Список ускорителей в физике элементарных частиц - List of accelerators in particle physics

Список ускорителей элементарных частиц, используемых для экспериментов по физике элементарных частиц . Также включены некоторые ранние ускорители элементарных частиц, которые более правильно относились к ядерной физике , но существовали до отделения физики элементарных частиц от этой области. Хотя современный ускорительный комплекс обычно состоит из нескольких ступеней ускорителей, перечислены только ускорители, мощность которых использовалась непосредственно для экспериментов.

Ранние ускорители

Все они использовали одиночные лучи с неподвижными целями. Как правило, они проводили очень короткие, недорогие и неназванные эксперименты.

Циклотроны

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма Ускоренная частица Кинетическая
энергия
Сделанные заметки и открытия
9-дюймовый циклотрон Калифорнийский университет в Беркли 1931 г. Круговой ЧАС+
2
1.0 МэВ Доказательство концепции
11-дюймовый циклотрон Калифорнийский университет в Беркли 1932 г. Круговой Протон 1,2 МэВ
27-дюймовый циклотрон Калифорнийский университет в Беркли 1932–1936 Круговой Deuteron 4,8 МэВ Исследованные дейтрон-ядерные взаимодействия.
37-дюймовый циклотрон Калифорнийский университет в Беркли 1937–1938 Круговой Deuteron 8 МэВ Открыл много изотопов
60-дюймовый циклотрон Калифорнийский университет в Беркли 1939-1962 [1] Круговой Deuteron 16 МэВ Открыл много изотопов.
88-дюймовый циклотрон Berkeley Rad Lab, теперь Национальная лаборатория Лоуренса Беркли 1961 – настоящее время Круговой (изохронный) Водород через уран МэВ до нескольких ГэВ Открыл много изотопов. Подтверждены открытия двух элементов. Провел первое в мире испытание радиационного воздействия на единичное событие в 1979 году и с тех пор испытало детали и материалы для большинства космических аппаратов США.
184-дюймовый циклотрон Лаборатория Беркли Рэд 1942–1993 Круговой Различный МэВ в ГэВ Исследования по разделению изотопов урана
Калютроны Завод Y-12 , Ок-Ридж, Теннесси 1943- "Подкова" Ядра урана Используется для отделения изотопа урана-235 для Манхэттенского проекта . После окончания Второй мировой войны использовался для разделения медицинских и других изотопов.
95-дюймовый циклотрон Гарвардская циклотронная лаборатория 1949–2002 Круговой Протон 160 МэВ Используется в ядерной физике с 1949 по 1961 год, разработка клинической протонной терапии до 2002 года.
JULIC Forschungszentrum Juelich, Германия 1967 – настоящее время Круговой Протон, дейтрон 75 МэВ Теперь используется как предварительный ускоритель для УЮТНЫХ и радиационных целей.

[1] Магнитные полюсные наконечники и обратное ярмо 60-дюймового циклотрона были позже перенесены в Калифорнийский университет в Дэвисе и включены в 76-дюймовый изохронный циклотрон, который используется до сих пор.

Другие ранние типы ускорителей

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма
и размер
Ускоренная
частица
Кинетическая
энергия
Сделанные заметки и открытия
Линейный ускоритель частиц Ахенский университет , Германия 1928 г. Линейный луч Ион 50 кэВ Доказательство концепции
Электростатический ускоритель Кокрофта и Уолтона
Кавендишская лаборатория 1932 г. См. Генератор Кокрофта-
Уолтона.
Протон 0,7 МэВ Первый, кто искусственно расщепил ядро ( Литий )
Бетатрон Siemens-Schuckertwerke , Германия 1935 г. Круговой Электрон 1,8 МэВ Доказательство концепции

