4467824 .  
  32. ^ Англия, RJ; Благородный, RJ; Fahimian, B .; Лоо, Б .; Abel, E .; Ханука, Ади; Шахтер, Л. (2016). «Концептуальный макет диэлектрического лазерного ускорителя в масштабе пластины» . Материалы конференции AIP . 1777 : 060002. дои : 10,1063 / 1,4965631 .
  33. ^ Англия, Р. Джоэл; Байер, Роберт Л .; Сунг, Кен; Перальта, Эдгар А .; Макасюк, Игорь В .; Ханука, Ади; Cowan, Benjamin M .; Ву, Зиран; Вуттон, Кент П. (15.06.2016). «Демонстрация ускорения релятивистских электронов на диэлектрической микроструктуре с использованием фемтосекундных лазерных импульсов». Письма об оптике . 41 (12): 2696–2699. Bibcode : 2016OptL ... 41.2696W . DOI : 10.1364 / OL.41.002696 . ISSN 1539-4794 . PMID 27304266 .  
  34. ^ Ханука, Ади; Шехтер, Леви (21.04.2018). «Режимы работы диэлектрического лазерного ускорителя». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: Ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование . 888 : 147–152. Bibcode : 2018NIMPA.888..147H . DOI : 10.1016 / j.nima.2018.01.060 . ISSN 0168-9002 . 
  35. ^ "Интервью с доктором Стивом Гиддингсом" . Специальные темы ESI . Thomson Reuters . Июль 2004 г.
  36. ^ Chamblin, A .; Наяк, GC (2002). «Производство черных дыр на LHC в ЦЕРНе: шары-струны и черные дыры от столкновений полипропилена и свинца». Physical Review D . 66 (9): 091901. arXiv : hep-ph / 0206060 . Bibcode : 2002PhRvD..66i1901C . DOI : 10.1103 / PhysRevD.66.091901 . S2CID 119445499 . 
  37. ^ а б Эллис, Дж. Группа оценки безопасности LHC ; и другие. (5 сентября 2008 г.). "Обзор безопасности столкновений LHC" (PDF) . Журнал Physics G . 35 (11): 115004. arXiv : 0806.3414 . Bibcode : 2008JPhG ... 35k5004E . DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 35/11/115004 . S2CID 53370175 . ЦЕРН рекорд .  
  38. ^ Jaffe, R .; Busza, W .; Sandweiss, J .; Вильчек, Ф. (2000). «Обзор спекулятивных« сценариев бедствий »на RHIC». Обзоры современной физики . 72 (4): 1125–1140. arXiv : hep-ph / 9910333 . Bibcode : 2000RvMP ... 72.1125J . DOI : 10.1103 / RevModPhys.72.1125 . S2CID 444580 . 
  39. ↑ Отто, Томас (2021). Безопасность для ускорителей частиц . Ускорение и обнаружение частиц. Чам: Издательство Springer International. DOI : 10.1007 / 978-3-030-57031-6 . ISBN 978-3-030-57030-9.
  40. ^ Коссэрт, Дж. Дональд; Куинн, Мэтью (2019). Радиационная физика ускорителей для защиты персонала и окружающей среды (1-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, Taylor & Francis Group, [2019]: CRC Press. DOI : 10.1201 / 9780429491634 . ISBN 978-0-429-49163-4.CS1 maint: location (link)

Внешние ссылки [ править ]

  • Для чего используются ускорители частиц?
  • Стэнли Хамфрис (1999) Принципы ускорения заряженных частиц
  • Ускорители частиц по всему миру
  • Вольфганг К. Х. Панофски: Эволюция ускорителей частиц и коллайдеров , ( PDF ), Стэнфорд, 1997 г.
  • П. Дж. Брайант, Краткая история и обзор ускорителей (PDF), ЦЕРН , 1994.
  • Heilbron, JL ; Роберт В. Зайдель (1989).Лоуренс и его лаборатория: история лаборатории Лоуренса Беркли. Беркли: Калифорнийский университет Press . ISBN 978-0-520-06426-3.
  • Дэвид Кестенбаум, Ускоритель массивных частиц Revving Up , статья в утреннем выпуске NPR от 9 апреля 2007 г.
  • Рагнар Хеллборг, изд. (2005). Электростатические ускорители: основы и применение . Springer. ISBN 978-3-540-23983-3.
  • Мир науки Фреда
  • Аннотированная библиография по ускорителям элементарных частиц из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос, заархивированная 07.10.2010 в Wayback Machine
  • Accelerators-for-Society.org , чтобы узнать больше о применении ускорителей для исследований и разработок, энергетики и окружающей среды, здравоохранения и медицины, промышленности, характеристик материалов.