Denne artikel handler om listen over partikelacceleratorer, der bruges til partikelfysikeksperimenter . De allerførste acceleratorer blev hovedsageligt brugt i kernefysik .
I partikelfysikens historie var kosmiske stråler de første leverandører af meget højenergipartikler ( astropartikler ). Radioaktivitet producerer ikke sådanne projektiler. Kosmiske stråler har den ulempe, at de er sjældne og har uforudsigelige energier (op til 108 TeV eller 100 millioner gange energien fra Tevatron- partikler ). For at udforske kernen, som for at producere partikler, ønskede eksperimenterne at have stråler af kendte partikler, animeret med en kendt energi og dermed kontrollere kontrolbetingelserne for eksperimentet. Dette er grunden til, at teknologien til acceleratorer gennemgik successive forbedringer efter anden verdenskrig, takket være hvilke disse instrumenter praktisk talt fortrængte kosmiske stråler som kilder til højenergiprojektiler.
Partikelacceleratorer blev bygget under hensyntagen til følgende 3 enkle ideer:
Bemærk : I denne liste kan den samme accelerator vises to gange (eller mere) i den samme tabel, for eksempel før og efter en ændring eller forbedring, og / eller i to tabeller (eller flere), afhængigt af om den er blevet transformeret fra en type til en anden, eller hvis den kan fungere i to tilstande. Således vises Tevatron tre gange: en gang i "faste målacceleratorer" -tabellen og to gange i "Hadron-kolliderer" -tabellen. Et andet eksempel, Large Hadron Collider kan producere kollisioner mellem protoner som kollisioner mellem ioner, dermed dens tilstedeværelse i de to tilsvarende tabeller.
De brugte alle enkle bjælker rettet mod faste mål. De blev brugt til korte, billige, ukvalificerede eksperimenter (de bar ikke noget navn).
Med de største cyklotroner bestilt før krigen toppede energien. Cyklotronen kan ikke accelerere partikler så lette som elektroner, fordi disse partikler opfører sig hurtigt på en relativistisk måde.
Accelerator | Beliggenhed | Års drift |
Form | Accelereret partikel | Kinetisk energi |
Noter og opdagelser |
---|---|---|---|---|---|---|
23 cm cyklotron | UC Berkeley - USA | 1931 | Cirkulær | H 2 + | 1,0 MeV | Koncept fremhævning |
28 cm cyklotron | UC Berkeley - USA | 1932 | Cirkulær | Proton | 1.2 MeV | |
68 cm cyklotron | UC Berkeley - USA | 1932-1936 | Cirkulær | Deuterium | 4.8 MeV | Interaktioner mellem deuterium og kerne |
94 cm cyclotron | UC Berkeley - USA | 1937-1938 | Cirkulær | Deuterium | 8 MeV | Opdagelse af mange isotoper |
152 cm cyclotron | UC Berkeley - USA | 1939-1941 | Cirkulær | Deuterium | 16 MeV | Opdagelse af mange isotoper |
4,67 m cyclotron | Berkeley Rad Lab [1] - USA | 1942- | Cirkulær | Forskellige | > 100 MeV | Uran Isotope Separation Research |
Kalutroner | Oak Ridge, Tennessee - USA |
1943- | "I en hestesko" | uran kerner |
Bruges til at adskille isotoper fra Manhattan-projektet |
[1] Første accelerator bygget på det nuværende sted for Lawrence Berkeley National Laboratory, senere kendt som Berkeley Radiation Laboratory ("Rad Lab" for kort)
En høj statisk spænding påføres mellem 2 elektroder, hvorved der dannes et statisk elektrisk felt . Se elektrostatiske acceleratorer
Accelerator | Beliggenhed | Års drift |
Form | Accelereret partikel | Kinetisk energi |
Noter og opdagelser |
---|---|---|---|---|---|---|
Cockcroft og Walton elektrostatisk accelerator |
Cavendish Laboratory | 1932 | Cockcroft-Walton generator | Proton | 0,7 MeV | Den første til at bryde kernen ( Lithium ) |
I en synkrocyclotron er det størrelsen på elektromagneten, der bestemmer den endelige energi. HF-systemets resonansfrekvens skal kunne variere let takket være en variabel kondensator, der er anbragt mellem duantlederen ( dee ) og væggen. En direkte spænding overlejret HF-spændingen påføres accelerationselektroden for at lette ekstraktionen af ionkilden.