Синхротроны

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма и размер Ускоренная
частица
Кинетическая энергия Сделанные заметки и открытия Ссылка INSPIRE
Космотрон BNL 1953–1968 Круговое кольцо
(72 метра вокруг)
Протон 3,3 ГэВ Открытие V-частиц , первое искусственное рождение некоторых мезонов ВДОХНОВЛЯТЬ
Бирмингемский синхротрон Бирмингемский университет 1953–1967 Протон 1 ГэВ
Беватрон Лаборатория Беркли Рэд 1954- ~ 1970 «Ипподром» Протон 6,2 ГэВ Эксперименты со странными частицами , обнаружены антипротоны и антинейтроны, обнаружены резонансы ВДОХНОВЛЯТЬ
Bevalac , комбинация линейного ускорителя SuperHILAC , отклоняющей трубки, затем Bevatron Лаборатория Беркли Рэд ~ 1970–1993 Линейный ускоритель, за которым следует «гоночный трек» Любые и все достаточно стабильные ядра могут быть ускорены Наблюдение за сжатым ядерным веществом. Депонирование ионов в опухолях при исследовании рака. ВДОХНОВЛЯТЬ
Сатурн Сакле , Франция 3 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Синхрофазотрон Дубна , Россия Декабрь 1957 - 2003 гг. 10 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Синхротрон с нулевым градиентом ANL 1963–1979 12,5 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Протонный синхротрон У-70 ИФВЭ , Россия 1967 – настоящее время Круговое кольцо
(периметр около 1,5 км)
Протон 70 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Протонный синхротрон ЦЕРН 1959 – настоящее время Круговое кольцо
(628 метров вокруг)
Протон 26 ГэВ Используется для питания ISR (до 1984 г.), SPS , LHC , AD ВДОХНОВЛЯТЬ
Протонный синхротронный ускоритель ЦЕРН 1972 – настоящее время Круговой синхротрон Протоны 1,4 ГэВ Используется для подачи PS , ISOLDE ВДОХНОВЛЯТЬ
Супер протонный синхротрон ЦЕРН 1976 – настоящее время Круговой синхротрон Протоны и ионы 450 ГэВ КОМПАС , ОПЕРА и ИКАРУС в Laboratori Nazionali del Gran Sasso ВДОХНОВЛЯТЬ
Синхротрон с переменным градиентом BNL 1960-настоящее время Круговое кольцо
(808 метров вокруг)
Протон (неполяризованный и поляризованный), дейтрон, гелий-3, медь, золото, уран 33 ГэВ J / ψ , мюонное нейтрино , CP-нарушение в каонах , инжектирует тяжелые ионы и поляризованные протоны в RHIC ВДОХНОВЛЯТЬ
Протонный синхротрон (КЭК) KEK 1976–2007 гг. Круглое кольцо Протон 12 ГэВ
УЮТНЫЙ Юлих, Германия 1993 – настоящее время Круглое кольцо (183,47 м) Протоны, дейтроны 2,88 ГэВ Наследие программы экспериментальной физики адронов в COSY ВДОХНОВЛЯТЬ
АЛЬБА Серданьола-дель-Валлес, Каталония 2011 – настоящее время Круговое кольцо (270 м) Электроны 3 ГэВ


Сириус

Штат Сан-Паулу, Бразилия 2018-настоящее время Круглое кольцо (518,4 м) Электроны, Au, Sn, TiO2 3 ГэВ

Ускорители с фиксированной целью

Более современные ускорители, которые также работали в режиме фиксированной цели; часто они также будут запускаться как коллайдеры или ускоренные частицы для использования в последующих коллайдерах.

Адронные ускорители высокой интенсивности (мезонные и нейтронные источники)

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма и размер Ускоренная частица Кинетическая энергия Сделанные заметки и открытия Ссылка INSPIRE
Сильноточный ускоритель протонов Лос-Аламосский центр нейтронной науки (первоначально Лос-Аламосский центр мезонной физики) Лос-Аламосская национальная лаборатория 1972 – настоящее время Линейный (800 м)
и
круговой (30 м)
Протоны 800 МэВ Исследование нейтронных материалов, протонная радиография, нейтронные исследования высоких энергий, ультрахолодные нейтроны ВДОХНОВЛЯТЬ
PSI, высокоинтенсивный ускоритель протонов 590 МэВ HIPA PSI , Виллиген, Швейцария 1974 – настоящее время 0,8 МэВ CW, 72 МэВ Инжектор 2,

