Международный линейный коллайдер

Междунаро́дный лине́йный колла́йдер (англ. International Linear Collider, ILC) — проект международного линейного коллайдера. Стоимость новой установки оценивается в 7,8 млрд долларов США (в ценах января 2012 года)[1]. 12 июня 2013 года опубликован технический проект (Technical Design Report) установки[2].

Общая схема ускорительного комплекса, согласно TDR

Общие сведения

Электрон-позитронный коллайдер на энергию 500 ГэВ в пучке будет состоять из двух линейных ускорителей длиной 12 км каждый, пучки которых будут направлены навстречу друг другу. Общая длина установки оценивается в 31 км. Впоследствии ускоритель может быть дополнен новыми секциями, вследствие чего длина установки возрастёт до 50 км, а энергия — до 1 ТэВ.

Предположительное место для строительства — горы Сэфури на южном японском острове Кюсю, либо окрестности города Китаками на севере основного острова Хонсю[3].

Как ожидается, строительство нового коллайдера будет завершено в середине 2020-х годов.

Предпосылки для использования линейных коллайдеров

Идея линейных электрон-позитронных коллайдеров появилась давно, и связана с несколькими обстоятельствами. В отличие от протонов, электрон является простой «точечной» частицей, без внутренней структуры, поэтому сталкивать электроны с позитронами выгодно — в случае взаимодействия частиц вся энергия идёт на образование связанных состояний. Кроме того, события более чистые, проще для интерпретации детекторами, а многие хорошо изученные процессы (например, упругое рассеяние электрона и позитрона) используются для калибровок систем детектора.

Ультрарелятивистский электрон, движущийся по криволинейной орбите в поперечном магнитном поле, теряет энергию в виде электромагнитного излучения. Потери энергии в циклическом ускорителе быстро растут с энергией. Так, для накопителя LEP с энергий 104,5 ГэВ в пучке и радиусом кривизны в поворотных магнитах 3500 м, потери энергии частиц за один оборот составляли почти 3 ГэВ, а мощность 128 ускоряющих резонаторов, восполняющих потери пучка на синхротронное излучение, достигала 50 МВт. Дальнейшее повышение энергии частиц требует несоразмерного увеличения размера кольца и наращивания мощности ускоряющей структуры.

Линейный коллайдер не предполагает синхротронного излучения на полной энергии пучков, а кроме того, позволяет намного сильнее сфокусировать пучок частиц в область взаимодействия, поскольку после взаимодействия пучки не должны сохранять устойчивость. Недостаток линейного коллайдера состоит в однократном использовании пучка — при столкновении встречных сгустков частиц лишь малая доля их провзаимодействует, остальные будут сброшены в поглотитель.

До сих пор единственным реализованным линейным коллайдером остаётся Stanford Linear Collider (SLC) на энергию 45 ГэВ в пучке, работавший в 1987—1998 годах в лаборатории SLAC[4].

История

Разными группами разрабатывалось несколько проектов линейных коллайдеров. В 2004 году проекты NLC (Next Linear Collider), GLC (Global Linear Collider) и TESLA (Teraelectronvolt Energy Superconducting Linear Accelerator) были объединены в один — ILC, основанный на использовании сверхпроводящих ускоряющих резонаторов[5]. В 2005 году была сформирована команда GDE (Global Design Effort) для выработки технического проекта ILC[6].

Параллельно ILC продолжает развиваться ещё один проект линейного коллайдера — CLIC (Compact LInear Collider)[7].

В СССР командами Института ядерной физики СО РАН и Института физики высоких энергий развивался проект ВЛЭПП (сокр. от «встречные линейные электрон-позитронные пучки»)[8].

Примечания
  1. ILC TDR value estimate (недоступная ссылка). Дата обращения: 14 июня 2013. Архивировано 10 сентября 2015 года.
  2. ILC Technical Design Report Архивная копия от 16 июня 2013 на Wayback Machine.
  3. Japan in pole position to host particle smasher
  4. SLAC Linear Collider (SLC) (недоступная ссылка). Дата обращения: 19 июня 2013. Архивировано 16 марта 2016 года.
  5. Final International Technology Recommendation Panel Report, September 2004
  6. LC Global Design Effort (GDE) (недоступная ссылка). Дата обращения: 19 июня 2013. Архивировано 2 июля 2013 года.
  7. Compact Linear Collider (недоступная ссылка). Дата обращения: 19 июня 2013. Архивировано 2 сентября 2011 года.
  8. Динамика пучка в линейном ускорителе ВЛЭПП, В. Е. Балакин, А. В. Новохатский, Proc. HEACC’1986, p. 148

Литература

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.