TEVATRON

Теватрон (на заднем плане) и кольца Главного инжектора

Теватрон (англ. Tevatron) — кольцевой ускоритель-коллайдер, расположенный в национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми в городке Батавия штата Иллинойс, недалеко от Чикаго. Теватрон — синхротрон, ускоряющий заряженные частицы — протоны и антипротоны в подземном кольце длиной 6.3 км до энергии 980 ГэВ (~ 1 ТэВ), отсюда машина получила свое имя — Теватрон^[1]. Строительство Теватрона было закончено в 1983 г., стоимость постройки — около 120 млн долл., с тех пор Теватрон претерпел несколько модернизаций. Наиболее крупной было строительство Главного Инжектора, проводившееся в течение 5 лет (1994—1999). До 1994 г. каждый пучок ускорителя имел энергию 900 ГэВ.

Состав ускорительного комплекса Теватрона

Ускорение частиц в Теватроне происходит в несколько этапов. На первой стадии 750 кэВ предускоритель — генератор Кокрофта-Волтона ускоряет отрицательно заряженные ионы водорода. Ионы пролетают 150-метровый линейный ускоритель (линак), ускоряющий частицы с помощью переменного электрического поля до энергии 400 МэВ. Затем ионы проходят через углеродную фольгу, теряют электроны и уже протоны влетают в Бустер.

Бустер — небольшой кольцевой магнитный ускоритель. Протоны пролетают около 20000 кругов в этом ускорителе и приобретают энергию около 8 ГэВ. Из Бустера частицы поступают в Главный Инжектор, выполняющий несколько задач. Он ускоряет протоны до энергии 150 ГэВ, производит протоны энергии 120 ГэВ для рождения антипротонов и ускоряет антипротоны также до 150 ГэВ. Последняя его задача — инжекция протонов и антипротонов в главное ускорительное кольцо Теватрона. Антипротоны рождаются в так называемом Антипротонном Источнике, где протоны энергии 120 ГэВ бомбардируют неподвижную никелевую мишень. В результате рождается огромное число частиц разных типов, включая антипротоны, которые накапливаются и охлаждаются в накопительном кольце. Затем антипротоны инжектируются в Главный Инжектор.

Теватрон ускоряет протоны и антипротоны до энергии 980 ГэВ, это означает, что кинетическая энергия частиц в 1000 раз больше, чем их масса, а скорость практически равна максимальной в Природе — скорости света. Теватрон — машина коллайдерного типа. Это означает, что протоны и антипротоны летят в противоположных направлениях и сталкиваются в нескольких точках ускорительного кольца, где располагаются детекторы частиц. Всего в туннеле Теватрона установлено 2 детектора — CDF и D0. Для того, чтобы удержать частицы в канале ускорителя используются сверхпроводящие дипольные магниты, охлажденные до температуры жидкого гелия. Магниты создают магнитное поле напряженностью 4.2 Тесла.

Наиболее важные открытия, сделанные в экспериментах на ускорителе Теватрон

• В 1995 коллаборации CDF и D0 объявили об открытии последнего кварка Стандартной Модели — t-кварка, в 2007 году точность измерения его массы достигла 1 %.
• В 2006 коллаборации впервые наблюдали осцилляции в системе B_s-мезонов.
• В 2008 коллаборациями было объявлено об обнаружении аномального события. Рождение мюонов происходило на значительном расстоянии от места столкновения протон-антипротонных пучков.

Примечания

1. ↑ FERMILAB-TM-0763 Wilson, R.R. Fermilab, The Tevatron, 1978.

Внешние ссылки

• live tevatron status

См. также

• LEP
• LHC — Большой адронный коллайдер
• Бэватрон
• Зэватрон