Рингциклотрон на 590 МэВ

Протоны 590 МэВ, 2,4 мА, = 1,4 МВт Максимальная мощность пучка, используемого для производства мезонов и нейтронов с приложениями в материаловедении ВДОХНОВЛЯТЬ
Циклотрон TRIUMF ТРИУМФ , Ванкувер, Британская Колумбия 1974 – настоящее время Круговой H- ион 500 МэВ Самый большой в мире циклотрон на высоте 17,9 м. ВДОХНОВЛЯТЬ
Источник нейтронов ISIS Лаборатория Резерфорда Эпплтона , Научно-инновационный кампус Харвелла ,

Оксфордшир , Соединенное Королевство

1984 – настоящее время H-Linac, за которым следует протонная RCS Протоны 800 МэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Источник нейтронов расщепления Национальная лаборатория Ок-Ридж 2006 – настоящее время Линейный (335 м)
и
Круговой (248 м)
Протоны 800 МэВ -
1 ГэВ
Создает самые мощные в мире импульсные нейтронные пучки для научных исследований и промышленных разработок. ВДОХНОВЛЯТЬ
J-PARC RCS Токай, Ибараки 2007 – настоящее время Треугольная, окружность 348 м Протоны 3 ГэВ Используется для материаловедения и наук о жизни, а также для ввода в главное кольцо J-PARC ВДОХНОВЛЯТЬ

