Bevatron

Bevatron 1954-yilda Lawrence Berkeley milliy laboratoriyasida (AQSh) ishga tushurilgan zarracha tezlatgichi — xususan, zaif fokusli proton sinxrotroni edi^[1]. Antiproton 1955-yilda oʻsha yerda topilgan, natijada 1959-yilda Emilio Segre va Ouen Chemberlain fizika boʻyicha Nobel mukofotiga sazovor boʻlgan^[2]. Bevatron protonlarni belgilangan nishonga tezlashtirdi va milliardlab eV energiya berish qobiliyati uchun nom oldi. (Billions of eV Synchrotron.) (Milliardlab eV sinxrotron .)

Antiprotonlar

Bevatron ishlab chiqilganda, har bir zarrachaning qarama-qarshi zaryadga ega va boshqa barcha jihatlari bilan bir xil boʻlgan anti-zarrachasi bor deb taxmin qilingan. Bu zaryad simmetriyasi deb nomlangan. Anti-elektron yoki pozitron birinchi marta 1930-yillarning boshlarida kuzatilgan va nazariy jihatdan Dirak tenglamasining natijasi sifatida tushunilgan. Ikkinchi jahon urushidan keyin Wilson kameralari va yadroviy fotografik emulsiyalar toʻplamlarida koʻrinadigan kosmik nurlarning oʻzaro taʼsirida musbat va manfiy myuonlar va pionlar kuzatildi. Bevatron antiprotonlarni yaratish uchun yetarlicha energiyaga ega boʻlishi uchun qurilgan va shu bilan har bir zarrachaning tegishli anti-zarrachaga ega ekanligi haqidagi gipotezani sinab koʻrilgan^[3]. 1955-yilda Bevatron yordamida antiproton topildi. Tez orada antineytron ham Bruce Cork, Glen Lambertson, Oreste Piccioni va William Wenzel jamoasi tomonidan 1956-yilda^[4] Bevatronda topilgan. 1955-yilda zaryad simmetriyasi gipotezasining tasdiqlanishi fizika boʻyicha Nobel mukofotining 1959-yilda Emilio Segre va Owen Chemberlainga berilishiga olib keldi^[5].

Bevatron foydalanishga kirganidan koʻp oʻtmay, kuchsiz oʻzaro taʼsirlarda juftlik saqlanib qolmaganligi tan olindi, bu tau-teta jumboqini hal qilishga, gʻalatilikni tushunishga va relativistik kvant maydon nazariyalarining asosiy xususiyati sifatida CPT simmetriyasini oʻrnatishga olib keldi.

Talablar va dizayn

Statsionar nishondagi nuklonlar bilan toʻqnashganda antiprotonlar (massasi ~938 MeV/c²) hosil qilish uchun energiya va impulsning saqlanish qonuni buzilmasligi uchun taxminan 6,2 GeV proton nurlari energiyasi talab qilinadi. U qurilgan vaqtda, zarrachalar nurini tor diafragma bilan chegaralashning maʼlum usuli yoʻq edi, shuning uchun nurning maydoni taxminan toʻrt kvadrat metrni tashkil etdi^[6]. Shu bois nur diafragma va energiya kombinatsiyasi ulkan, 10 000 tonna temir magnit va juda katta vakuum tizimini talab qildi.

Har bir tezlashuv davri uchun magnit maydonni kuchaytirish uchun katta motor-generator tizimi ishlatilgan. Har bir siklning oxirida, nur ishlatilgan yoki chiqarilgandan soʻng, katta magnit maydon energiyasi dvigatelni aylantirish uchun qaytarildi, keyinchalik u energiyani tejash uchun keyingi siklni quvvatlantirish uchun generator sifatida ishlatilgan; butun jarayon taxminan besh soniya davom etgan. Dvigatel-generator tizimining xarakterli koʻtarilish va tushishi, gʻoʻngʻillashi, ovozi mashina ishlaganda butun majmuada eshitilar edi.

Antiproton kashfiyotidan keyingi yillarda bu yerda tezlatkichdan olingan proton nurlari yordamida nishonlarga tegish va elementar zarrachalarning ikkilamchi nurlarini, nafaqat protonlar, balki neytronlar, pionlar, „strange zarralar“ va hosil qilish uchun koʻplab kashfiyotlar amalga oshirildi.

Suyuq vodorod pufak kamerasi

Bevatrondagi suyuq vodorod pufak kamerasida birinchi izlar kuzatilgan

Chiqarilgan zarracha nurlari, ham birlamchi protonlar, ham ikkilamchi, oʻz navbatida turli maqsadlar va maxsus detektorlar, xususan, suyuq vodorod pufak kamerasi orqali keyingi oʻrganish uchun uzatilishi mumkin edi. Koʻp minglab zarrachalarning oʻzaro taʼsiri yoki „hodisalar“ suratga olindi, oʻlchandi va katta oʻlchash mashinalarining avtomatlashtirilgan tizimi (oʻz ixtirochisi Jeck Franck uchun „Franckenshteinlar“ deb nomlanuvchi)^[7] yordamida batafsil oʻrganildi, bu esa inson operator (odatda aspirantlarning xotinlari)larga zarrachalar izlari boʻylab nuqtalarni belgilash va ularning koordinatalarini oyoq pedali yordamida IBM kartalariga urish. Keyin kartalar toʻplami dastlabki avlod kompyuterlari tomonidan tahlil qilindi, ular magnit maydonlar orqali uch oʻlchamli yoʻllarni qayta tikladilar va zarrachalarning impulsi va energiyasini hisobladilar. Oʻz davri uchun juda murakkab boʻlgan kompyuter dasturlari, keyin hosil boʻlgan zarrachalarning energiyasini, massasini va qanysi zarra ekanligini baholash uchun maʼlum bir hodisa bilan bogʻliq iz maʼlumotlarini oʻrnatdi.

Toʻsatdan yuzlab yangi zarralar va qoʻzgʻaluvchan holatlar aniqlangan bu davr elementar zarralar fizikasida yangi davrni boshlab berdi. Luis Alvarez ushbu ishning koʻp qismini ilhomlantirgan va boshqargan, buning uchun u 1968-yilda fizika boʻyicha Nobel mukofotini olgan.

Bevalac

Bevatron 1971-yilda^[8] SuperHILAC chiziqli tezlatgichiga ogʻir ionlar uchun injektor sifatida qoʻshilganida yangi hayotga ega boʻldi^[9]. Kombinatsiya Albert Ghiorso tomonidan ishlab chiqilgan boʻlib, uni Bevalac deb nomlagan^[10]. U keng doiradagi barqaror yadrolarni relativistik energiyaga tezlashtirishi mumkin edi^[11]. Nihoyat 1993-yilda foydalanishdan chiqarilgan.

Bevatronning yakuni

Keyingi avlod tezlatgichlari „kuchli fokuslash“ dan foydalangan va ular ancha kichikroq diafragmalarni va ancha arzon magnitlarni talab qilgan. CERN PS (Proton Synchrotron, 1959) va Brookhaven National Laboratory AGS (Alternating Gradient Synchrotron, 1960) birinchi navbatdagi avlod mashinalari boʻlib, diafragma har ikki koʻndalang yoʻnalishda ham kichikroq kattalikka ega va 30 GeV proton energiyasiga etadi. Taqqoslash uchun, Katta adron kollayderidagi aylanma nurlar Bevatronga qaraganda ~11000 baravar yuqori energiyaga va juda yuqori intensivlikka ega boʻlib, 1 mm koʻndalang kesim darajali boʻshliq (teshik) bilan chegaralangan. Kesishgan toʻqnashuv hududlarida 16 mikrometrgacha fokuslangan, magnitlarining maydoni esa atigi besh baravar yuqori.

Bevatronni buzish 2009-yilda boshlangan va 2012 yil boshida yakunlangan ^[12]

Yana qarang

Alternativ gradient sinxrotron: 33 GeV kuchli fokusli sinxrotron, Bevatrondan keyingi qadam
Tevatron: Fermi Lab tezlatgichi, 1 TeV proton-antiproton kollayderi, AQShda qurilgan eng katta zarracha tezlatgichi (2011-yilda oʻz faoliyatini toʻxtatgan)

Manbalar

↑ UC Radiation Lab Document UCRL-3369, „Experiences with the BEVATRON“, E.J. Lofgren, 1956.
↑ „The History of Antimatter - From 1928 to 1995“. CERN. 2008-yil 1-iyunda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 24-may.
↑ Segrè Nobel Lecture, 1960
↑ Cork, Bruce; Lambertson, Glen R.; Piccioni, Oreste; Wenzel, William A. (15 November 1956). "Antineutrons Produced from Antiprotons in Charge-Exchange Collisions". Physical Review 104: 1193–1197. doi:10.1103/PhysRev.104.1193. https://archive.org/details/sim_physical-review_1956-11-15_104_4/page/1193.
↑ „The History of Antimatter - From 1928 to 1995“. CERN. 2008-yil 1-iyunda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 24-may.(The cited page is noted as "3 of 5". The heading on the cited page is "1954: power tools".)
↑ „E.J. Lofgren, 2005“. 2012-yil 2-martda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2010-yil 17-yanvar.
↑ „The Hydrogen Bubble Chamber and the Strange Resonances“. www.osti.gov.
↑ „Bevalac Had 40-Year Record of Historic Discoveries Goldhaber, J. (1992) Berkeley Lab Archive“. 2011-yil 14-mayda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2022-yil 4-avgust.
↑ Stock, Reinhard (2004). "Relativistic nucleus–nucleus collisions: from the BEVALAC to RHIC". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 30 (8): S633–S648. doi:10.1088/0954-3899/30/8/001.
↑ LBL 3835, „Accelerator Division Annual Report“, E.J.Lofgren, October 6, 1975
↑ Barale, J. (June 1975). "Performance of the Bevalac". IEEE Transactions on Nuclear Science 22 (3): 1672–1674. doi:10.1109/TNS.1975.4327963. Archived from the original on 2015-01-30. https://web.archive.org/web/20150130013135/https://accelconf.web.cern.ch/accelconf/p75/PDF/PAC1975_1672.PDF. Qaraldi: 2022-08-04. Bevatron]]
↑ Laraia, Michele. Advances and Innovations in Nuclear Decommissioning (en). Woodhead Publishing, 2017-06-12. ISBN 978-0-08-101239-0.

Havolalar

Bevatron tarixi (Wayback Machine saytida 2013-10-06 sanasida arxivlangan)
„Bevatron“ EJ Lofgrenning tarixiy retrospektiv hisobi; ajoyib erta suratlar.
Bevatron suratlari
Bevatronning yopilishi (Wayback Machine saytida 2022-05-09 sanasida arxivlangan)
Buzilishi rejalashtirilgan Bevatron binosi (Wayback Machine saytida 2013-12-03 sanasida arxivlangan) Archived
Tarixiy Atom Smasher vayronalarga va quvnoqlikka qisqardi
INSPIRE-HEP da LBL-Bevatron uchun rekord

[1] UC Radiation Lab Document UCRL-3369, „Experiences with the BEVATRON“, E.J. Lofgren, 1956.

[2] „The History of Antimatter - From 1928 to 1995“. CERN. 2008-yil 1-iyunda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 24-may.

[3] Segrè Nobel Lecture, 1960

[4] Cork, Bruce; Lambertson, Glen R.; Piccioni, Oreste; Wenzel, William A. (15 November 1956). "Antineutrons Produced from Antiprotons in Charge-Exchange Collisions". Physical Review 104: 1193–1197. doi:10.1103/PhysRev.104.1193. https://archive.org/details/sim_physical-review_1956-11-15_104_4/page/1193.

[:0-5] „The History of Antimatter - From 1928 to 1995“. CERN. 2008-yil 1-iyunda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2008-yil 24-may.(The cited page is noted as "3 of 5". The heading on the cited page is "1954: power tools".)

[6] „E.J. Lofgren, 2005“. 2012-yil 2-martda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2010-yil 17-yanvar.

[7] „The Hydrogen Bubble Chamber and the Strange Resonances“. www.osti.gov.

[8] „Bevalac Had 40-Year Record of Historic Discoveries Goldhaber, J. (1992) Berkeley Lab Archive“. 2011-yil 14-mayda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2022-yil 4-avgust.

[9] Stock, Reinhard (2004). "Relativistic nucleus–nucleus collisions: from the BEVALAC to RHIC". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 30 (8): S633–S648. doi:10.1088/0954-3899/30/8/001.

[10] LBL 3835, „Accelerator Division Annual Report“, E.J.Lofgren, October 6, 1975

[11] Barale, J. (June 1975). "Performance of the Bevalac". IEEE Transactions on Nuclear Science 22 (3): 1672–1674. doi:10.1109/TNS.1975.4327963. Archived from the original on 2015-01-30. https://web.archive.org/web/20150130013135/https://accelconf.web.cern.ch/accelconf/p75/PDF/PAC1975_1672.PDF. Qaraldi: 2022-08-04. Bevatron]]

[12] Laraia, Michele. Advances and Innovations in Nuclear Decommissioning (en). Woodhead Publishing, 2017-06-12. ISBN 978-0-08-101239-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]