Учебная работа. Доклад: Элементарные частицы. Ускорители
В группу простых частиц кроме протона входят нейтрон, электрон, фотон, также пи-мезоны, мюоны, томные лептоны , нейтрино 3-х типов (электрическое, мюонное и - нейтрино), странноватые частички (K – мезоны, гипероны ), большущее количество различных резонансов, мезоны со сокрытым очарованием (J/, ) и др. “очарованные” частички, ипсилон-частицы (), “прекрасные” частички, промежные векторные бозоны (W, Z0) – число таковых частиц продолжает расти – (открыто 1000) и, быстрее всего, неограниченно велико.
Большая часть перечисленных частиц, строго говоря, не удовлетворяют аспекту элементарности, т.к. являются составными объектами. В согласовании со сложившейся практикой термин “простые частички” употребляется для обозначения всех субъядерных частиц. При обсуждении частиц, претендующих на роль первичных частей материи, употребляют термин поистине простые либо фундаментальные частички. При всем этом, вместе с уже известными частичками, таковыми как электрон, фотон и нейтрино, теоретики обязаны вводить новейшие частички, которые еще лишь предстоит найти. часть же требуемых частиц (к примеру, кварки) оказалось нужным наделить таковыми качествами, что они никогда не будут обнаружены в вольном состоянии (вне составных простых частиц).
исследование простых частиц и их взаимодействий представляет прямой (может быть единственный) путь к осознанию базовых законов природы.
информация о простых частичках выходит или в итоге тестов с галлактическими лучами, или при помощи построенных ускорителей.
Зависимо от типа ускоряемых частиц различают протонные и электрические ускорители. Не считая того, ускорители бывают кольцевые и линейные.
В кольцевых ускорителях, вдоль всего кольца, в каком, движутся разгоняемые заряженные частички и из которых откачан воздух, стоят электромагниты. Чем посильнее магнитное поле, тем наиболее энергичные частички могут быть удержаны снутри кольца (камеры). Разгоняются частички с помощью электронного поля в ускоряющих промежутках, которые размещены вдоль кольца. В кольцевом ускорителе, где частичка может неоднократно пропархать вдоль кольца. пока не наберет подходящую энергию, электронное поле быть может не весьма мощным. В линейном ускорителе (принципная схема которого приведена на Рис. 7), напротив, ускоряющие электронные потенциалы должны быть максимально высочайшими, поэтому что частичка обязана набрать всю свою энергию за один просвет. (Линейные ускорители употребляются также и для получения высокоэнергичных пучков ионов и ядер.)
один из самых огромных работающих линейных ускорителей (SLAC) размещен в Станфорде (поблизости Сан-Франциско, США
Рис. 7
Эффективность на единицу длины у протонных кольцевых ускорителей больше, чем для электрических. Это соединено с тем, что электроны, будучи наиболее легкими, наиболее активно источают так называемое синхротронное излучение. Чтоб уменьшить утраты энергии на синхротронное излучение, необходимо уменьшать центростремительное убыстрение разгоняемой частички, а для этого нужно наращивать радиусы ускорителей.
Опосля того, как частички разогнались до нужной энергии, их пучок направляют на мишень, в какой, сталкиваясь с ядрами вещества, частички пучка рождают новейшие частички. При помощи особых магнитов (заряженные) частички, вылетевшие из мишени, формируются во вторичные пучки, которые направляются в установки, детектирующие эти частички и их взаимодействия.
В крайние годы все большее большенный выигрыш полезной энергии, которую можно употреблять для рождения новейших частиц.
Трудности современного шага в исследовании базовых взаимодействий соединены с 2-мя главными факторами.
Во-1-х, стройку новейших ускорителей очень “драгоценное наслаждение” – они обходятся в 10-ки млрд баксов.
Во-2-х (и это самая основная трудность), что в земных услових самый мощнейший ускоритель, который население земли в принципе могло бы выстроить, дозволит достигнуть только энергий 107 ГэВ. (1 Гэв = 109 эВ). Тогда как для проверки выводов, скажем, теории суперструн нужна энергия 1019 ГэВ. (Оценки демонстрируют, что для разгона частиц до еще “наиболее умеренных” энергий 1015 ГэВ при самой смелой экстраполяции современных технологических способностей нужно иметь ускоритель с линейными размерами в несколько световых лет!)
Потому становится все наиболее естественным, что Вселенная, это единственный ускоритель, который когда-либо мог создавать частички с энергиями, достаточными для проверки выводов т.н. единых калибровочных теорий и которым мы можем пользоватся фактически безвозмездно! Людям необходимо только научиться верно обрабатывать результаты уже “поставленного опыта.”
С данной нам точки зрения еще огромные усилия в обозримом будущем следует растрачивать не на построение новейших суперускорителей (хотя они, естественно, также необходимы), а на исследования в т.н. нейтринной астрономии, направленной на регистрацию реликтовых нейтрино, т.е. нейтрино, рожденных в самые 1-ые минутки жизни Вселенной.
]]>