Accelerator | Beliggenhed | Års drift |
Form | Accelereret partikel | Kinetisk energi |
Noter og opdagelser |
---|---|---|---|---|---|---|
Synkrocyclotron | Berkeley - USA | 1948- | cirkulær | proton | 350 Mev | Undersøgelse af π mesoner |
Synkrocyclotron | CERN (Geneve) | 1958-1990 | Cirkulær d = 227 cm Frekvensvariation 30 til 16 MHz |
Proton | 680 MeV |
Muon unormalt magnetisk øjeblik |
Synkrocyclotron | Dubna , Rusland | December 1949- | Stang E. magnet d = 6 m | Proton | 700 MeV | 7.000 tons (Eiffeltårnet = 7.150 t) |
Synkrocyclotron | Skt. Petersborg , Rusland | Stang E. magnet d = 7 m | Proton | 1 GeV | 7.000 tons |
Mindre metal, mindre elektrisk kraft: synkrotroner har muliggjort et spring fremad i energi. Energien fra Berkeley Bevatron, 6,2 GeV, blev ikke valgt vilkårligt: det er den mindste energi, der kræves for at producere antiprotoner.
Accelerator | Beliggenhed | Års drift |
Form og størrelse |
Accelereret partikel |
Kinetisk energi |
Noter og opdagelser foretaget | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Cosmotron |
Brookhaven National Laboratory USA |
1953-1968 | Cirkelring (ca. 72 meter) |
Proton | 3.3 GeV | V-partikler, kunstig produktion af mesoner . | |
Birmingham Synchrotron |
Birmingham University | 1953 | Proton | 1 GeV | |||
Bevatron | Berkeley Rad Lab - LBNL - USA | 1954- ~ 1970 | "Væddeløbsbane" | Proton | 6.2 GeV | Mærkelig partikeltest. Antiproton , antineutron opdages. | |
Bevalac , kombination af et LINAC-divergensrør, SuperHILAC og Bevatron | Berkeley Rad Lab - LBNL - USA | ~ 1970-1993 | LINAC efterfulgt af et "Race track" | Enhver stabil kerne | Observation af kondenseret nukleart materiale. Intratumoral ionisering i onkologi. | ||
Saturn I | Saclay , Frankrig | 1958-1997 | Proton, tunge ioner | 3 GeV-proton | |||
Zero Gradient Synchrotron | Argonne National Laboratory - USA | 12.5 GeV | |||||
Proton Synchrotron PS |
CERN , Schweiz | 1959- | Diameter: 200 m stærk fokusering |
Proton | 25 GeV |
Produktion af antiprotoner . Mange oplevelser, herunder: CLOUD , DIRAC , n_TOF . Også injektor til ISR og SPS . |
|
AGS Gradient Synchrotron |
Brookhaven National Laboratory -USA |
1960- | Diameter: 200 m stærk fokusering |
Proton | 33 GeV | Opdagelse af muon neutrino J / Ψ (1974), CP / kaon overtrædelse |
Mange moderne acceleratorer blev også brugt i den faste måltilstand; ofte blev de også brugt som præacceleratorer i kollider-systemer, selv konverteret til kollider.
Eksempel: CERN SPS , der, mens den stadig bruges til at projicere partikler på faste mål, blev omdannet til en proton / antiproton kollider, og bruges i øjeblikket som en injektor til Large Hadron Collider (LHC) .