Ускорители электронов и адронов низкой интенсивности

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма
и размер
Ускоренная
частица
Кинетическая
энергия
Эксперименты Примечания Ссылка INSPIRE
Аккумулятор антипротонов ЦЕРН 1980–1996 Дизайн исследования ВДОХНОВЛЯТЬ
Сборщик антипротонов ЦЕРН 1986–1996 Антипротоны Дизайн исследования ВДОХНОВЛЯТЬ
Антипротонный замедлитель ЦЕРН 2000 – настоящее время Кольцо для хранения Протоны и антипротоны 26 ГэВ АФИНА , АТРАП , АСАКУЗА , ЭЙС , АЛЬФА , ЭГИДА Дизайн исследования ВДОХНОВЛЯТЬ
Кольцо с антипротонами низкой энергии ЦЕРН 1982–1996 Антипротоны PS210 Дизайн исследования ВДОХНОВЛЯТЬ
Кембриджский ускоритель электронов Гарвардский университет и Массачусетский технологический институт , Кембридж , Массачусетс 1962–1974 Синхротрон диаметром 236 футов Электроны 6 ГэВ
SLAC Linac Национальная ускорительная лаборатория SLAC 1966 – настоящее время Линейный ускоритель 3 км
Электрон /
позитрон
50 ГэВ Неоднократно обновлялся, использовался для кормления PEP, SPEAR , SLC и PEP-II. Теперь разделен на секции по 1 км, обслуживающие LCLS, FACET и LCLS-II. ВДОХНОВЛЯТЬ
Бустер Фермилаб Фермилаб 1970 – настоящее время Круговой синхротрон Протоны 8 ГэВ MiniBooNE ВДОХНОВЛЯТЬ
Главный инжектор Fermilab Фермилаб 1995 – настоящее время Круговой синхротрон Протоны и антипротоны 150 ГэВ MINOS , MINERνA , NOνA ВДОХНОВЛЯТЬ
Главное кольцо Фермилаб Фермилаб 1970–1995 Круговой синхротрон Протоны и антипротоны 400 ГэВ (до 1979 г.), затем 150 ГэВ
Электронный синхротон Фраскати Laboratori Nazionali di Frascati 1959–? (списан) Круговой синхротрон 9 м Электрон 1,1 ГэВ
Линейный ускоритель Бейтса Миддлтон, Массачусетс 1967–2005 Рециркуляционный линейный ускоритель 500 МэВ и накопительное кольцо Поляризованные электроны 1 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Ускоритель непрерывного электронного пучка (CEBAF) Национальный ускорительный комплекс Томаса Джефферсона , Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния 1995 – настоящее время Линак с рециркуляцией 6 ГэВ (недавно модернизирован до 12 ГэВ) Поляризованные электроны 6-12 ГэВ DVCS, PrimEx II, Qweak, GlueX Первое крупномасштабное внедрение сверхпроводящей ВЧ- технологии. ВДОХНОВЛЯТЬ
Эльза Physikalisches Institut der Universität Bonn, Германия 1987 – настоящее время Синхротрон и носилки (Поляризованные) электроны 3,5 ГэВ Хрустальная бочка ВДОХНОВЛЯТЬ
МАМИ Майнц, Германия 1975 – настоящее время Многоуровневый ипподром микротрон Поляризованные электроны Ускоритель на 1,5 ГэВ A1 - рассеяние электронов , A2 - реальные фотоны , A4 - нарушение четности , X1 - рентгеновское излучение ВДОХНОВЛЯТЬ
Теватрон Фермилаб 1983–2011 гг. Сверхпроводящий круговой синхротрон Протоны 980 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Универсальный линейный ускоритель ( UNILAC ) GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research , Дармштадт, Германия 1974 – настоящее время Линейный (120 м) Ионы всех природных элементов 2-11,4 МэВ / ед. ВДОХНОВЛЯТЬ
Шверионенсинхротрон ( SIS18 ) GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research , Дармштадт, Германия 1990 – настоящее время Синхротрон с окружностью 271 м Ионы всех природных элементов U: 50-1000 МэВ / u
Ne: 50-2000 МэВ / u
p: 4,5 ГэВ
ВДОХНОВЛЯТЬ
Экспериментальное накопительное кольцо ( ESR ) GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research , Дармштадт, Германия 1990 – настоящее время Ионы всех природных элементов 0,005 - 0,5 ГэВ / ед.
Основное кольцо J-PARC Токай, Ибараки 2009 – настоящее время Треугольный, диаметр 500 м Протоны 30 ГэВ J-PARC Адронная экспериментальная установка, T2K Может также обеспечить пучок 8 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Источник нейтронов низкой энергии (ЛИНЗА) Университет Индианы , Блумингтон, Индиана (США) 2004 – настоящее время Линейный Протоны 13 МэВ SANS , SESAME , MIS Сайт LENS
Ускоритель тестирования Cornell BNL ERL (CBETA)
Корнельский университет, Итака / Нью-Йорк (США) 2019 – настоящее время Линейный ускоритель с рекуперацией энергии с полостями SRF, 4 витками и всеми пучками в одной фиксированной решетке переменного градиента поля постоянных магнитов Электроны 150 МэВ Прототип установки для электронно-ионных коллайдеров ВДОХНОВЛЯТЬ

