Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Бөлшектерді соқтығыстыруға арналған бөлшектерді жылдамдатушының түрі – бөлшектерді жылдамдатушы. Колайдер – екі қарама-қарсы бөлшектер шоғын бір-біріне келтіріп, олардың соқтығысуын қамтамасыз ететін бөлшектерді жылдамдатушының түрі. Колайдерлер сақина тәрізді немесе сызықтық үдеткіштер болуы мүмкін. Бөлшектерді өте жоғары кинетикалық энергияға дейін үдетіп, оларды басқа бөлшектермен соқтығыстыру арқылы бөлшектер физикасы саласында зерттеу құралы ретінде қолданылады. Осы соқтығысулардың нәтижесінде пайда болатын бөлшектерді талдау ғалымдарға атомдық емес деңгейдегі құрылымды және оны басқаратын табиғат заңдарын анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай құбылыстар жоғары энергияда және өте қысқа мерзім ішінде ғана байқалады, сондықтан оларды басқа тәсілдермен зерттеу қиын немесе мүмкін емес.
Type of particle accelerator that performs particle collisions
the particle accelerator
A collider is a type of particle accelerator that brings two opposing particle beams together such that the particles collide. Colliders may either be ring accelerators or linear accelerators. Colliders are used as a research tool in particle physics by accelerating particles to very high kinetic energy and letting them impact other particles. Analysis of the byproducts of these collisions gives scientists good evidence of the structure of the subatomic world and the laws of nature governing it. These may become apparent only at high energies and for extremely short periods of time, and therefore may be hard or impossible to study in other ways.
Тарих
Колайдер үшін алғашқы маңызды ұсыныс Midwestern Universities Research Association (MURA) тобынан туындады. Бұл топ екі радиалды сектордағы FFAG үдеткіш сақиналарын салуды ұсынды. Алғашқы мақаланың авторларының бірі Тихиро Окава радиалды секторлы FFAG үдеткіш дизайнын жасады, ол магниттердің бір сақинасында екі қарсы айналатын бөлшектер сәулелерін үдетуге қабілетті болды. MURA тобының FFAG прототипінің үшіншісі – 1961 жылы осы концепцияның мүмкіндігін көрсету үшін салынған 50 МэВ электрондық машина. Герард К. О’Нилл бөлшектерді жанама сақтау сақиналарына жіберу үшін бір ғана үдеткішті пайдалануды ұсынды. MURA-ның бастапқы ұсынысында айтылғандай, соқтығысулар жанама бөлімде жүреді. Сақтау сақиналарының артықшылығы – олар инжекциялық үдеткіштен алынған жоғары сәуле ағынын жинақтай алады, ол әлдеқайда төменгі ағынға қол жеткізеді. Алғашқы электрон-позитрон коллайдерлері 1950 жылдардың соңында және 1960 жылдардың басында Италияда, Римге жақын Фраскатидегі Istituto Nazionale di Fisica Nucleare-де австриялық-итальян физигі Бруно Тушек, ал АҚШ-та Стэнфорд-Принстон тобы (Уильям С. Барбер, Бернард Гиттелман, Джерри О’Нилл және Бертон Рихтер) құрамында салынды. Сол кезде ВЭП-1 электрон-электрон коллайдері Герш Будкердің басшылығымен Новосибирсктегі Ядролық физика институтында (КСРО) тәуелсіз түрде әзірленді және салынды. Соқтығысқан сәулелердегі бөлшектердің реакцияларын алғашқы байқаулар үш команда 1964 жылдың ортасында және 1965 жылдың басында дерлік бір уақытта жариялады. 1966 жылы CERN-де Intersecting Storage Rings құрылысы басталды, ал 1971 жылы бұл коллайдер іске қосылды. ISR – бұл CERN-нің Протондық синхротронынан жіберілген протондарды жинақтап, соқтығысқан екі сақтау сақинасынан тұрды. Бұл алғашқы адрондық коллайдер болды, өйткені бұрынғы барлық жұмыстар электронмен немесе электрон мен позитронмен жүргізілді. 1968 жылы Фермилабтағы ең жоғары энергиялы протондық үдеткіш кешенінің құрылысы басталды. Кейіннен ол Теватрон коллайдеріне жаңартылды және 1985 жылдың қазан айында 1,6 ТэВ орталық массалық энергиясында алғашқы протон-антипротон соқтығысуы тіркелді, бұл сол кезде әлемдегі ең жоғары энергиялы коллайдер болды. Энергия кейіннен 1,96 ТэВ-қа жетті және 2011 жылы операция аяқталғанда коллайдердің люминесценциясы бастапқы жобалау мақсатынан 430 есе асып кетті. 2009 жылдан бері әлемдегі ең жоғары энергетикалық коллайдер – CERN-дегі Үлкен адрондық коллайдер (LHC). Қазіргі уақытта ол 13 ТэВ орталық массалық энергиясында протон-протон соқтығысуында жұмыс істейді. Хиггс/электроәлсіз физикасын егжей-тегжейлі зерттеу және LHC энергия шекарасынан кейінгі жаңалықтарды табу үшін түрлі циркулярлық және сызықтық, соқтығысатын адрондық (протон-протон немесе ион-ион), лептондық (электрон-позитрон немесе мюон-мюон) немесе электрон-иондық/протондық оннан астам болашақ бөлшектерді соқтығыстыру жобалары қазіргі уақытта зерделеніп жатыр.
The first serious proposal for a collider originated with a group at the Midwestern Universities Research Association (MURA). This group proposed building two tangent radial sector FFAG accelerator rings. Tihiro Ohkawa, one of the authors of the first paper, went on to develop a radial sector FFAG accelerator design that could accelerate two counterrotating particle beams within a single ring of magnets. The third FFAG prototype built by the MURA group was a 50 MeV electron machine built in 1961 to demonstrate the feasibility of this concept. Gerard K. O'Neill proposed using a single accelerator to inject particles into a pair of tangent storage rings. As in the original MURA proposal, collisions would occur in the tangent section. The benefit of storage rings is that the storage ring can accumulate a high beam flux from an injection accelerator that achieves a much lower flux. The first electron positron colliders were built in late 1950s early 1960s in Italy, at the Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Frascati near Rome, by the Austrian Italian physicist Bruno Touschek and in the US, by the Stanford Princeton team that included William C. Barber, Bernard Gittelman, Gerry O’Neill, and Burton Richter. Around the same time, the VEP 1 electron electron collider was independently developed and built under supervision of Gersh Budker in the Institute of Nuclear Physics in Novosibirsk, USSR. The first observations of particle reactions in the colliding beams were reported almost simultaneously by the three teams in mid 1964 early 1965. In 1966, work began on the Intersecting Storage Rings at CERN, and in 1971, this collider was operational. The ISR was a pair of storage rings that accumulated and collided protons injected by the CERN Proton Synchrotron. This was the first hadron collider, as all of the earlier efforts had worked with electrons or with electrons and positrons. In 1968 construction began on the highest energy proton accelerator complex at Fermilab. It was eventually upgraded to become the Tevatron collider and in October 1985 the first proton antiproton collisions were recorded at a center of mass energy of 1.6 TeV, making it the highest energy collider in the world, at the time. The energy had later reached 1.96 TeV and at the end of the operation in 2011 the collider luminosity exceeded 430 times its original design goal. Since 2009, the most high energetic collider in the world is the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. It currently operates at 13 TeV center of mass energy in proton proton collisions. More than a dozen future particle collider projects of various types circular and linear, colliding hadrons (proton proton or ion ion), leptons (electron positron or muon muon), or electrons and ions/protons are currently under consideration for detail exploration of the Higgs/electroweak physics and discoveries at the post LHC energy frontier.