物理对撞机 _生活百科

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物理对撞机【物理对撞机】用高能粒子轰击静止靶（粒子）时，只有质心繫中的能量才是粒子相互作用的有效能量，它只占实验室系中粒子总能量的一部分。
基本介绍中文名：物理对撞机
外文名：Physics collider
目的：利用对撞束来获得更高质心繫能量
发展原因20世纪50年代初，加速器的设计者就有过利用对撞束来获得更高质心繫能量的构想，但是鑒于加速器中束流的强度太低,束流密度远低于靶的粒子密度,双束对撞引起的相互作用反应率将比束流轰击固定靶时发生的反应率低106倍,这样,很难进行最低限度的测量,这种构想就没有得到应有的重视，1956年人们开始懂得依靠积累技术，可以获得必要强度的束流，从而使对撞机的研究真正被提到日程上来。

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对撞机运行原理在高能同步加速器基础上发展起来的一种装置，其主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流，到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞，以产生足够高的相互作用反应率，便于测量。用高能粒子轰击静止靶（粒子）时，只有质心繫中的能量才是粒子相互作用的有效能量，它只占实验室系中粒子总能量的一部分。如果射到靶上的粒子能量为E，则对靶中同种粒子作用的质心繫能量约为(E为粒子的静止能量) 。可见，随着Eo的增高，用于相互作用的那部分能量所占的比例将越来越小，即被加速粒子能量的利用效率越来越低，但是，如果是两个能量为E的相向运动的同种高能粒子束对撞，则质心繫能量约为2E，即粒子全部能量均可用来进行相互作用。可见，为了得到相同的质心繫能量，所需的加速器能量将比对撞机大得多。如果对撞机能量为E，则相应的加速器能量应为2E2/E 。例如，能量为2×300GeV的质子、质子对撞机，同一台能量o为180000GeV的质子加速器相当，建造这样高能量的加速器。在目前的技术水平及经济条件仍然是不可及的。但建造上述能量或更高一些能量的对撞机是完全可行的，这就是近20年来对撞机得到广泛发展的原因之一。

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性能指标对撞机的主要指标除能量外还有亮度。所谓对撞机的亮度是指该对撞机中所发生的相互作用反应率除以该相互作用的反应截面。显然亮度越高对撞机的性能就越好,1986年时对撞机达到的亮度约在1029～1032cm-2·s-1 。发展史20世纪50年代初，加速器的设计者就有过利用对撞束来获得更高质心繫能量的构想，但是鑒于加速器中束流的强度太低,束流密度远低于靶的粒子密度,双束对撞引起的相互作用反应率将比束流轰击固定靶时发生的反应率低106倍,这样,很难进行最低限度的测量,这种构想就没有得到应有的重视，1956年人们开始懂得依靠积累技术，可以获得必要强度的束流，从而使对撞机的研究真正被提到日程上来。正负电子对撞机的造价低，技术简单，因此它是首先研究的对象。最初的两台对撞机是1961年投入运行的，不久又相继出现了好几台低能量的电子对撞机。B.里希特就是在美国斯坦福直线加速器中心的正负电子对撞机SPEAR上发现着名的J/ψ粒子的（同时在美国布鲁克海文国家实验室由丁肇中教授发现），为近代高能物理的发展作出了很大的贡献，正是由于这一成就为后来人们下决心建造更大的正负电子对撞机起了决定性的作用。目前建成的质子对撞机如欧洲核子中心代号ISR的交叉储存环，其能量为2×31GeV，它于1971年已投入运行。