Коллайдер

Ускоритель.РФ » Классификация » Назначение ускорителей » Коллайдер

Коллайдер (англ. collider от англ. collide - сталкиваться) - ускоритель на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся придать элементарным частицам вещества высокую кинетическую энергию, направить их навстречу друг другу, чтобы произвести их столкновение.

По виду коллайдеры подразделяются на кольцевые, например, Большой адронный коллайдер в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр. Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire, CERN) и линейные, как проектируемый ILC.

История коллайдера

Абстрактно идея использовать сталкивающиеся пучки витала несколько десятилетий. Рольф Видероэ получил в 1943 году немецкий патент на идею встречных пучков, опубликованный лишь в 1953 году. В 1956 году Дональд Керст предложил использовать сталкивающиеся пучки протонов для изучения физики элементарных частиц, а Джерард О’Нил предложил использовать накопительные кольца (storage rings) для получения интенсивных пучков. Активные работы по созданию коллайдеров начались одновременно в конце 1950-х годов в лабораториях Фраскати (Италия), SLAC (США) и ИЯФ (СССР).

Первым заработал электрон-позитронный коллайдер AdA, построенный под руководством Бруно Тушека во Фраскати. Однако первые результаты были опубликованы (1966) на год позже, чем наблюдения упругого рассеяния электронов (1965) на ВЭП-1 (Встречные Электронные Пучки), машине, созданной под руководством Г. И. Будкера. Ещё чуть позже были получены пучки в американском ускорителе. Эти три первых коллайдера были тестовыми машинами, продемонстрировавшими возможность изучения физики элементарных частиц на коллайдерах.

Первым адронным коллайдером стал протонный синхротрон ISR, запущенный в 1971 году CERNе с энергией 32 ГэВ в пучке. Единственный в истории линейный коллайдер — SLC, работавший в 1988—1998 годах.

Действующие коллайдеры

Ускоритель	Центр, город, страна	Год запуска	Ускоряемые частицы	Максимальная энергия пучка, ГэВ	Светимость, 10³⁰ см^?2 сек^?1	Периметр (длина), км
ВЭПП-2000	ИЯФ, Новосибирск, Россия	с 2006	е⁺е^-	1,0	100	0,024
ВЭПП-4М	ИЯФ, Новосибирск, Россия	с 1994	е⁺е^-	6	20	0,366
ВЕРС-II	IHEP, Пекин, Китай	с 2007	е⁺е^-	1,89	2700	0,23753
DAFNE	Frascati, Италия	с 1999	е⁺е^-	0,7	150	0,098
RHIC	BNL, США	с 2000	pp, Au-Au, Cu-Cu, d-Au	100/n	10, 0,0015, 0,02, 0,07	3,834
LHC	CERN	с 2008	pp,Pb-Pb, p-Pb	4000 (планируется 7000),1380/n (планируется 2760/n)	10000 (достигнута 7000), 0,001 (планируется)	26,659

Строящиеся и проектируемые коллайдеры

Ускоритель	Центр, город, страна	Год запуска	Ускоряемые частицы	Максимальная энергия пучка, ГэВ	Светимость, 10³⁰ см^-2 сек^-1	Периметр (длина), км
SuperKEKB	KEK, Япония	2016	е⁺е^-	е^-: 7; е⁺: 4	800000	3
NICA	ОИЯИ, Дубна, Россия	2017	Au-Au(79+)	4.5/нуклон	0.001	0.503
Super c-tau	ИЯФ, Новосибирск, Россия	?	е⁺е^-	2.5	100000	0,780
eRHIC	BNL, США	?	e-p, e-Au	10-30 (e-), 250 (p), 130/n (Au)	1000 (e-p)	3,834
LEP3	CERN	?	е⁺е^-	125	10000	26,659
ILC	Япония	2026?	е⁺е^-	500?		30-50?

Исторические коллайдеры

Ускоритель	Центр, город, страна	Годы работы	Ускоряемые частицы	Максимальная энергия пучка, ГэВ	Светимость, 10³⁰ см^-2сек^-1	Периметр (длина), км
AdA	Frascati, Италия; Орсэ, Франция	1961 - 1964	е⁺е^-	0,25	0.00001	0,003
CBX	SLAC, США	1963 - 1967	е^-е^-	0,55	?	0,012
ВЭП-1	ИЯФ, Новосибирск, Россия	1963 - 1968	е^-е^-	0,16	0,005	0,0027
ВЭПП-2	ИЯФ, Новосибирск, Россия	1965 - 1974	е⁺е^-	0,7		0,0115
ACO	Орсэ, Франция	1966 - ?	е⁺е^-	1
ADONE	Frascati, Италия	1969 - 1993	е⁺е^-	1,5	0.3	0.105
CEA	Кембридж, США	1971 - 1973	е⁺е^-	3,5	100
ISR	CERN	1971 - 1984	pp	31,5	140	0,948
SPEAR	SLAC, Стэнфорд, США	1972 - 1990	е⁺е^-	3
ВЭПП-2М	ИЯФ, Новосибирск, Россия	1974 - 2000	е⁺е^-	0,7	3	0,012
DORIS	DESY, Германия	1974 - 1993	е⁺е^-	5
DCI	Орсэ, Франция	1976 - ?	е^±е^±	3,6
PETRA	DESY, Германия	1978 - 1986	е⁺е^-	20
CESR	Cornell	1979 - 2002	е⁺е^-	6	1280 на 5,3 ГэВ	0,768
PEP	SLAC, Стэнфорд, США	1980 - 1990	е⁺е^-	30
SppS	CERN	1981 - 1984	pp	315		6,9
Tristan	KEK, Япония	1986 -?	е⁺е^-	32
Tevatron	Fermilab, США	1987 - 2011	pp	980	171	6,28
SLC	SLAC, Стэнфорд, США	1988 - 1998	е⁺е^-	45
LEP	CERN	1989 - 2000	е⁺е^-	104,6	24 на Z⁰; 100 при >90 ГэВ	26,659
ВЕРС	IHEP, Пекин, Китай	1989 - 2005	е⁺е^-	2,2	5 на 1,55 ГэВ; 12,6 на 1,843 ГэВ	0,2404
HERA	DESY, Германия	1992 - 2007	е^±р	е^±: 30; p: 920	75	6,336
PEP-II	SLAC, Стэнфорд, США	1999 - 2008	е⁺е^-	е^-: 12; e⁺: 4	10025	2,2
KEKB	KEK, Япония	1999 - 2010	е⁺е^-	е^-: 8; е⁺: 3,5	16270	3,016
CESR-C	Cornell	2002 - 2008	е⁺е^-	6	60 на 1,9 ГэВ	0,768

Неосуществлённые проекты

УНК (Ускорительно-Накопительный комплекс) — незавершённый проект по созданию протон-протонного коллайдера в Институте физики высоких энергий, Протвино.
Novosibirsk Phi-factory.
SSC, США.
SuperB, Италия.