Accelerator | Beliggenhed | Års drift | Form og størrelse | Accelereret partikel | Kinetisk energi | Erfaringer | Bemærkninger | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
SLAC Linac | Stanford Lineær Accelerator Center USA |
1966 - | 3 km lineær accelerator | Elektron / Positron |
50 GeV | Efterfølgende forbedringer, der bruges til at drive PEP, SPEAR, Stanford Linear Collider, PEP-II | ||
Fermilab hovedring | Fermilab -USA | 1972 - 1997 | ||||||
Super Proton Synchrotron SPS |
CERN, Schweiz | 1976 - | Protoner, forskellige ioner. |
450 GeV til protoner. 33 TeV for blyioner. |
Meget mange, herunder: CNGS , COMPASS , SHINE , oprettelse af Quark-gluon Plasma . | Også omdannet til en kolliderer (Super Proton Antiproton Synchrotron) i 1981 og brugt som en LHC- injektor . | ||
Bates Lineær Accelerator | MIT , Middleton, MA, USA | 1974 - 2005 | 500 MeV linac og opbevaringsring | Polariserede elektroner | ||||
CEBAF | Jefferson Laboratory, Newport News, VA, USA | 1994 - | 5,75 GeV LINAC recirkuleret (opgraderet 12 GeV) | Polariserede elektroner | ||||
MAMI | Mainz , Tyskland | 1979 - | 855 MeV accelerator | Polariserede elektroner | ||||
Tevatron | Fermilab Batavia, Illinois, USA |
1983 - 1987 | 6,3 km ringe | Regelmæssige forbedringer derefter transformation til en kolliderer | ||||
GANIL | Caen , Frankrig | 1983 - | To cyklotroner i serie. | Carbon ioner til uran | Op til 95 MeV / A | Se opdagelser af GANIL | ||
Vivitron | Strasbourg , Frankrig | 1993 - 2003 | Elektrostatisk Van de Graaff- tandem | Forskellige ioner | ? | Ydeevne under målet, men stadig funktionel. | ||
Neutron Kilde Spallation | Oak Ridge National Laboratory -USA | 2006 - | Lineær (335 m) og cirkulær (248 m) | Protoner | 800 MeV - 1 GeV |
En kolliderer er en maskine, der samtidig fremskynder to stråler af partikler i den modsatte retning for at få dem til at kollidere frontalt. Denne type installation er sværere at bygge, men er meget mere effektiv end en "enkel" accelerator, der projicerer partiklerne på et fast mål.
I langt de fleste tilfælde er elektroner og positroners energier identiske. Men da der også er nogle få tilfælde, hvor disse energier er forskellige, har tabellen to søjler til at differentiere energierne fra de to typer partikler.
Accelerator | Beliggenhed | Års drift |
Form og størrelse |
Energi af elektroner |
Energi af positroner |
Erfaringer | Bemærkelsesværdige opdagelser | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AdA | Frascati , Italien | 1961-1964 | Cirkelformet omkreds på 130 cm |
250 MeV | 250 MeV | . | . | |
ACO Orsay kollisionsring |
Orsay , Frankrig | 1965-1975 | Cirkulær omkreds på 22 m |
550 MeV | 550 MeV | ρ 0 , K + K - , φ 3C , μ + μ - , M2N og DM1 | Fra 1975 til 1988 blev ACO brugt som en kilde til synkrotronstråling. | |
SPYD | SLAC , USA | Mark I (detektor) Mark II (detektor) Mark III (detektor) |
Opdagelse af Charmonium Quark Charm (1974) Lepton tau (1978) |
|||||
PEP | SLAC , USA | Mark II | ||||||
Stanford Linear Collider SLC |
SLAC , USA | Tilføjelse til SLAC Linac |
45 GeV | 45 GeV | SLD , Mark II | Bevis for de 3 familier af neutrinoer Måling af den elektriske svage blandingsvinkel |
||
Stor LEP elektron-positron kolliderer |
CERN Genève , Schweiz |
(LEP I) 1989-1995 (LEP II) 1996-2000 |
