Eksperimenter med et fast mål på LHC diskuteres • Igor Ivanov • Videnskabsnyheder om "Elementer" • LHC

Faste målforsøg ved LHC diskuteres.

Acceleratoreksperimenter i elementærpartikelfysik er opdelt i to grupper: eksperimenter på kollider, hvor kolliderende stråler kolliderer på hovedet og eksperimenterer med et fast mål, hvor strålen rammer et fast stykke materiale. Hvis vi stræber efter den højest mulige energi af kollisioner, så er kollidererne naturligvis bedre: al energi fra et par kolliderende partikler kan gå til fødslen af ​​nye tunge partikler. Det umådelige mål for en sådan luksus tillader ikke; der skal de fødte partikler flyve fremad, og kun en lille del af den oprindelige energi kan blive til en masse nye genstande. Derfor har acceleratorstudier siden 1960'erne hovedsageligt flyttet til collider.

Men for nylig optrådte en stor anmeldelse af arXiv: 1807.00603 i arkivet af e-prints, hvor en lang række mulige forsøg med et fast mål på LHC diskuteres i detaljer. Umiddelbart understreger vi, at vi ikke taler om LHC'en, der fuldstændig skifter fra collider-tilstand til et fast mål. Denne mulighed tilbydes kun som en eksperimentel satellit af hovedprogrammet for Large Hadron Collider. Desuden er ideen i sig selv ikke ny. En væsentlig del af det nuværende forfatterskab har i flere år fremmet et specifikt eksperiment af denne type – AFTER @ LHC.Nu foreslås det kun at gå ud over rammerne for et eksperiment og dække hele sæt af instrumentelle muligheder og en liste over videnskabelige opgaver med et bredt øje.

Et eksperiment med et fast mål synes at gå tilbage for et halvt århundrede siden i udviklingen af ​​partikelfysik. Hvorfor har du brug for en sådan installation overhovedet, hvis stråleenergien bliver brugt så ineffektivt? Faktum er, at forsøg med et fast mål har deres fordele. Først og fremmest er der en enorm lysstyrke: trods alt er et solidt mål meget tættere end en sjælden stråle. For det andet kan næsten enhver isotop anvendes som et mål. Og det betyder, at det er muligt at spore, hvordan kollisionerne af protoner med kerner ændrer sig med en gradvis stigning i størrelsen af ​​kernen. For det tredje kan målet polariseres – og det åbner nye muligheder for at studere polariserede hadroners interne struktur. En af hovedopgaverne i denne retning er at beskæftige sig med, hvad der udgør rotationen af ​​et hurtigt flyvende proton.

Implementering af kollisioner af en protonstråle på et fast mål LHC uden skade på collider eksperimenter kan udføres på forskellige måder.Selvfølgelig må du under ingen omstændigheder lægge et tæt stykke materiale direkte under bjælken. Energifrigivelsen vil være så stor, at den vil beskadige udstyret, og strålen selv vil falde sammen og skal droppes. Det er imidlertid muligt at sætte en tynd tværgående ledning ikke i midten, men til bjælkens side. De få protoner, der har gået fra hovedbanen, når de rejser langs acceleratorringen (dette er den såkaldte strålehalo) vil gennembore den. Som følge deraf vil kollisionshændelser forekomme jævnligt, men protontab og energifrisætning vil blive opbevaret på et acceptabelt niveau.

Den anden variant af det samme eksperiment er at blæse gennem et vakuumrør en dråbe af sjældne gas, som strålen vil kollidere med. Faktisk er et sådant forsøg for nylig blevet udført på LHCb; Han var den første til at studere protonernes kollisioner med heliumkerner på LHC og gav information nyttige til astrofysik.

Der er en tredje vej: Det er muligt at udtrække en stråles halo fra hovedringen og sende den gennem en separat kanal, hvor et tæt fast mål vil blive placeret. Dette kan gøres ved hjælp af bøjede krystaller, som på grund af kanalkanalens virkning kan rotere protoner, ikke for at "sprøjte" strålen til siderne.Denne teknologi har udviklet sig i lang tid, og det er planlagt at bruge det til kollimering af bjælker på fremtidige stadier af LHC.

Hvad angår gennemførelsen af ​​disse forslag, er det stadig for tidligt at tale om frister. På nuværende tidspunkt foregår den systematiske proces med overbevisning af det videnskabelige samfund og som følge heraf CERN-administrationen, at den videnskabelige fordel ved et sådant overhaling til LHC vil være betydelig, og dets finansielle omkostninger er moderate. Den nuværende gennemgang er et vigtigt skridt undervejs.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: