Аккумулятор антипротонов - Antiproton Accumulator

Протонно-антипротонный коллайдер
(SpпS)
SppbarS schematics.png
Key SpпS эксперименты
UA1Подземный участок 1
UA2Подземная зона 2
UA4Подземная зона 4
UA5Подземная зона 5
SpпS предускорители
PSПротонный синхротрон
AAАккумулятор антипротонов

В Аккумулятор антипротонов (AA) была инфраструктура, подключенная к Протонно-антипротонный коллайдер (SpпS) - модификация Супер протонный синхротрон (SPS) - при ЦЕРН.[1][2] AA был построен в 1979 и 1980 годах для производства и накопления антипротоны.[3][4] В SpпS антипротоны столкнулись с протонами, достигнув столкновения в центре масс с энергией ок. 540 ГэВ (позже повышен до 630 ГэВ и, наконец, в импульсном режиме до 900 ГэВ). В нескольких экспериментах были записаны данные о столкновениях, в первую очередь о столкновениях. UA1 и UA2 эксперимент, где W- и Z-бозоны были обнаружены в 1983 году.

Концепция проекта разработана и продвигается К. Руббиа, за что получил Нобелевская премия 1984 г..[5] Он разделил приз с Саймон ван дер Меер, чье изобретение метода стохастическое охлаждение сделал возможным массовое производство антипротонов.

Операция

Обзор аккумулятора антипротонов (AA) на ЦЕРН

Антипротоны были получены путем направления интенсивного пучка протонов с импульсом 26 ГэВ / c из Протонный синхротрон (PS) на цель для производства. Возникающая вспышка антипротонов имела импульс 3,5 ГэВ / c и отбиралась через спектрометр, и вводится в АА.[6] Произведенные антипротоны будут иметь значительный разброс по импульсу, который был уменьшен за 2 с орбиты вокруг AA с использованием Саймон ван дер Меерс метод стохастическое охлаждение. Затем антипротоны были захвачены с помощью радиочастота системы, и двинулся внутрь по орбите в область суммирования.[7] Следующая вспышка антипротонов пришла через 2,4 с (время цикла ПС) после предыдущей. Этот процесс повторялся в течение всего периода накопления, который длился около суток. Наиболее интенсивный стек, полученный через много дней, обычно содержит 5,2 · 1011 антипротоны.[7]

Саймон ван дер Меер в диспетчерской антипротонного аккумулятора, 1984 г.

Затем плотное ядро ​​антипротонов было выброшено из AA и ускорено до 26 ГэВ / c с помощью PS. Три антипротонных сгустка последовательно переносились на SpпS, каждые 2,4 с.[7] Непосредственно перед переносом антипротона ПС уже должен был ускориться и передать антипротонам три протонных сгустка, циркулирующих в противоположном направлении. Когда три пучка антипротонов и три пучка протонов заполнили SpпS, сгустки были ускорены до 315 ГэВ, и пучки циркулировали в течение нескольких часов. В это время АА продолжали накапливаться, чтобы быть готовыми к переводу на следующий день.[7]

Эксперименты с антивеществом

С самого начала проекта был признан потенциал физики с низкоэнергетическими антипротонами. А Кольцо с антипротонами низкой энергии (ЛИР) был построен и получил антипротоны от АА с 1983 года для замедления до 100 МэВ / c.[8] Первый искусственно созданный антивещество, в виде антиводород, был создан в эксперименте по захвату LEAR в 1995 году. Однако первым клиентом антипротонов из АА был Пересекающиеся кольца для хранения (ISR), где столкновения протонов с антипротонами были достигнуты в начале 1981 г.

Модернизация системы накопления антипротонов

Чтобы удовлетворить потребность в большем количестве антипротонов, ACOL (Antiproton COLlector) проект был задуман в 1983 году.[9] и внедрено в 1986 и 1987 годах. Было модернизировано производство антипротонов (мишень и зона мишени); в Сборщик антипротонов (AC), с приемкой в ​​поперечном и продольном фазовое пространство намного больше, чем у АА, плотно строился вокруг АА; и, следовательно, АА был модифицирован. Скорость накопления AA, ранее обычно 1011 антипротонов в день, таким образом, был увеличен на порядок, обычно до 1012.

