Физическая энциклопедия - встречных пучков системы

установки, в к-рых осуществляется столкновение встречных пучков заряж. ч-ц (элем. ч-ц и ионов), ускоренных электрич. полем до высоких энергий (см. УСКОРИТЕЛИ). В таких установках исследуются вз-ствия ч-ц и рождение новых ч-ц при максимально доступных в лаб. условиях эфф. энергиях столкновения. Наибольшее распространение получили устройства со встречными электрон-электронными (е-е-), электрон-позитронными (е-е+) и протон-протонными (рр) пучками.

В обычных ускорителях вз-ствие ч-ц изучается при столкновениях пучка ускоренных до высокой энергии ч-ц с ч-цами неподвижной мишени. При этом вследствие закона сохранения полного импульса соударяющпхся ч-ц б. ч. энергии налетающей ч-цы расходуется на сообщение кинетич. энергии ч-цам продуктам реакции, и лишь небольшая её часть «включается» в энергию вз-ствия ч-ц в системе их центра инерции, к-рая может идти, напр.

, на рождение новых ч-ц. При столкновении двух ч-ц одинаковой массы m0, одна из к-рых покоится в лаб. системе отсчёта, а другая движется с релятивистской (близкой к скорости света с) скоростью, энергия в системе центра инерции ?ци=?2?0?, где ?0=m0c2 энергия покоя ч-цы, а ? энергия налетающей ч-цы в лаб. системе отсчёта. Чем больше ?, тем меньшая её доля определяет энергию вз-ствия ч-ц. Если же сталкиваются ч-цы с равными по величине и противоположно направленными импульсами, т. е. их суммарный импульс равен 0, то лаб. система отсчёта совпадает с системой центра инерции ч-ц н эфф. энергия столкновения равна сумме энергий сталкивающихся ч-ц; для ч-ц с одинаковыми массами (и энергией ?1) ?ци=2?1.

Особенно велико преимущество изучения процессов вз-ствия на встречных пучках для лёгких ч-ц эл-нов и позитронов, для к-рых ?0=0,5 МэВ. Напр., для соударяющихся во встречных пучках эл-нов с энергией 1 ГэВ ?ци=2 ГэВ; такая же эфф. энергия столкновения при одном неподвижном эл-не потребовала бы энергии налетающего эл-на ?=?2ци/2?0»4000 ГэВ. Для встречных пучков протонов (?0»1 ГэВ), напр, с энергией ?=70 ГэВ (энергия протонов Серпуховского ускорителя 76 ГэВ), ?ци=140 ГэВ, тогда как при столкновении с покоящимся протоном эфф.

энергия столкновения 140 ГэВ была бы достигнута лишь при энергии налетающего протона в лаб. системе ?=10000 ГэВ. Т. о., в области сверхвысоких энергий с В. п. с. не могут конкурировать обычные ускорители с неподвижной мишенью. Недостаток В. п. с.малая интенсивность пучков (число ч-ц в пучках) по сравнению с плотностью ч-ц в неподвижной мишени. Для увеличения интенсивности до процесса соударения производится накапливание заряж. ч-ц в спец. накопит. кольцах, так чтобы токи циркулирующих ч-ц были не менее десятков А. Однако и при таких токах интенсивность пучков вторичных ч-ц высоких энергий (pи К-мезонов, нейтрино и др.

), образующихся при соударениях, на неск. порядков меньше, чем интенсивность пучков тех же ч-ц от обычных ускорителей. Кроме того, в В. п. с., по сравнению с традиц. ускорителями, получается проигрыш в энергии вторичных ч-ц, т. к. энергия вторичной ч-цы не может превышать энергию сталкивающихся первичных ч-ц. Поэтому В. п. с. не могут заменить традиц.

ускорители, а лишь дополняют их. В накопит. кольца кольцевые вакуумные камеры, помещённые в магн. поле, ускоренные заряж. ч-цы поступают из обычного ускорителя. Магн. поле создаётся, как правило, секторными магнитами, разделёнными прямолинейными промежутками (без магн.. поля) для областей пересечения пучков (и для размещения ускорит.

устройства). В. п. с. содержит один или два накопит. кольца в зависимости от того, различны (напр., е-е+, рр .