Ускорители

Европейская организация по ядерным исследованиям — CERN

Большой адронный коллайдер — гигантский ускоритель адронов, прежде всего протонов и тяжелых ионов. Протоны и нейтроны относятся к адронам и состоят из кварков и глюонов. На фундаментальном уровне сильное взаимодействие между кварками переносится глюонами; силы между протонами и нейтронами в ядре можно приближенно описывать как остаточное сильное взаимодействие, в том числе через обмен мезонами.

Слово «коллайдер» происходит от английского глагола collide — «сталкиваться». В нем заключена самая суть экспериментов с элементарными частицами: столкнуть их между собой и посмотреть, что произойдет. Получается обычно много всяких частиц, с которыми приходится разбираться: сколько, каких и почему.

Используются в ускорителях разные частицы, но чаще всего электроны и протоны. По принципу ускорения эти устройства подразделяются на две основные группы — линейные и кольцевые. В первых частицы до столкновения летят вдоль прямолинейной вакуумной камеры, в которую через определенные расстояния встроены ускоряющие электроды. Больше таких электродов — сильнее ускорение. Значит, чем длиннее ускоритель, тем большую энергию частиц можно получить.

В кольцевых ускорителях частицы заставляют вращаться в магнитном поле, постепенно разгоняя их с помощью подаваемых в такт вращения импульсов электрического напряжения (как на качелях). Чем большей энергии требуется достичь, тем значительнее размеры кольца ускорителя.

В современных ускорителях пучки частиц — протонов, электронов или их античастиц — с помощью электрического поля ускоряют до колоссальных энергий. С помощью магнитного поля пучками управляют (поворачивают и фокусируют), а затем сталкивают в определенной точке. По технической сложности и насыщенности передовыми технологиями ускорители являются самыми сложными и дорогостоящими творениями человечества.

ЭНЕРГИЯ УСКОРИТЕЛЕЙ

Энергию ускорителей выражают в тех же единицах, что и энергию частиц. Что естественно, ибо имеется в виду максимальная энергия, до которой может разогнать частицы то или иное устройство. Последнее поколение ускорителей элементарных частиц позволяет достичь нескольких тераэлектронвольт.