Обычные ускорители или накопительные кольца?

Из сказанного могло показаться, что обычные уско­рители — дело прошлое и что теперь строят только на­копительные кольца. Это, конечно, не так. Обычные уско­рители, в которых ускоренные пучки сталкиваются с не­подвижными мишенями, продолжают и сегодня играть основную роль в физике элементарных частиц, В послед­нее время наметилась тенденция строить большие уско­рители таким образом, чтобы они могли — при желании — играть роль одного из накопительных колец. Это требует заметных дополнительных затрат, но все-таки намного дешевле, чем делать ускорители и накопительные кольца порознь.

Сравним свойства ускорителей и накопительных колец. Если говорить об энергии взаимодействия, то накопи­тельные кольца, как уже говорилось в начале этой главы, позволяют продвинуться существенно дальше, чем любой «обычный» ускоритель. Тут накопительные кольца не имеют конкурентов. Вместе с тем, в экспериментах на на­копительных кольцах можно изучать всего несколько реакций: реакции взаимодействия долгоживущих заряженных частиц — электронов, позитронов, протонов и антипротонов — и больше ничего. Нельзя, скажем, исследо­вать взаимодействие электронов с нейтронами или пи-мезонов с ядрами. Обычные ускорители дают такую воз­можность. При соударении ускоренных частиц с твердыми мишенями генерируются мощные пучки нестабильных частиц: л- и К-мезонов, мюонов и нейтронов, а вблизи от мишени имеется много гиперонов и других частиц, время жизни которых составляет 10-10 с или даже еще меньше. Изучать взаимодействие этих частиц, генерируя их в накопительных кольцах, возможно только теорети­чески: мы уже отмечали, что количество соударений в на­копительных кольцах на 6 порядков меньше, чем в обыч­ных ускорителях.

Накопительные кольца как бы приоткрывают щелочку в мир реакций, происходящих при сверхвысоких энер­гиях. Конечно, это очень хорошо — посмотреть хоть через щелочку. Однако только обычные ускорители позволяют широко открыть в этот мир дверь и осмотреться вокруг.

В последнее время на ускорителях интенсивно изу­чаются реакции взаимодействия различных частиц с атом­ными ядрами. Эти реакции, в принципе, можно исследо­вать и на накопительных кольцах, поскольку ядра ста­бильны и их можно использовать в качестве одного из сталкиваемых пучков. На самом деле такие опыты вряд ли когда-нибудь будут делать на накопительных кольцах, так как для каждого ядра нужно специально делать или специально настраивать накопительные кольца, а это долго, дорого и трудно. Опыты по взаимодействию раз­личных элементарных частиц с ядрами, видимо, также останутся за ускорителями обычного типа.

Еще одно важное преимущество ускорителей обычного типа заключается в том, что устаревшие или устареваю­щие машины могут быть использованы в качестве инжек­торов для более крупных и современных. Так, протонный синхротрон ЦЕРН (28 ГэВ) не только работает сам по себе, но и служит инжектором как в накопительные коль­ца ISR, так и в большой протонный синхротрон SPS (500 ГэВ). Брукхейвенский (США) протонный синхро­трон на энергию 33 ГэВ будет служить инжектором в протонные накопительные кольца «Изабелла» (2X400ГэВ), ускоритель в г. Протвино (76 ГэВ) предполагается ис­пользовать для инжекции частиц в Ускорительно-накопи­тельном комплексе УНК (3000 ГэВ).