Коллайдеры

Электрон-позитронные коллайдеры

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма
и окружность
Электронная
энергия
Позитронная
энергия
Эксперименты Известные открытия Ссылка INSPIRE
AdA LNF , Фраскати, Италия; Орсе, Франция 1961–1964 Круглая, 3 метра 250 МэВ 250 МэВ Эффект Тушека (1963); зарегистрированы первые е + е - взаимодействия (1964) ВДОХНОВЛЯТЬ
Принстон-Стэнфорд (e - e - ) Стэнфорд, Калифорния 1962–1967 Два кольца, 12 м 300 МэВ 300 МэВ е - е - взаимодействия
ВЭП-1 (э - э - ) ИЯФ , Новосибирск, СССР 1964–1968 Два кольца, 2,70 м 130 МэВ 130 МэВ д - д - рассеяние; Подтверждены радиационные эффекты QED ВДОХНОВЛЯТЬ
ВЭПП-2 ИЯФ , Новосибирск , СССР 1965–1974 Круглая, 11,5 м 700 МэВ 700 МэВ ОЛЯ, ЦМД множественное образование адронов (1966), e + e - → φ (1966), e + e - → γγ (1971) ВДОХНОВЛЯТЬ
ACO LAL , Орсе, Франция 1965–1975 Круговая, 22 м 550 МэВ 550 МэВ ρ 0 , K + K - , φ 3C , μ + μ - , M2N и DM1 Исследования векторных мезонов; затем ACO использовался как источник синхротронного света до 1988 г. ВДОХНОВЛЯТЬ
КОПЬЕ SLAC 1972-1990 (?) Круговой 3 ГэВ 3 ГэВ Марка I , Марка II , Марка III Открытие состояний чармония ВДОХНОВЛЯТЬ
ВЭПП-2М ИЯФ , Новосибирск 1974–2000 Круговой, 17,88 м 700 МэВ 700 МэВ НД , СНД , ЦМД-2 e + e - сечения, радиационные распады ρ, ω и φ-мезонов ВДОХНОВЛЯТЬ
ДОРИС DESY 1974–1993 Круговая, 300м 5 ГэВ 5 ГэВ АРГУС , Хрустальный шар , DASP, PLUTO Колебания в нейтральных B-мезонах ВДОХНОВЛЯТЬ
ПЕТРА DESY 1978–1986 Круговая, 2 км 20 ГэВ 20 ГэВ ДЖЕЙД , МАРК-J, ВЕЛЛО , ПЛУТО , ТАССО Открытие глюона в трех струйных событиях ВДОХНОВЛЯТЬ
CESR Cornell University 1979–2002 гг. Круговая, 768м 6 ГэВ 6 ГэВ CUSB , ШАХМАТНАЯ , КЛЕО , КЛЕО-2 , КЛЕО-2,5 , КЛЕО-3 Первое наблюдение распада B, распада B без очарования и "радиационного пингвина" ВДОХНОВЛЯТЬ
PEP SLAC 1980-1990 (?) Марк II ВДОХНОВЛЯТЬ
SLC SLAC 1988-1998 (?) Дополнение к
SLAC Linac
45 ГэВ 45 ГэВ SLD , Mark II Первый линейный коллайдер ВДОХНОВЛЯТЬ
LEP ЦЕРН 1989–2000 Круговая, 27 км 104 ГэВ 104 ГэВ Алеф , Дельфы , Опал , L3 Существуют только 3 легких (m ≤ m Z / 2) слабовзаимодействующих нейтрино , что подразумевает всего три поколения кварков и лептонов. ВДОХНОВЛЯТЬ
BEPC Пекин, Китай 1989–2004 Круговой, 240м 2,2 ГэВ 2,2 ГэВ Пекинский спектрометр (I и II) ВДОХНОВЛЯТЬ
ВЭПП-4М ИЯФ , Новосибирск 1994- Круговая, 366м 6,0 ГэВ 6,0 ГэВ КЕДР Точное измерение масс пси-мезонов, двухфотонная физика
PEP-II SLAC 1998–2008 Круговая, 2.2 км 9 ГэВ 3,1 ГэВ БаБар Открытие CP-нарушения в системе B-мезонов ВДОХНОВЛЯТЬ
KEKB KEK 1999–2009 Круговая, 3 км 8,0 ГэВ 3,5 ГэВ Belle Открытие CP-нарушения в системе B-мезонов
DAΦNE LNF , Фраскати , Италия 1999-настоящее время Круговая, 98м 0,7 ГэВ 0,7 ГэВ KLOE Столкновения краб-талии (2007) ВДОХНОВЛЯТЬ
CESR-c Cornell University 2002–2008 Круговая, 768м 6 ГэВ 6 ГэВ ШАХМАТЫ , CLEO-c ВДОХНОВЛЯТЬ
ВЭПП-2000 ИЯФ , Новосибирск 2006- Круглый, 24,4 м 1,0 ГэВ 1,0 ГэВ СНД , ЦМД-3 Круглые балки (2007)
BEPC II Пекин, Китай 2008- Круговой, 240м 1,89 ГэВ 1,89 ГэВ Пекинский спектрометр III
ВЭПП-5 ИЯФ , Новосибирск 2015-
АДОНЕ LNF , Фраскати , Италия 1969–1993 Круговая, 105м 1,5 ГэВ 1,5 ГэВ
ТРИСТАН KEK 1987–1995 Круговая, 3016м 30 ГэВ 30 ГэВ
SuperKEKB KEK 2016- Круговая, 3 км 7,0 ГэВ 4,0 ГэВ Belle II

