Колла́йдер ( от  — «сталкиваться») — ускоритель частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся придать элементарным частицам вещества высокую кинетическую энергию, направить их навстречу друг другу, чтобы произвести их столкновение.

По виду коллайдеры подразделяются на кольцевые; например, Большой адронный коллайдер в европейском ЦЕРНе и линейные, как проектируемый ILC.

История В принципиальном виде идея использовать сталкивающиеся пучки возникла в середине XX века. Рольф Видероэ получил в 1943 году немецкий патент на идею встречных пучков, опубликованный лишь в 1953 годуDesign and construction of the ISR , Kurt Hübner.. В 1956 году Дональд Керст предложил использовать сталкивающиеся пучки протонов для изучения физики элементарных частицAttainment of Very High Energy by Means of Intersecting Beams of Particles, D.W. Kerst et al., Phys. Rev., v.102, p.590-591 (1956)., а Джерард О’Нил предложил использовать накопительные кольца для получения интенсивных пучковStorage Ring Synchrotron: Device for High Energy Physics Research , G.K. O’Neill, Physical Review, v.102, p.1418-1419 (1956).. Активные работы по созданию коллайдеров начались одновременно в конце 1950-х годов в лабораториях Фраскати (Италия), SLAC (США) и ИЯФ (СССР).

Первым заработал электрон-позитронный коллайдер AdA, построенный под руководством Бруно Тушека во Фраскати. Однако первые результаты были опубликованы на год позже (1966), чем наблюдения упругого рассеяния электронов (1965) на советском ВЭП-1 (Встречные электронные пучки) — машине, созданной под руководством Г. И. БудкераAdA:The First Electron-Positron Collider , C. Bernardini, Phys. perspect. 6 (2004) 156—183.. Ещё чуть позже были получены пучки в американском ускорителе. Эти три первых коллайдера были тестовыми, продемонстрировавшими возможность изучения на них физики элементарных частиц.

Первым адронным коллайдером стал протонный синхротрон ISR, запущенный в 1971 году CERNе с энергией 32 ГэВ в пучке. Единственный в истории линейный коллайдер — , работавший в 1988—1998 годах.

Действующие коллайдеры Данные взяты с сайта Particle Data Group и из справочника «Handbook of accelerator physics and engineering»Handbook of accelerator physics and engineering , edited by A. Chao, M. Tigner, 1999, p.11.. Ускоритель Центр, город, страна Год запуска Ускоряемые частицы Максимальная энергия пучка, ГэВ Светимость, 1030 см−2сек−1 Периметр (длина), км ВЭПП-2000 ИЯФ, Новосибирск, Россия с 2009 e+e− 1,0 100 0,024 ВЭПП-4М ИЯФ, Новосибирск, Россия с 1994 e+e− 6 20 0,366 ВЕРС II IHEP, Пекин, Китай с 2007 e+e− 1,89 700 0,23753 DAFNE Frascati, Италия с 1999 e+e− 0,51 400 0,098 SuperKEKB KEK, Япония с 2018 e+e− e−: 7; e+: 4 800 000 3,016 RHIC BNL, США с 2000 pp, Au-Au, Cu-Cu, d-Au 100/n 10, 0,0015, 0,02, 0,07 3,834 LHC CERN с 2008 pp,Pb-Pb, p-Pb 6500,1380/n (планируется 2760/n) 20000 (pp),0,001 (PbPb) 26,659

Строящиеся и проектируемые коллайдеры Ускоритель Центр, город, страна Год запуска Ускоряемые частицы Максимальная энергия пучка, ГэВ Светимость, 1030 см−2сек−1 Периметр (длина), км NICA ОИЯИ, Дубна, Россия 2025? Au-Au(79+) 4,5/нуклон 0,001 0,503 Super c-tau ИЯФ, Новосибирск, Россия ? e+e− 3 100 000 0,780 Мюмютрон ИЯФ, Новосибирск, Россия ? e+e− 0,408 80 0,023 eRHIC BNL, США ? e-p, e-Au 10-30 (e-), 250 (p), 130/n (Au) 1000 (e-p) 3,834 FCC CERN 2040? pp, e+e− 100 000 (pp), 175 (e+e−) 1 000 000 100 ILC Япония ? e+e− 500? 30-50?

Исторические коллайдеры Ускоритель Центр, город, страна Годы работы Ускоряемые частицы Максимальная энергия пучка, ГэВ Светимость, 1030 см−2сек−1 Периметр (длина), км AdA Фраскати, Италия; Орсэ, Франция 1961—1964 e+e− 0,25 0,00001 0,003 ВЭП-1 ИЯФ, Новосибирск, СССР 1963—1968 e−e− 0,16 0,005 0,0027 CBX SLAC, Стэнфорд, Калифорния, США 1963—1967 e−e− 0,55 0.03 0,012 ВЭПП-2 ИЯФ, Новосибирск, СССР 1965—1972 e+e− 0,7 0,38 0,0115 ACO Орсэ, Франция 1965—1975 e+e− 0,55 0,11 0,022 ADONE Фраскати, Италия 1969—1993 e+e− 1,5 0,3 0,105 CEA Кембридж, США 1971—1973 e+e− 3,5 10 0.2268 ISR CERN 1971—1984 pp, p 31,5 140, 0.025 0,948 SPEAR SLAC, Стэнфорд, США 1972—1990 e+e− 3 12,5 на 2,6 ГэВ ВЭПП-2М ИЯФ, Новосибирск, СССР/Россия 1974—2000 e+e− 0,7 3 0,01788 DORIS DESY, Германия 1974—1993 e+e− 5.6 10 0.288 DCI Орсэ, Франция 1976—? e±e± 3,6 PETRA DESY, Германия 1978—1986 e+e− 20 CESR Cornell 1979—2002 e+e− 6 1280 на 5,3 ГэВ 0,768 PEP SLAC, Стэнфорд, США 1980—1990 e+e− 30 SpS CERN 1981—1984 p 315 6,9 TRISTAN KEK, Япония 1986—1995 e+e− 32 45 3,018 Tevatron Fermilab, США 1987—2011 p 980 171 6,28 SLC SLAC, Стэнфорд, США 1988—1998 e+e− 45 LEP CERN 1989—2000 e+e− 104,6 24 на Z0; 100 при >90 ГэВ 26,659 ВЕРС IHEP, Пекин, Китай 1989—2005 e+e− 2,2 5 на 1,55 ГэВ;12,6 на 1,843 ГэВ 0,2404 HERA DESY, Германия 1992—2007 e±p e±: 30; p: 920 75 6,336 PEP-II SLAC, Стэнфорд, США 1999—2008 e+e− e−: 12; e+: 4 10025 2,2 KEKB KEK, Япония 1999—2010 e+e− e−: 8; e+: 3,5 16270 3,016 CESR-c Cornell 2002—2008 e+e− 6 60 на 1,9 ГэВ 0,768

Неосуществлённые проекты УНК (Ускорительно-Накопительный комплекс) — незавершённый проект по созданию протон-протонного коллайдера в Институте физики высоких энергий, Протвино. ВЛЭПП. Novosibirsk Phi-factory. SSC, США. , Италия.

Примечания

Литература

The Rise of Colliding Beams, B.Richter, Proc. 3rd International Symposium on the History of Particle Physics (1992). The first colliders: AdA, VEP-1 and Princeton-Stanford, V.Shiltsev, 2013.

Категория:Физика элементарных частиц Категория:Физика ускорителей Категория:Ускорители частиц Категория:Коллайдеры