ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2021
Просмотров: 1388
Скачиваний: 2
CERN 1981
CERN 1981
Ускорительный
комплекс
S
p
Sp
(
не
в
масштабе
).
1
−
источник
ионов
.
2
−
линейный
ускоритель
протонов
, 50
МэВ
.
3
−
предварительный
синхротрон
(
бустер
),800
МэВ
,
4
−
мишень
для
образования
антипротонов
.
5
−
накопитель
антипротонов
, 3.5
ГэВ
.
PS
−
протон
-
антипротонный
синхротрон
на
26,
ГэВ
.
S
Р
S
−
основное
кольцо
протон
-
антипротонного
суперсинхротрона
на
270
ГэВ
.
SPS
PS
5
3
2
1
4
р
р
р
р
р
р
р
р
Схематическое
изображение
ускорительного
комплекса
ЦЕРН
,
на
котором
были
открыты
промежуточные
бозоны
.
CERN 1981
CERN 1981
Ускоритель
SppS
создан
в
результате
модернизации
протонного
суперсинхротрона
S
Р
S
.
S
Р
S
являлся
ускорительным
комплексом
,
состоящим
из
четырёх
последовательных
ускорителей
.
При
создании
S
p
Sp
этот
комплекс
был
дополнен
системой
генерации
и
ускорения
антипротонов
.
Ускоритель
размещён
на
глубине
50
м
под
землёй
в
тоннеле
диаметром
4
м
.
Радиус
кольца
ускорителя
1.1
км
.
По
окружности
ускорителя
расположено
в
периодической
последовательности
108
идентичных
структур
,
состоящих
из
~ 800
отклоняющих
и
более
200
фокусирующих
магнитов
.
Процесс
ускорения
начинался
с
газоразрядного
источника
ионов
.
В
бустер
протоны
попадали
из
линейного
ускорителя
на
50
МэВ
.
В
бустере
энергия
протонов
достигала
800
МэВ
.
Затем
они
инжектировались
в
PS.
В
ускоритель
S
Р
S
протоны
поступали
уже
ускоренными
до
энергии
26
ГэВ
в
протонном
синхротроне
PS
.
Антипротоны
рождались
протонами
с
энергией
26
ГэВ
из
PS
,
в
результате
их
взаимодействия
с
медной
мишенью
.
Доля
антипротонов
в
общем
потоке
адронов
,
возникавших
в
мишени
,
составляла
10
−
8
.
С
помощью
магнитных
и
электрический
полей
отбирались
антипротоны
с
энергией
3.5
ГэВ
,
которые
поступали
в
накопитель
антипротонов
.
Накопители
−
это
устройства
для
накопления
и
длительного
удержания
(
часы
,
дни
)
пучка
заряженных
частиц
на
стационарной
замкнутой
орбите
при
постоянной
энергии
.
Накопленные
антипротоны
с
энергией
3.5
ГэВ
направлялись
в
PS
и
затем
в
S
Р
S
,
где
они
,
как
и
протоны
,
ускорялись
до
270
ГэВ
,
двигаясь
в
одной
и
той
же
ускорительной
камере
в
противоположных
направлениях
.
Образование
Образование
W
W
и
и
Z
Z
бозонов
бозонов
W
-
и
Z
-
бозоны
рождались
в
p
p
-
столкновениях
:
p p
W
X
±
+ →
+
и
p p
Z
X
+ →
+
Х
–
совокупность
других
частиц
,
рождающихся
при
p
p
-
взаимодействии
.
Протон
и
антипротон
состоят
соответственно
из
трёх
кварков
(
р
=
uud
)
и
трёх
антикварков
(
d
u
u
p
=
).
Промежуточные
бозоны
рождаются
в
кварк
-
антикварковом
взаимодействии
u d
W
+
+ →
;
u
d
W
−
+ →
;
u u
Z
+ →
;
d d
Z
+ →
Оставшиеся
два
кварка
протона
и
два
антикварка
антипротона
при
каждом
p
p
-
столкновении
с
рождением
промежуточного
бозона
и
продолжают
своё
движение
в
направлении
движения
первичных
p
p
-
пучков
,
формируя
струи
адронов
и
антиадронов
.
u
u
d
u
d
u
u
u
W
+
u
d
u
u
d
u
u
d
u
u
Z
d
d
Распады
Распады
W
W
–
–
бозона
бозона
W
−
e
−
e
ν
W
−
μ
−
μ
ν
W
−
τ
−
τ
ν
W
−
d
u
W
−
c
s
W
−
b
t
(
) 80.419 0.056
M W
ГэВ
−
=
±
Время
жизни
промежуточного
бозона
≈
3
⋅
10
−
25
с
и
зафиксировать
его
рождение
можно
лишь
по
результату его
распада
.
В
большинстве
случаев
промежуточный
бозон
распадается
на
пару
кварк
-
антикварк
,
разлетающуюся
в
противоположные
стороны
.
Искать
W
-
и
Z
-
бозоны
по
кварк
-
антикварковой
ветви
их
распада
нецелесообразно
,
так
как
кварк
и
антикварк
распада
W-
и
Z-
бозонов
«
тонут
»
в
огромном
фоне
кварков
и
антикварков
,
не
участвующих
в
рождении
W
-
и
Z
-
бозонов
и
превращающихся
в
струи
адронов
и
антиадронов
.
Из
адронного
фона
более
надежно
выделяются
распады
W
-
и
Z
-
бозонов
на
лептоны
,
в
результате
которых
эти
лептоны
вылетают
в
направлениях
перпендикулярных
или
близких
к
ним
относительно
линии
столкновения
протона
и
антипротона
,
,
e
e
W
e
W
e
Z
e
e
ν
ν
+
+
−
−
+
−
→ +
→ +
→ +
(*)
Вероятности
рождения
±
W
и
Z
в
p
p
-
столкновениях
с
последующим
их
распадом
по
лептонным
каналам
(*)
составляют
10
−
8
от
полной
вероятности
всех
процессов
p
p
-
столкновений
.
W
-
и
Z
-
бозоны
искали
по
их
распадам
на
электроны
и
позитроны
,
летящие
под
углами
близкими
к
90
о
относительно
направления
движения
сталкивающихся
p
p
-
пучков
.
Регистрация
Регистрация
Z
Z
и
и
W
W
±
±
бозонов
бозонов
(
)
P uud
(
)
P uud
u
d
e
ν
e
−
W
−
u
d
e
ν
e
+
W
+
u
u
e
−
e
+
Z
u
u
d
u
d
u
u
u
W
+
u
d