Адронные коллайдеры

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма
и размер
Частицы
столкнулись

Энергия луча
Эксперименты ВДОХНОВЛЯТЬ
Пересекающиеся
кольца для хранения
ЦЕРН 1971–1984 Круглые кольца
(вокруг 948 м)
Протон /
Протон
31,5 ГэВ ВДОХНОВЛЯТЬ
Супер
протонный синхротрон
/ Sp p S
ЦЕРН 1981–1984 Круговое кольцо
(6,9 км вокруг)
Протон /
Антипротон
270-315 ГэВ UA1 , UA2 ВДОХНОВЛЯТЬ
Тэватрон
Бег I
Фермилаб 1992–1995 Круговое кольцо
(6,3 км вокруг)
Протон /
Антипротон
900 ГэВ CDF , D0 ВДОХНОВЛЯТЬ
Тэватрон
Бег II
Фермилаб 2001–2011 гг. Круговое кольцо
(6,3 км вокруг)
Протон /
Антипротон
980 ГэВ CDF , D0 ВДОХНОВЛЯТЬ
Релятивистский коллайдер тяжелых ионов (RHIC)
поляризованная протонная мода
Брукхейвенская национальная лаборатория , Нью-Йорк 2001 – настоящее время Шестиугольные кольца
(окружность 3,8 км)
Поляризованный протон /
протон
100-255 ГэВ ФЕНИКС , ЗВЕЗДА ВДОХНОВЛЯТЬ

Ионный режим релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC)
Брукхейвенская национальная лаборатория , Нью-Йорк 2000 – настоящее время Шестиугольные кольца
(окружность 3,8 км)
d-197
Au
79+ ;

63
Cu
29+ -63
Cu
29+ ;
63
Cu
29+ -197
Au
79+ ;
197
Au
79+ -197
Au
79+ ;
238
U
92+ -238
U
92+

3,85-100 ГэВ
на нуклон
ЗВЕЗДА, ФЕНИКС, БРАМС, ФОБОС ВДОХНОВЛЯТЬ

Режим протонов Большого адронного коллайдера (LHC)
ЦЕРН 2008 – настоящее время Круговые кольца
(окружность 27 км)
Протон /
Протон
6,5 ТэВ
(расчетное: 7 ТэВ)
АЛИСА , АТЛАС , CMS , LHCb , LHCf , ТОТЕМ ВДОХНОВЛЯТЬ

Ионная мода на Большом адронном коллайдере (LHC)
ЦЕРН 2010 – настоящее время Круговые кольца
(окружность 27 км)
208
Pb
82+ -208
Pb
82+ ;

Протон-208
Pb
82+

2,76 ТэВ
на нуклон
АЛИСА , АТЛАС , CMS , LHCb ВДОХНОВЛЯТЬ

Электрон-протонные коллайдеры

Ускоритель Место нахождения Годы
эксплуатации
Форма
и размер
Электронная
энергия

Энергия протонов
Эксперименты Ссылка INSPIRE
ГЕРА DESY 1992–2007 гг. Круговое кольцо
(6336 метров вокруг)
27,5 ГэВ 920 ГэВ H1 , ЗЕВС , эксперимент ГЕРМЕС , HERA-B ВДОХНОВЛЯТЬ

Источники света

Гипотетические ускорители

Помимо настоящих ускорителей, перечисленных выше, существуют гипотетические ускорители, которые физики элементарных частиц часто используют в качестве гипотетических примеров или оптимистических проектов.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки