WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |

«Пультовая ВЭПП-2 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ИМ.Г.И.БУДКЕРА Сибирского отделения РАН Первые коллайдеры ИЯФ. К 50-летию ...»

-- [ Страница 1 ] --

Пультовая ВЭП-1

Пультовая ВЭПП-2

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ ИМ.Г.И.БУДКЕРА

Сибирского отделения РАН

Первые коллайдеры ИЯФ.

К 50-летию начала экспериментов

по физике элементарных частиц.

Главный редактор – академик А.Н.Скринский.

Авторский коллектив:

академик Г.Н.Кулипанов, академик А.Н.Скринский, д.ф.-м.н., профессор С.И.Середняков, д.ф.-м.н., профессор А.П.Онучин, д.ф.-м.н., профессор Г.М.Тумайкин, к.ф.-м.н. В.В.Петров.

Новосибирск 2014 УДК 53:061 Первые коллайдеры ИЯФ.

В книге представлены материалы о первых коллайдерах ИЯФ: установке со встречными электрон-электронными пучками ВЭП-1 и установке со встречными электронпозитронными пучками ВЭПП-2. Описывается принцип действия и конструкция этих установок и детекторов для изучения продуктов взаимодействия сталкивающихся частиц.

Приведены результаты первых экспериментов. Изложение выполнено в научноисторическом стиле, описание установок и экспериментов дополнено воспоминаниями участников событий 50-летней давности, отражающих начало зарождения и развития нового направления физики экспериментальных частиц – метода встречных пучков.

Настоящее издание предназначено в первую очередь сотрудникам ИЯФ СО РАН, а так же тем, кто интересуется историей развития методов встречных пучков в России.

© Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН, Введение

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы слово коллайдер стало знакомым не только физикам, но и широкому кругу людей, не имеющих никакого отношения к науке. Эксперименты на коллайдерах за последние десятилетия стали одним из главных – а может быть и самым главным – источником фундаментальной информации в физике (может быть, вместе с космологией и физикой нейтрино). Первые коллайдеры (их тогда называли установками со встречными пучками) появились 50 лет назад (1963-1964 года). Институт ядерной физики оказался в числе первых научных центров, заложивших основы этого нового направления в физике элементарных частиц.

Идея встречных пучков впервые была предложена норвежским инженером Р. Видерое (патент подан в 1943 году, опубликован в 1953 году). В патенте Видерое не рассматривалось столкновение релятивистских частиц, когда действительно реализуется колоссальный выигрыш энергии взаимодействия в системе центра масс. Позже, в своих воспоминаниях Видерое написал, что он не включил в патент кинематику столкновений, т.к. по мнению его друга Б. Тушека, это было тривиально и известно всем еще со школы.

Так или иначе, но предложение Видерое не привлекло внимание физиков. Реальным импульсом к разработке встречных пучков стало предложение Д. Керста (США, 1956 год) осуществить встречные протон-протонные эксперименты на базе оригинального FFAGускорителя. Этот ускоритель мог обеспечить достаточную плотность пучков, что является основной проблемой для реализации встречных пучков. В своей статье (январь 1956 года) и докладе на симпозиуме в Женеве (июнь 1956 года) Керст сделал акцент на огромном выигрыше встречных пучков при высоких энергиях и привел соответствующие формулы.

Также в апреле 1956 года Дж. О’Нил (США, Принстон) опубликовал статью (со ссылкой на Керста) с предложением электрон-электронных накопительных колец. В этой статье ничего не говорилось про радиационное затухание (хотя оно тогда было уже хорошо известно), а накопление предлагалось делать с помощью системы тонких фольг (что не работает). Идея встречных пучков обсуждалась в нескольких докладах на симпозиуме 1956 года в Женеве. Статья Керста и симпозиум дали большой импульс развитию метода встречных пучков.

Через несколько месяцев сразу в нескольких лабораториях разных стран (в Лаборатории Новых Методов Ускорения (ЛНМУ) ИАЭ АН СССР инициатором развёртывания этих работ выступил её организатор и руководитель Андрей Михайлович Будкер*) началась практическая разработка коллайдеров – установок, в которых очень многое было революционного и делалось впервые в истории. Первыми коллайдерами, которые были полноценно реализованы и на которых было изучено электрон-электронное взаимодействие при совершенно недоступных до этого энергиях (в системе центра инерции) были Принстон-Стэнфордские кольца (Стэнфордский университет, США, 2х МэВ) и ВЭП-1 (Встречные Электронные Пучки-1, 2х160 МэВ) в Институте ядерной физики СО РАН СССР, Новосибирск, в Институте, который был создан в 1958 году на базе ЛНМУ. Первые акты рассеяния на обеих установках были зарегистрированы в году. Эксперименты по проверке квантовой электродинамики на этих установках продолжались до 1967 года.

