![]() |
![]() |
|
![]() | ![]() |
Ускорители на встречных пучках — непосредственное воплощение принципов релятивистской динамики частиц Каждому грамотному землянину начала XXI века до боли знакомо словосочетание «Большой Адронный коллайдер» (БАК, англ. LHC — Large Hadron Collider). Тем не менее разъяснить последние два слова в его составе может далеко не каждый. Постараемся заполнить этот пробел. Слово «адрон» (от греч. αδρός — тяжелый) обозначает класс частиц, состоящих из кварков. В противоположность адронам, название другого класса частиц — лептонов — происходит от греческого λεπτός, означающего «легкий». Поскольку сами кварки в свободном виде не наблюдаются, все адроны являются составными. К ним относятся протоны, нейтроны, переносящие ядерное взаимодействие пи-мезоны, сигма- и кси- гипероны и т.д. С другой стороны, к адронам не относятся лептоны: электрон, позитрон, мюон, — а также кванты полей: фотон, W- и Z-бозоны, глюон. Не является адроном и не менее знаменитый, чем БАК, бозон Хиггса. А что же такое коллайдер? Это англоязычный термин, русскоязычный аналог которого звучит как «ускоритель на встречных пучках». Устройство такого ускорителя предполагает, что два пучка релятивистских частиц направляются друг навстречу другу вместо того, чтобы направлять один из них на неподвижную мишень. Казалось бы, это нецелесообразно, ведь плотность пучков гораздо меньше плотности мишени, и столкновения частиц на коллайдере будут гораздо более редкими, чем при бомбардировке мишени. Несмотря на это, использование встречных пучков позволяет добиться энергий столкновения, на несколько порядков величины превышающих энергии, доступные в обычном ускорителе. И это является прямым следствием теории относительности. Действительно, рассмотрим две частицы массы
где В исходной системе отсчета откуда заключаем, что полная энергия двух частиц в системе, сопутствующей первой из них, равна Замечательной
здесь является квадратичная, а не линейная зависимость от энергии пучка Как видим,
это не позволяет получить квадратичную выгоду в энергии столкновения по
сравнению с бомбардировкой неподвижной мишени частицами энергии Многочисленные
процессы и новые частицы наблюдались на ускорителях именно благодаря этой
зависимости. Например, на Большом Адронном коллайдере используются пучки
протонов с энергиями до <<К предыдущему эксперименту | Специальная теория относительности | К следующему эксперименту>> |
|