Cirkel, 27 km | 104 GeV | 104 GeV |
Aleph Delphi Opal L3 |
Der findes kun 3 familier af neutrinoer , der involverer 3 generationer fermioner . Præcise målinger af massen af W- og Z- bosonerne . |
|
DORIS |
DESY ( Hamborg , Tyskland) |
1974-1993 | Cirkulær, 300 m | 5 GeV | 5 GeV | ARGUS, krystalkugle, DASP, PLUTO | Oscillation af neutrale B-mesoner | |
Petra (en) |
DESY ( Hamborg , Tyskland) |
1978-1986 | Cirkel, 2 km | 20 GeV | 20 GeV | JADE, MARK-J, PLUTO, TASSO | Opdagelse af gluonen i 3-jet begivenheder |
|
CESR (da) | Cornell University, USA | 1979-2002 | Cirkulær, 768 m | 6 GeV | 6 GeV | CUSB, SKAK, CLEO, CLEO-2, CLEO-2.5, CLEO-3 | Første observation af et β-henfald | |
CESR-c | Cornell University, USA | 2002-? | Cirkulær, 768 m | 6 GeV | 6 GeV | SKAK, CLEO-c | ||
PEP-II | SLAC , USA | 1998-2008 | Cirkel, 2,2 km | 9 GeV | 3.1 GeV | BaBar | Opdagelse af overtrædelse af CP-symmetri i meson B- systemet | |
KEKB | KEK fra Japan | 1999-2008? | Cirkel, 3 km | 8.0 GeV | 3.5 GeV | Smuk | Opdagelse af overtrædelse af CP-symmetri i meson B- systemet | |
VEPP-2000 | Novosibirsk | 2006- | Cirkulær, 24 m | 1.0 GeV | 1.0 GeV | |||
VEPP-4M | Novosibirsk | 1994-? | Cirkulær, 366 m | 6.0 GeV | 6.0 GeV | |||
BEPC | Kina | 1989-? | Cirkulær, 240 m | 2.2 GeV | 2.2 GeV | BES | ||
DAΦNE | Frascati , Italien | 1999- | Cirkulær, 98 m | 0,7 GeV | 0,7 GeV | KLOE | ||
BEPC II | Kina | 2008- | Cirkulær, 240 m | 3.7 GeV | 3.7 GeV | Beijing Spectrometer III (en) |
Accelerator | Beliggenhed | operationelle år |
Form og størrelse |
partikler kollisionsnéer |
Beam energi |
Eksperimenter (detektorer) |
---|---|---|---|---|---|---|
ISR Interaction Storage Rings |
CERN (Europa) | 1971-1984 | Cirkelringe (948 m) |
Proton / Proton & Proton / Antiproton |
31.5 GeV | Stor transversalimpuls produktion partikel |
Super Proton Synchrotron |
CERN (Europa) | 1981-1984 | Cirkelring (6,9 km) |
Proton / Antiproton |
UA1, UA2 | |
Tevatron Run I |
Fermilab (USA) | 1992-1995 | Cirkelring (6,3 km) og injektorring |
Proton / Antiproton |
900 GeV + 900 GeV | CDF, D0 |
RHIC- tilstand pp |
Brookhaven National Laboratory (BNL - USA) | 2000-dato | Cirkelring (3,8 km) |
Proton / Proton |
100 GeV + 100 GeV | PHENIX, STJERNE |
Tevatron Run II |
Fermilab (USA) | 2001-2011 | Cirkelring (6,3 km) og injektorring |
Proton / Antiproton |
980 GeV + 980 GeV | CDF, D0 quark top (1995) |
Stor Hadron Collider LHC |
CERN (Europa) | 09/10/2008-nu | Cirkelringe (27 km) |
Proton / Proton |
7 TeV + 7 TeV Nominel |
ALICE , ATLAS , CMS , LHCb , TOTEM |
Accelerator | Beliggenhed | Års drift |
Form og størrelse |
Elektroners energi |
Proton energi |
Erfaringer |
---|---|---|---|---|---|---|
HERA | DESY | 1992-2007 | Cirkulær ring (ca. 6336 meter) |
27,5 GeV | 920 GeV | H1 , ZEUS , HERMES, HERA-B |
Accelerator | Beliggenhed | operationelle år |
Form og størrelse |
ioner collisionnés |
Ion energi |
Eksperimenter |
---|---|---|---|---|---|---|
RHIC Relativistisk Heavy Ion Collider |
Brookhaven National Laboratory , New York, USA | 2000- | 3,8 km | Au-Au; Cu-Cu; d-Au; pp polariseret | 0,1 TeV pr. Nukleoner | STJERNE, PHENIX, Brahms, Phobos |
Stor Hadron Collider LHC |
CERN, Europa | 2009-nu | Cirkelringe (ca. 27 km) |
Pb-pb | 2,76 TeV pr. Nukleon | ALICE |