Еще во время работы над электрон-электронными накопителями физики начали задумываться о возможности создания электрон-позитронных коллайдеров, что открывало принципиально новые возможности для экспериментов по физике элементарных частиц.

В ИЯФ такая работа началась в конце 1959 года (проект ВЭПП-2 на энергию 2x700 МэВ).

Примерно в то же время, в начале марта 1960 года, на семинаре во Фраскати (Италия) Б.

Тушек предложил построить e+e- накопитель (Ada) на энергию 250 МэВ, используя в качестве источника частиц уже имеющийся во Фраскати синхротрон. Идея была сразу принята и первые частицы в кольце были получены уже в 1961 году; однако интенсивность пучков была столь мала, что в 1962 году это накопительное кольцо было Первые коллайдеры ИЯФ перевезено в Орсэ (Франция), где имелся более интенсивный инжектор. Здесь в 1963 году Бруно Тушеком был открыт эффект внутреннего рассеяния. Светимость AdA оставалась слишком малой, чтобы можно было поставить эксперименты по физике элементарных частиц, поэтому было зарегистрировано только тормозное излучение.



Эксперименты на e+e- накопителе ВЭПП-2 в Новосибирске начались в 1966 году, его светимость была в 40 тысяч раз выше, чем на АdА. На ВЭПП-2 был поставлен первый настоящий эксперимент на встречных электрон-позитронных пучках-наблюдение ромезонного резонанса (1966). В 1967 году заработал накопитель ACO (Orsay, 2x450 МэВ), на котором зарегистрировали omega-мезон. Далее был ФИ-мезон (АССО, 1967 год) и годом позднее с добавлением регистрации заряженых каонов (ВЭПП-2, 1968 год). В эксперименте, выполненном на ВЭПП-2 (1970 год) при энергии 2х670 МэВ, было обнаружено аномальное увеличение много-адронных событий, не объясняемое в рамках существующих теорий. Аналогичные результаты в это же время были получены на итальянской установке Adone. Это оказалось важным стимулом для создания следующего поколения коллайдеров, на которых впоследствии родилась физика кварков, объяснившая эту аномалию.

Первые значимые эксперименты по физике элементарных частиц на встречных пучках, начатые в 1964 году на электрон-электронных коллайдерах в Стэнфорде и в Новосибирске показали их осуществимость, а затем первые эксперименты на электрон-позитронных коллайдерах AdA, ВЭПП-2 и ACO открыли эру е+е- встречных пучков, что позволило в последующие 50 лет сделать колоссальный прорыв в физике элементарных частиц.

Дальнейшее развитие электрон-позитронных коллайдеров шло по двум направлениям:

увеличение энергии и увеличение светимости. В ИЯФ это выразилось в создании установок ВЭПП-4, с последующей модернизацией, и далее ВЭПП-2М и ВЭПП-2000.

Перечислим электрон-позитронные коллайдеры, которые за истекшие полсотни лет создавались в других центрах. Это Adone (Италия), SPEAR (США), DCI (Франция), Doris (Германия), PETRA (Германия), PEP (США), Tristan (Япония), CESR (США), LEP (ЦЕРН), DAFNE (Италия), BEPC (Китай), PEP-2 (США), KEKB (Япония). Следует отметить, что в ИЯФ впервые была высказана и обоснована конкретными предложениями и разработками идея создания линейных коллайдеров. В связи с задачами изучения недавно открытого на большом адронном коллайдере в ЦЕРНЕ бозона Хиггса разрабатывается циклический электрон-позитронный коллайдер на энергию 2х175 ГэВ.

В эти годы в крупных лабораториях были созданы установки с использованием и других частиц: протонов, антипротонов, ионов. Важную роль в ряде этих проектов сыграл предложенный А.М.Будкером и опробованный в ИЯФ метод электронного охлаждения.

