„Nagy elektron–pozitron” változatai közötti eltérés

Laptörténet interaktív böngészése

[ellenőrzött változat]

← Régebbi szerkesztés Újabb szerkesztés →

Tartalom törölve Tartalom hozzáadva

VizuálisWikiszöveges

Sorban

A lap 2013. november 4., 01:59-kori változata

A Nagy elektron–pozitron ütköztetőgyűrű (LEP: Large Electron Positron) a CERN 1989-től 2000-ig működő 27 km kerületű, elektronokat és pozitronokat ütköztetö, ebből a fajtából a világ eddigi legnagyobb energiájú részecskegyorsítója volt.

Felépítése

Földmunkák és épületek

1976-ban kezdték tanulmányozni egy nagy elektron–pozitron tárológyűrű megvalósítási lehetőségét, az első eredmények 1978-ra születtek meg. Az első tanulmány egy 22 km kerületű, nyalábonként 70 GeV-es energiájű gyorsítóról szólt, majd elhatározták egy 30 km-es, 90 GeV-es terv kidolgozását is. A rádiófrekvenciás üregrezonátorok elérhetővé válásával lehetővé vált a két terv nyalábenergiájának növelése 100 illetve 130 GeV-re.^[1]

Az építkezés 1983 februárjában kezdődött 3 fúrópajzssal, az alagút 3 év alatt lett kész,^[2] amelynek hosszát a végleges tervekben 26,67 km-ben határozták meg. Az innen kiásott föld azonban felét sem tette ki az összes kitermelendő mennyiségnek. Ásni kellett ugyanis 4 barlangot a kísérletek számára, 18 elérési aknát, 3 km másodlagos alagutat és 60 egyéb szobát és fülkét. Az alagút síkja nem vízszintes, hanem 1,4%-os lejtésű a Jura felől a Genfi-tó felé, hogy valamennyi barlang szilárd kőzetbe kerüljön, ugyanakkor ne legyen 150 m-nél mélyebben. A földalatti építkezés mellett a felszínen is kellett 71 épületet emelni 51 ezer m² összterülettel.^[1]

Az elektromágneses nyalábvezérlés és a gyorsítórendszer

Működésének első fázisához 5178 mágnest és 128 gyorsító üregrezonátort építettek be.^[2] Az alagút 8 ívszakaszának mindegyikébe 31 úgynevezett szabványcellát építettek be. Minden cella hossza 79,11 m és sorrendben a következőket tartalmazza: egy defókuszáló kvadrupól, egy függőleges pályakiigazító, egy hat pályahajlító dipólból álló csoport, egy fókuszáló szextupól, egy főkuszáló kvadrupól, egy vízszintes pályakiigazító, egy második hat pályahajlító dipólból álló csoport és végül egy defókuszáló szextupól.^[1]

A tárológyűrű nagy sugara miatt a nyalábok körpályán tartásához elegendő volt 0,1 T nagyságú mágneses tér, s ennek megfelelően kicsi volt a szinkrotronsugárzás okozta energiaveszteség. A kis mágneses tér azt is lehetővé tette, hogy a dipólmágnesek esetén tömör vasmag helyett 1,5 mm vastag acéllemezekből és közöttük habarcsból álló szendvicset alkalmazzanak, ami 40%-kal csókkentette a költségüket.^[1]

Az első részecskenyaláb 1989. július 14-én körözött az alagútban. Az első fázisban – a Z-bozon tömegének pontos megmérése után – a tömegközépponti energia a Z-bozon tömegére (91 GeV) volt beállítva, hogy a lehető legtöbb Z-bozon keletkezzen.^[2]

1995-ben a LEP működésének második fázisához hozzáadtak a meglévőkhöz még 288 szupravezető gyorsító üregrezonátort. Ez lehetővé tette a 209 GeV tömegközépponti energia elérését és W⁺W^- párok keltését.^[2]

Utóélete

A LEP alagútjában 2008 szeptember 10. óta a Nagy hadronütköztető, az LHC működik.

