Александр Шадрин - Поля и вихроны. Структуры мироздания Вселенной. Третье издание

В 1964 г. был запушен самый большой в Европе синхротрон лаборатории DESY (Deutsches Electronen Synchrotron, Гамбург) c максимальной энергией пучка электронов 7,5 ГэВ.

Синхрофазотрон – это наиболее современный цикличный резонансный ускоритель протонов, позволяющий получить энергии в несколько тысяч ГэВ. Протон ускоряется в одном или нескольких промежутках, расположенных на орбите. Скорости ускоренных корпускулированных частиц типа электронов и протонов, как установлено экспериментально, не могут превышать скорость света. Однако в отличие от электронов, для которых скорость близка к скорости света уже при небольшой энергии (υ=0,98с при Е=2 МэВ, а при энергии выше 100 Мэв, электрон превращается в мюон), скорость протонов становится постоянной лишь при гораздо больших значениях энергии (υ = 0,98с при Е=4 ГэВ). Первая машина такого типа – космотрон на 3 ГэВ (Буркхейвен, США) был запушен в 1952г. На синхрофазотроне с максимальной энергией протонов 6,3 ГэВ, получившим название беватрон (Беркли, США), был открыт антипротон (Нобелевская премия, 1955г.) и антинейтрон (1956г.). В 1965г. было получено первое антиядро-антидейтрон, как связанное состояние антинейтрона и антипротона. На синхротроне в Серпухове с максимальной энергией протонов 76 ГэВ, запущенном в 1967г., открыты ядра антигелия-3 (1969—1970 г.) и антитрития (1974г.).

Ядро антигелия-3 впервые наблюдалось в 1970 году группой Ю. Д. Прокошкина на протонном синхротроне У-70 в ИФВЭ (Протвино, Серпухов). Протоны с энергией 70 Гэв бомбардировали алюминиевую мишень. Использовалась идентификация образовавшихся частиц по заряду и скорости. Из 2,4 х 10 11 прошедших через установку частиц удалось выделить пять ядер антигелия-3. Открытие антигелия было внесено в Государственный реестр открытий СССР под №104 с приоритетом от 28 января 1970 г.

А для изучения электромагнитной структуры протона и нейтрона Хофштадтеру в 1961 году потребовался поток электронов с энергией до 1 Гэв.

БЭПК (LEP) входил в состав ускорительного комплекса научно-исследовательского центра Европейского совета ядерных исследований (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN). Он был размещен в кольцевом тоннеле длинной 26,659 км, который проходил на глубине от 50-ти до 175-и метров (в зависимости от рельефа местности), на территории Швейцарии и Франции. БЭПК планировался как фабрика Z 0-бозонов и машина для рождения пар W +W –бозонов.

С 1989-го по 1995-й год БЭПК работал в режиме фабрики Z 0-бозонов, а в дальнейшем – как машина для рождения пар W+W-бозонов, причем энергия сталкивающихся е+е- пучков постоянно увеличивалась. Рекорд был установлен в конце 2000-го года во время поиска бозона Хиггса и составил 208 ГэВ в системе центра масс сталкивающихся частиц. Для ускорения пучков до номинальных энергий в основном кольце использовалась ВЧ ускоряющая система на основе СВЧ-резонаторов.

Аналогичные эксперименты были проведены на коллайдере ВЭПП-2000. Важнейшими достижениями 2014 года Ученый Совет ИЯФ признал следующие результаты: – «Впервые вблизи порога реакции измерено сечение рождения нейтрон-антинейтронных пар в электрон-позитронной аннигиляции. Эксперимент выполнен на коллайдере ВЭПП-2000 с детектором СНД».

Механизм рождение из электронов нейтронов-антинейтронов до сих пор неизвестен. Во время ускорения электронов-позитронов изменяется вокруг них электрическое поле, что порождает дополнительные внешние синхронные магнитные монополи, которые совместно с внутренними монополями изменяют структуру потока и сам электрон на первом этапе в мюон, затем в тау-лептон и в более энергетические мезоны. Поэтому в области столкновения, в которой образуются центральной фокусировкой замкнутые оболочечные структуры мезонов и адронов, вложенные друг в друга, как матрёшки (фиг. 2.23) из таких вихронов со структурой π и k мезонов (фиг. 2.19), но и с таким набором внутренних свойств ядерных вихронов, которые способны сформировать и структуры античастиц. Отсюда получается вывод, что в области-объёме сталкивающихся пучков электронов, где образуется своеобразная ядерно- мезонная плазма, имеется набор таких вихронов, которые являются зеркальным отражением уже рассмотренных. Такие вихроны, например, способны уже строить « домик» и для античастиц, например пары протон- антипротон (фиг.2.21).

Коллайдер ВЭПП-2000 в новосибирском Институте ядерной физики выведен на проектную энергию и достиг порога, после которого столкновения частиц в нем начинают рождать антибарионы – античастицы протонов и нейтронов, сообщает ученый секретарь института Алексей Васильев: «Достигнута максимальная проектная энергия коллайдера – 1000 мегаэлектронвольт на пучок, что означает суммарную энергию столкновений 2000 мегаэлектронвольт. Пройден порог энергии 1870 мегаэлектронвольт – порог рождения барион-антибарионных пар. Мы фиксируем до 2 тысяч рождений в секунду в каждой точке (столкновений), они регистрируются».

«Одна из основных задач нового коллайдера – с максимально высокой точностью измерить параметры аннигиляции электрон-позитронной пары в адроны – мезоны и барионы». «Внутреннее строение протонов и нейтронов до сих пор изучено не до конца. Их строение до сих пор очень плохо известно – как распределен заряд, как распределен момент внутри этих составных частиц. Известно, из чего они состоят, но как это там распределено, известно очень плохо. Этот коллайдер является самым удобным инструментом для изучения». «Детекторы передают данные, которые позволяют исследовать, в частности, какие частицы образуются при электрон-позитронных аннигиляциях, и измерять вероятность образования систем частиц (сечение процессов). К примеру, при столкновении e+e— могут образоваться два пиона, или два каона и пион, или два нейтрона и т. д. Мы можем наблюдать несколько десятков различных процессов при энергиях до 2 ГэВ и планируем измерить сечение для каждого из них. Эти данные будут очень важны для вычисления теоретического значения аномального магнитного момента мюона», – говорит Дмитрий Шемякин.

Эти эксперименты и фотон- фотонные взаимодействия в коллайдерах, рождённые от встречных пучков электронов и позитронов с энергией 190—207 Гэв, создают целый букет пар электронов, мюонов, мезонов, протон-антипротон и т. д. Это обусловлено тем, что по мере ускорения сгустка частиц с приближением их скорости к скорости света, дальнейшее увеличение энергии приводит лишь к увеличению внутренней энергии их магнитных монополей ГЭММ, частицы меняют свою структуру по типу электрон превращается в мюон, а коротко живущие распадаются, пополняя тот же ускоряемый сгусток продуктами распада практически тех же самых частиц – электронов, мюонов, тау-лептонов.