Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
HERA (Hadron Elektron Ringanlage) был ускорителем частиц в DESY в Гамбурге. Он работал с 1992 по 30 июня 2007 года. В HERA электроны или позитроны сталкивались с протонами при энергии в центре масс 320 ГэВ. HERA использовался главным образом для изучения структуры протонов и свойств кварков, заложив основу для значительной части исследований, проводимых сегодня в Большом адронном коллайдере (LHC) в лаборатории физики частиц CERN. HERA является единственным в мире лептоно-протонным коллайдером на сегодняшний день и находился на переднем крае энергий в определенных областях кинематического диапазона. Для столкновения протонов с электронами или позитронами HERA в основном использовал сверхпроводящие магниты, что также было мировым первым опытом. В HERA стало возможным изучать структуру протонов в 30 раз точнее, чем ранее. Разрешение охватывало структуры, размер которых составлял 1/1000 от размера протона, что способствовало многочисленным открытиям, касающимся состава протонов из кварков и глюонов. Туннель HERA проходит на глубине от 10 до 25 м под землей, имеет окружность 6,3 км и внутренний диаметр 5,2 м. Для строительства использовались те же технологии, что и при строительстве туннелей метрополитена. Два накопительных кольца располагались друг над другом внутри туннеля. Одно разгоняло электроны до энергии 27,5 ГэВ, а другое – протоны до энергии 920 ГэВ в противоположном направлении. Оба пучка почти со скоростью света совершали около 47 000 оборотов в секунду. Вокруг кольца расположены четыре точки взаимодействия, которые использовались в экспериментах H1, ZEUS, HERMES и HERA B. Все эти эксперименты представляли собой детекторы частиц, управляемые международными группами исследователей. Эти группы разрабатывали, строили и запускали многоэтажные, сложные измерительные установки в течение многих лет совместной работы и анализировали огромные объемы данных.
HERA (Hadron Elektron Ringanlage, ) was a particle accelerator at DESY in Hamburg. It was operated from 1992 to 30 June 2007. At HERA, electrons or positrons were brought to collision with protons at a center of mass energy of 320 GeV. HERA was used mainly to study the structure of protons and the properties of quarks, laying the foundation for much of the science done at the Large Hadron Collider (LHC) at the CERN particle physics laboratory today. HERA is the only lepton–proton collider in the world to date and was on the energy frontier in certain regions of the kinematic range. To collide protons with either electrons or positrons, HERA used mainly superconducting magnets, which was also a world first. At HERA, it was possible to study the structure of protons up to 30 times more accurately than before. The resolution covered structures 1/1000 of the proton in size, facilitating many discoveries concerning the composition of protons from quarks and gluons. The HERA tunnel runs 10 to 25 m below ground level and has a circumference of 6.3 km and an inner diameter of 5.2 m. For the construction, the same technology was used as for the construction of subway tunnels. Two storage rings were located on top of each other inside the tube. One accelerated electrons to energies of 27.5 GeV, the other one protons to energies of 920 GeV in the opposite direction. Both beams completed their circle nearly at the speed of light, making approximately 47000 revolutions per second. There are four interaction regions around the ring, which were used by the experiments H1, ZEUS, HERMES and HERA B. All these experiments were particle detectors run by international groups of researchers. These groups developed, constructed and ran the multi storey, complex measurement devices in many years of cooperative work and evaluated enormous amounts of data.
Международный проект HERA
Строительство HERA стало одним из первых действительно международных проектов такого масштаба. Ранее строительство научных установок всегда финансировалось страной, на территории которой они возводились. Расходы на эксперименты несли только национальные или зарубежные институты, проводившие эти эксперименты. Ввиду огромного размаха проекта HERA, многие международные организации согласились участвовать уже на этапе строительства. Более 45 институтов и 320 корпораций внесли вклад в строительство установки, предоставив денежные средства или материалы, и более 20% затрат было покрыто зарубежными организациями. По примеру HERA, впоследствии многие крупномасштабные научные проекты стали финансироваться совместно несколькими странами. Эта модель закрепилась, и международное сотрудничество при строительстве таких установок стало достаточно распространенным.
The construction of HERA was one of the first truly internationally financed projects of this magnitude. Previously, the construction of scientific facilities was always financed by the country in which they were located. Only the costs for the experiments were borne by the conducting national or foreign institutes. Due to the enormous scope of the HERA project, many international institutions agreed to participate already in the construction. More than 45 institutes and 320 corporations participated in the construction of the facility with donations of money or materials, and more than 20% of the costs were borne by foreign institutions. Following the example of HERA, many large scale scientific projects have since then been financed jointly by several countries. This model has become established and international cooperation is moderately common in the construction of those facilities.
H1
H1 был универсальным детектором столкновений электронов и протонов, расположенным в Северном зале ускорительного комплекса HERA. Его размеры составляли 12 м × 10 м × 15 м, вес – 2800 тонн, а эксплуатировался он с 1992 по 2007 год. Он был предназначен для изучения внутренней структуры протона, исследования сильного взаимодействия, а также для поиска новых форм материи и неожиданных явлений в физике элементарных частиц.
H1 was a universal detector for the collision of electrons and protons, located in the HERA Hall North. It measured 12 m × 10 m × 15 m, weighed 2800 tons and was operated from 1992 to 2007. It was designed for probing the inner structure of the proton, the exploration of the strong interaction as well as the search for new kinds of matter and unexpected phenomena in particle physics.
ЗЕУС
Как и H1, ZEUS был детектором для столкновений электронов и протонов, расположенным в южном зале HERA. Его размеры составляли 12 м × 11 м × 20 м, вес — 3600 тонн, а эксплуатировался он с 1992 по 2007 год. Его задачи были аналогичны задачам H1.
Like H1, ZEUS was a detector for electron–proton collisions, located in the HERA Hall South. It measured 12 m × 11 m × 20 m, weighed 3600 tons and was operated from 1992 to 2007. Its tasks were similar to those of H1.
HERA-B
HERA B был экспериментом, проводившимся в Зале HERA West, который собирал данные с 1999 по февраль 2003 года. Используя протонный пучок HERA, исследователи, работавшие в эксперименте HERA B, проводили исследования тяжелых кварков. Детектор имел размеры 8 м × 20 м × 9 м и весил 1000 тонн.
HERA B was an experiment in the HERA Hall West, which collected data from 1999 to February 2003. By using HERA's proton beam, researchers at HERA B conducted experiments on heavy quarks. The detector measured 8 m × 20 m × 9 m and weighed 1000 tons.
Гермес
Эксперимент HERMES в зале HERA East проводился с 1995 по 2007 год. Продольно поляризованный электронный луч HERA использовался для исследования спиновой структуры нуклонов. С этой целью электроны рассеивались при энергии 27,5 ГэВ на внутренней газовой мишени. Эта мишень и сам детектор были разработаны специально для проведения исследований в области спин-поляризованной физики. Детектор имел размеры 3,5 м × 8 м × 5 м и весил 400 тонн.
The HERMES experiment in the HERA Hall East was operated from 1995 to 2007. HERA's longitudinally polarised electron beam was used to explore the spin structure of nucleons. For this purpose, the electrons were scattered at energies of 27.5 GeV at an internal gas target. This target and the detector itself were designed especially with a view to spin polarised physics. The detector measured 3.5 m × 8 m × 5 m and weighed 400 tons.