Выбор энергии ускорителей

равнаclip_image018

Подставляя в эту формулу значение vn и, после простых преобразований найдем

clip_image020(нерелятивистский случай). (3)

Формула (3) показывает, что энергия соударения всегда меньше энергии налетающей частицы: их отношение рав­но m2/(mi+m2). При легкой частице и тяжелой «мишени» {m1<<m2) это отношение близко к 1, при равных массах оно равно ‘/г, а при тяжелом «снаряде» и легкой «мише­ни» оно много меньше единицы. В релятивистской физике дело обстоит еще хуже, чем в нерелятивистской. При ско­ростях, близких к скорости света, масса частицы стано­вится намного больше массы покоя и «снаряд» становится массивнее, в то время как неподвижная мишень не меня­ет своей массы.

Приведенные соображения существенны для уточнения величины энергии, необходимой для того или другого

ядерного исследования, но обычно не меняют порядка величины: для изучения ядерных реакций нужны уско­рители, способные разгонять частицы до энергии несколь­ко десятков мегаэлектронвольт или хотя бы до несколь­ких мегаэлектронвольт.

Перейдем к ускорителям, которые предназначены для рождения или, как принято говорив, для генерации эле­ментарных частиц. Подавляющее большинство частиц, которые в настоящее время известны, в земных условиях не встречаются (или встречаются крайне редко) и гене­рируются на ускорителях. В состав тел, образующих Зем­лю вместе с окружающей ее атмосферой, входят только протоны, нейтроны и электроны. Солнце посылает на Землю большие потоки нейтрино, которые, однако, слабо взаимодействуют с другими частицами и с трудом наблю­даются. Космические лучи генерируют в атмосфере Земли все элементарные частицы, но изучать эти частицы очень трудно, поскольку их количество невелико, а время и место рождения нельзя заранее предугадать. Поэтому в физике элементарных частиц ускорители являются «ос­новным поставщиком» экспериментального материала.

Энергия, которая должна быть затрачена для созда­ния частицы с массой т, определяется формулой Эйн­штейнаclip_image022

Как уже говорилось, величина тсг равна 0,51 МэВ для электрона, 140 МэВ для пи-мезонов, 938 МэВ для протона и еще больше для гиперонов и для ряда новых частиц, открытых в последнее время. Теория предсказывает

Страница 4 of 5« First...45