В последнее время появились новые идеи, позволяющие на порядки увеличить светимость. Успешная реализация этих идей идет на DAFNE и KEKB. Такие установки, позволяющие получить очень высокую светимость, стали называть фабриками. В ИЯФ разработан физический проект Ц-ТАУ фабрики, дающий возможность ставить эксперименты с рекордной светимостью в области энергий до 2х2500 МэВ.

Как было сказано выше, в первые годы ИЯФ был одним из лидеров начавшейся гонки в экспериментах на встречных пучках. К сожалению, в последующем в связи с рядом обстоятельств, и прежде всего, с большой стоимостью проектов следующих поколений коллайдеров, институту не выпала честь участвовать в открытии новых семейств элементарных частиц. Тем не менее, установки ВЭПП-2М, ВЭПП-4, ВЭПП-4М и ВЭППвнесли заметный и признанный мировой общественностью вклад в развитие физики элементарных частиц. Установка ВЭПП-2М в течение двух десятков лет имела рекордную светимость в своей области энергий, и это было успешно использовано физиками на детекторах НД-СНД и КМД-1,3. В связи с вводом ВЭПП-2000 область низких энергий расширена до 2х1000 МэВ, и здесь можно ожидать новых интересных результатов. В ИЯФ был открыт и использован метод резонансной деполяризации, позволивший провести прецизионные измерения масс целого семейства элементарных частиц на установках ВЭПП-2М, ВЭПП-4 и ВЭПП-4М. ИЯФ был и остается лидером по работе с поляризованными пучками. Физики ИЯФ занимали и продолжают занимать достойное место в развитии ускорительной физики.

Синхронно с созданием коллайдеров шло бурное развитие детекторных методик, обеспечивающих создание новых детекторов. Первые детекторы базировались на искровых камерах с оптическим съемом информации, затем были созданы проволочные искровые камеры с запоминанием на ферритовых кольцах. Со средины 70-х стали использоваться пропорциональные камеры, а затем дрейфовые камеры, не требующие внешнего запуска и не имеющие мертвого времени. Для идентификации частиц применяются различные виды черенковских счетчиков. Для регистрации фотонов используются различные виды сэндвичей и счетчики полного поглощения на основе кристалов NaI, CsI и жидких криптона и ксенона. Физики ИЯФ внесли достойный вклад в развитее этих методик, являющихся базовыми элементами любого современного детектора частиц.

Каждое следующее поколение коллайдеров и детекторов требовало создания всё более сложной техники и новых технологий. И это удачно совпало по времени с бурным техническим прогрессом, затронувшим все области техники и, прежде всего электронику, сверхпроводимость и компьютеры. Сработала и обратная связь, когда задачи поставленные физиками, стимулировали создание новых устройств, материалов и технологий, в последующем используемых в других областях науки и техники и в медицине. В этом плане лаборатории ИЯФ всегда стремились быть на мировом уровне. То же можно сказать и о производственной базе ИЯФ. Именно благодаря этому ИЯФ успешно участвует в международных проектах и выигрывает тендеры по поставкам различного оборудования и даже крупных установок во многие страны. Научные школы физиков-ускорительщиков и физиков-детекторщиков ИЯФ признаны во всем мире и, несомненно, являются лидирующими в России.

Можно отметить еще одну сторону влияния коллайдеров на научно-технический прогресс. Они дали толчок и стимулировали развитие работ по использованию синхротронного излучения, созданию источников этого излучения и лазеров на свободных электронов. Значительный вклад ИЯФ в становление этих направлений является общепризнанным.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
 



Похожие работы:

«И.Ю. ГРИВАНОВ О.В. ГРИВАНОВА С.М. ГРИВАНОВА БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Учебно-практическое пособие Владивосток Издательство ВГУЭС 2010 ББК 68.9 Г 82 Рецензенты: Н.Г. Шкабарня, д-р техн. наук, профессор кафедры геофизики и геоэкологии ДВГТУ; Б.Е. Ламаш, д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой метеорологии, климатологии и охраны атмосферы ДВГУ Гриванов, И.Ю., Гриванова, О.В., Гриванова, С.М. Г 82 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ [Текст]: учебно-практическое пособие. – Владивосток: Изд-во...»

«Радиоактивность – самопроизвольный распад атомов некоторых химических элементов – явление значительно более старое, чем наша Земля. Возможно, ей, как и всему сущему, положил начало Большой взрыв, который, по мнению современных астрофизиков, произошел около 20 миллиардов лет тому назад. С тех пор радиация постоянно заполняет космическое пространство. О радиоактивности написаны десятки тысяч статей и сотни книг. Открытие этого явления – одно из величайших событий в истории науки. Оно вызвало...»

