Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1295"
2021-02-03 Fermilab На сайте Фермилаб размещена интересная статья "What is luminosity?", дающая некоторые ответы на вопрос "Что означает «светимость» в физике элементарных частиц?" в свете будущей модернизации Большого адронного коллайдера в "High-Luminosity LHC" - LHC высокой светимости.
Даже в самые жаркие и засушливые дни солнечные лучи слишком слабы, чтобы зажечь огонь. Но с помощью увеличительного стекла вы можете сфокусировать солнечный свет в достаточно сильный луч, чтобы поджечь трут. На Большом адронном коллайдере ученые применяют тот же принцип при фокусировке пучков протонов (или иногда тяжелых ионов) перед их пропусканием через четыре точки столкновения ускорителя. Столкновения частиц высоких энергий позволяют ученым изучать фундаментальные законы физики и искать новые частицы, поля и силы. За счет плотной фокусировки протонных пучков прямо перед столкновением ученые могут быстро увеличить количество столкновений, которые им необходимо изучить. Ученые, инженеры и техники в ЦЕРНе и во всем мире, в том числе в Национальной ускорительной лаборатории Ферми, Брукхейвенской национальной лаборатории и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, вместе в рамках программы модернизации ускорителей с высокой яркостью LHC Управления науки Министерства энергетики США, строят новые фокусирующие магниты, которые сжимают сталкивающиеся протоны в еще меньшие объемы. Они также разрабатывают новые кикер-магниты, которые будут сталкивать траектории входящих частиц, чтобы помочь двум лучам встретиться лицом к лицу в точке столкновения. В конце 2020-х годов ученые включат LHC с турбонаддувом высокой яркости. Обновление увеличит общее количество потенциальных столкновений, которые ученые должны изучить, по крайней мере, в 10 раз. Почему светимость, а не столкновения? Как вы могли заметить, когда физики говорят о столкновениях частиц, они говорят об измерении, которое называется светимостью. Он не сообщает ученым, сколько именно столкновений частиц происходит внутри коллайдера; скорее, светимость измеряет, насколько плотно упакованы частицы в пересекающихся лучах. Чем сильнее сжатие, тем больше вероятность столкновения некоторых частиц. Ожидается, что в HL-LHC 220 миллиардов протонов будут проходить через еще 220 миллиардов протонов каждые 25 наносекунд на четырех экспериментальных пересечениях ускорителя. Но подавляющее большинство протонов на самом деле не будут взаимодействовать друг с другом. Даже при использовании самой лучшей на сегодняшний день технологии фокусировки луча вероятность столкновения протона с другим протоном внутри кольца LHC по-прежнему значительно меньше, чем шансы на выигрыш джекпота Mega Millions. Протоны - это не твердые шары, которые отскакивают, ломаются или разбиваются при контакте друг с другом. Скорее, это беспорядочные пакеты полей и даже более мелких частиц, называемых кварками. Два протона могут проходить сквозь друг друга, и есть шанс, что все, что они сделают, это воспроизведут ту сцену из фильма «Призрак», в которой актер Патрик Суэйзи, играющий приведение, сует свою эфирную голову в движущийся поезд - безрезультатно. Даже если два протона действительно взаимодействуют, считается ли это столкновением? Если два протона проносятся мимо друг друга и ударная волна от их пересекающихся электромагнитных полей выбрасывает несколько фотонов, считается ли это? Что, если один из этих паразитных фотонов пронзит сердце другого протона? Что, если два протона зацепятся друг за друга и оторвут кучу частиц, но останутся целыми? Столкновения сложны. Поэтому физики вместо этого говорят о светимости. Полностью статью можно прочитать здесь. Загрузить:
|
Вход, регистрация