AC и AA вместе назывались Комплекс накопления антипротонов (ААК).[10][11] AAC был одним из самых автоматизированных комплексов ускорителей своего времени.[12]

После последнего запуска SpпS, в 1991 г. LEAR оставался единственным клиентом AAC, и искали более простой способ обслуживания физики низких энергий. LEAR был преобразован в Кольцо с ионами низкой энергии (LEIR), зенитная артиллерия была разобрана, а AC был преобразован, чтобы стать Антипротонный замедлитель (ОБЪЯВЛЕНИЕ).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Billinge, R .; Кроули-Миллинг, М. (1979). «Установки на встречных пучках протонов и антипротонов в ЦЕРН» (PDF). IEEE Transactions по ядерной науке. 26 (3): 2974–2977. Bibcode:1979ITNS ... 26.2974B. Дои:10.1109 / TNS.1979.4329913. ISSN  0018-9499.
  2. ^ Брианти, Г. (1983). «Опыт работы с комплексом ppbar в ЦЕРНе» (PDF). IEEE Transactions по ядерной науке. 30 (4): 1950–1956. Bibcode:1983ITNS ... 30.1950B. Дои:10.1109 / TNS.1983.4332685. ISSN  0018-9499.
  3. ^ Koziol, H .; Мёль Д. (2004). «Программа антипротонного коллайдера ЦЕРН: ускорители и кольца накопления» (PDF). Отчеты по физике. 403-404: 91–106. Bibcode:2004ФР ... 403 ... 91К. Дои:10.1016 / j.physrep.2004.09.001. ISSN  0370-1573.
  4. ^ Эванс, Линдон; Джонс, Эйфионид; Козиол, Хериберт (1989). "Коллайдер ppbar CERN". В Ди Лелла, Луиджи; Альтарелли, Гвидо (ред.). Физика протон-антипротонного коллайдера. Протон-антипротонный коллайдер Физика. Серия: Расширенная серия по направлениям физики высоких энергий. 4. World Scientific. С. 1–44. Bibcode:1989ASDHE ... 4R ... 1E. Дои:10.1142/9789814503242_0001. ISBN  9789971505622.
  5. ^ "Пресс-релиз: Нобелевская премия по физике 1984 г.". Nobelprize.org. 17 октября 1984 г.. Получено 24 июля 2017.
  6. ^ ван дер Меер, С. (1981). «Стохастическое охлаждение в аккумуляторе антипротонов ЦЕРН» (PDF). IEEE Transactions по ядерной науке. 28 (3): 1994–1998. Bibcode:1981ITNS ... 28.1994V. Дои:10.1109 / TNS.1981.4331574. ISSN  0018-9499.
  7. ^ а б c d Эванс, Линдон; Джонс, Эйфионид; Козиол, Хериберт (1989). "Коллайдер ppbar CERN". В Altarelli, G .; Ди Лелла, Луиджи (ред.). Протон-антипротонный коллайдер Физика. Продвинутая серия по направлениям физики высоких энергий. 4. Мировое научное издательство.
  8. ^ Koziol, H .; Мёль Д. (2004). «Программа ЦЕРН по низкоэнергетическим антипротонам: синхротроны» (PDF). Отчеты по физике. 403-404: 271–280. Bibcode:2004ФР ... 403..271К. Дои:10.1016 / j.physrep.2004.09.003. ISSN  0370-1573.
  9. ^ Уилсон, Эдмунд Дж. Н., изд. (1983). Разработка конструкции коллектора антипротонов для аккумулятора антипротонов (ACOL) (PDF). ЦЕРН.
  10. ^ Джонс, Эйфионид (1986). «ACOL, модернизация комплекса антипротонного ускорителя ЦЕРН» (PDF). В Эггерте, Карстен; Файсснер, Гельмут; Радермахер, Э. (ред.). 6-й тематический семинар по физике протон-антипротонного коллайдера. Продвинутая серия по направлениям физики высоких энергий. 4. World Scientific. С. 691–704. Bibcode:1989ASDHE ... 4R ... 1E. Дои:10.1142/9789814503242_0001. ISBN  9789971502560.
  11. ^ Carron, G .; и другие. (1993). «Антипротонный аккумуляторный комплекс (ААК) ЦЕРН: современное состояние и функционирование на 90-е годы» (PDF). В Россбах, Дж. (Ред.). 15-я Международная конференция по высокоэнергетическим ускорителям. World Scientific. С. 106–108.
  12. ^ Чохан, В.; ван дер Меер, С. (1990). «Аспекты автоматизации и применения в источнике антипротонов в ЦЕРНе» (PDF). Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 293 (1–2): 98–102. Bibcode:1990НИМПА.293 ... 98С. Дои:10.1016/0168-9002(90)91408-4. ISSN  0168-9002.