«Программа вступительного испытания (собеседование/устный экзамен) по дисциплине Физическая география и ландшафты и Экономическая и социальная география России, для поступающих на направление подготовки магистратуры 05.04.02 – География Физическая география и ландшафты России Объект и предмет региональной физической географии. Факторы пространственной физико-географической дифференциации и формирование ПТК регионального уровня. Природные компоненты и природные территориальные комплексы (ПТК)....»

«Болота Западной Сибири  Зарастающая старица Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту № 07-05-07013. Осоковая кочка на верховом болоте  Болота Западной Сибири Содержание 6 Введение 8 Болотная страна  Васюганское болото 5 Физико-географические факторы болотообразования 0 Зарождение и развитие болотных систем  Ботанико-географическая зональность 9 Основные торфообразователи 5 Современные процессы...»

«Библиография новых поступлений отдела абонемента за февраль 2012 г. Естественные науки в целом (20) 20.1 С 17 Самые красивые места мира / [отв. ред. А. Русакова]. — Москва : Мир энциклопедий Аванта+ : Астрель : Полиграфиздат, 2011. — 30, [2] с. : цв. ил. — (Знаменитые достопримечательности планеты). Величественные постройки древности, горные пики и глубочайшие пещеры, клокочущие вулканы и бурлящие водопады, гладь озер, морей и рек разных стран и континентов расположились на страницах этого...»

«Физики продолжают шутить: МИР; Москва; 1968 Аннотация Что это такое? — Сборник научного юмора, скажете вы. — Но разве слова „наука“ и „юмор“ не исключают друг друга? — конечно НЕТ. Эта книга — несомненное доказательство того, что наука, как и другие сферы человеческой деятельности, имеет свои смешные стороны. Здесь вы найдте сплав сатирической науки и научной сатиры. (Из Предисловия) Физики продолжают шутить (сборник переводов) Физику Владимиру Иванову в знак признательности за создание...»

«Лана Борисовна Туулли Короли и Звездочеты Аннотация 1. Научно-исследовательский Объект занимается всем понемногу - физикой, генетикой, изучением зон природных аномалий и вообще счастьем человеческим. Но однажды на Объекте появляется Кот. Черно-Белый, пушистый и противный. Его б прибить, но руки не доходят. Потом на Объекте появляются куда менее забавные гости, и аспиранту Сашке Глюнову становится не до науки: надо решить, верит ли он в существовании магии, драконов и прочих рыцарей, или люди во...»

«Христианское Учение О Мире ВВЕДЕНИЕ • ЧАСТЬ I. ОСНОВНАЯ ИДЕЯ ХРИСТИАНСКОЙ МЕТАФИЗИКИ • o ГЛАВА I. ИДЕЯ ТВОРЕНИЯ o ГЛАВА II. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА БЫТИЯ o ГЛАВА III. УЧЕНИЕ О ПОВРЕЖДЕННОСТИ ПРИРОДЫ ЧАСТЬ II. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХРИСТИАНСКОЙ МЕТАФИЗИКИ • o ГЛАВА I. СОСТАВ БЫТИЯ o ГЛАВА II. СОСТАВ БЫТИЯ (продолжение) o ГЛАВА III. ЖИЗНЬ МИРА (проблема эволюции) o ГЛАВА IV. ЧЕЛОВЕК В МИРЕ ЧАСТЬ III. БОГ И МИР • o ГЛАВА I. БОГ В МИРЕ o ГЛАВА II. ДЕЙСТВИЯ БОГА В МИРЕ o ГЛАВА III. О КОНЦЕ ИСТОРИИ...»

«ОГОНЬ ОГНЕЙ СИЯЕТ ВНОВЬ Место центра Вселенной, по праву возвращенное Луне, позволило киевлянину Олегу Ермакову осуществить сокровенную мечту человечества — создать Теорию Всего — Вы написали такую огромную книгу о системе мира и ни разу не упомянули о его Творце! — Сир, я не нуждался в этой гипотезе. Диалог Наполеона и Лапласа Было бы поистине чудом, если бы человек сумел открыть общую основу всех наук — физики, биологии, психологии, социологии и др. Мы стремимся к такой цели, хотя и можем...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.