Alkalmazása

A működése kezdetén 45 GeV energiája volt a nyaláboknak, a végén 106 GeV-re sikerült emelni a mágnesek és egyéb paraméterek javításával. Az elektron és pozitron ütközéskor megsemmisülnek és belőlük az energiájuktól függően keletkezhet foton, de nagyobb energiákon keletkezhetnek a gyenge kölcsönhatás közvetítői is (Z, W⁺, W^-). Mivel a Z bozon nyugalmi energiája 91.2 GeV, ezért az egyes nyalábok energiájának a felét, 45,6 GeV-et el kell érnie, hogy leggyakrabban Z bozon keletkezzen. A töltésmegmaradás miatt a W bozonok csak párban keletkezhetnek az ütközés során, ezért az elektronok energiájának a nyalábban ehhez a W tömeggel kell egyeznie (80 GeV).

Detektorai

Magyarország az OPAL és az L3 kísérletben vett részt.

ALEPH

DELPHI

L3

OPAL

Eredményei

Ezzel a gyorsítóval mérték meg nagy pontossággal a gyenge kölcsönhatás közvetítő részecskéinek (W- és Z-bozonok) tulajdonságait.
A Z-bozon tömegszélességének mérésével itt állapították meg, hogy az elemi részecskéknek csak a már ismert három családja van, és nincs több.

Források

↑ CERN public LEP: The Large Electron-Positron Collider. home.web.cern.ch
↑ CERN Myers LEP: Stephen Myers: The LEP Collider from Design to Approval and Commissioning. sl-div.web.cern.ch
↑ TermVil 2000 Bencze: Bencze György: A CERN részecskegyorsítói. Természet Világa, (2000) tiltott karakter az év paraméterben [[Kategória:]]

További információk

Interaktív Java animáció a LEP működéséről. nagysandor.eu
ALEPH. aleph.web.cern.ch
DELPHI. delphiwww.cern.ch
OPAL. opal.web.cern.ch
L3. l3.web.cern.ch
The final curtain falls on LEP. cerncourier.com
CERN sajátkezűleg honlap, magyar változat A DELPHI kísérletei tanulmányozhatóak egy JAVA programmal
A CERN gyorsítórendszere

[CERN_Myers_LEP_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--1] CERN Myers LEP

[CERN_public_LEP_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_--2] CERN public LEP

[1]

[2]

@@ 16. sor: / 16. sor: @@
 Működésének első fázisához 5178 mágnest és 128 gyorsító [[üregrezonátor]]t építettek be.{{refhely|CERN public LEP}} Az alagút 8 ívszakaszának mindegyikébe 31 úgynevezett szabványcellát építettek be. Minden cella hossza 79,11 m és sorrendben a következőket tartalmazza: egy defókuszáló kvadrupól, egy függőleges pályakiigazító, egy hat pályahajlító dipólból álló csoport, egy fókuszáló szextupól, egy főkuszáló kvadrupól, egy vízszintes pályakiigazító, egy második hat pályahajlító dipólból álló csoport és végül egy defókuszáló szextupól.{{refhely|CERN Myers LEP}}
-A tárológyűrű nagy sugara miatt a nyalábok körpályán tartásához elegendő volt 0,1 T nagyságú mágneses tér, s ennek megfelelően kicsi volt a [[szinkrotronsugárzás]] okozta energiaveszteség.{{refhely|CERN Myers LEP}}
+A tárológyűrű nagy sugara miatt a nyalábok körpályán tartásához elegendő volt 0,1 T nagyságú mágneses tér, s ennek megfelelően kicsi volt a [[szinkrotronsugárzás]] okozta energiaveszteség. A kis mágneses tér azt is lehetővé tette, hogy a dipólmágnesek esetén tömör vasmag helyett 1,5 mm vastag acéllemezekből és közöttük habarcsból álló szendvicset alkalmazzanak, ami 40%-kal csókkentette a költségüket.{{refhely|CERN Myers LEP}}
 Az első részecskenyaláb 1989. július 14-én körözött az alagútban. Az első fázisban – a Z-bozon tömegének pontos megmérése után – a tömegközépponti energia a Z-bozon tömegére (91 GeV) volt beállítva, hogy a lehető legtöbb Z-bozon keletkezzen.{{refhely|CERN public LEP}}