Физические ограничения на количество частиц на сгусток коллайдера

В настоящее время коллайдеры работают примерно ∼ 10 11 частиц на сталкивающийся сгусток. Недавно LHC увеличил это число до 10 13 . Я хотел бы знать, существуют ли в принципе физические ограничения, которые могут запрещать большее количество частиц в сгустке. Например, очень высокие значения, такие как ∼ 10 19 мыслимо?

В какой-то момент космический заряд начинает иметь большое значение.
Я не читал это, но он должен ответить на ваш вопрос и иметь ссылки, которые будут espace.cern.ch/acc-tec-sector/Chamonix/Chamx2011/papers/…
Предел скорее инженерный, чем фундаментальный. По крайней мере, я всегда могу разработать ускоритель с большей длиной волны и более толстой трубкой.
Когда БАК использовал размер сгустка 10^13???

Ответы (2)

Неустойчивость пучка, вызванная коллективными эффектами

С точки зрения динамики пучка мы довольно скоро сталкиваемся с неустойчивостями, обусловленными коллективными эффектами. Наиболее важными из них, в случае одиночного сгустка, являются взаимодействие пучок-луч, которое происходит, когда два сгустка пересекают друг друга, зондируя собственные поля, и кильватерные поля/импедансные/токи изображения, которые возбуждают частицы, находящиеся в хвосте. (поминки) связки.

введите описание изображения здесь

В LHC электроны, испускаемые трубкой луча и накапливающиеся вокруг луча (электронное облако), часто являются ограничивающим фактором, особенно при работе с длинными последовательностями сгустков, но если у нас есть только один интенсивный сгусток, меня больше беспокоит вышеупомянутые эффекты.

Другие аспекты масштабирования с плотностью заряда

Если предположить, что нам удастся получить стабильный луч, у нас появится второй набор проблем, связанных с качеством и сроком службы пучка. Например, если у вас есть синхротронное излучение от лучей, вы можете просто излучать слишком много энергии и нагревать магниты. Другим примером является время жизни Тушека, которое определяется упругим рассеянием частиц вне пучка в результате движения внутри сгустка. Это зависит от плотности заряда, поэтому сильно заряженный сгусток может просто выбросить слишком много частиц.

введите описание изображения здесь

Детектор фона и наложения

Наконец, даже если нам удастся преодолеть все предыдущие аспекты, создав действительно выдающийся ускоритель, детектор все равно может не справиться с чрезмерным фоном или потоком данных. Если мы ограничимся зарядом одного сгустка, предел в настоящее время определяется нагромождением: мы просто получаем слишком много столкновений на пересечение сгустка, чтобы быть в состоянии их распутать.

введите описание изображения здесь

Интересно отметить, что увеличение светимости LHC (HL-LHC), запланированное на ближайшие годы, выделяет одинаковое количество ресурсов как на улучшение ускорителя, так и на улучшение детекторов.

Спасибо вам за разъяснение. Я понимаю, что огромные размеры пакетов, такие как 10 ^ 19, невозможно реализовать, верно?
@mrf1g12 Уже 10 13 частицы, о которых вы упомянули, достигаются только во многих сгустках на БАК. 10 19 это цифра, более подходящая для экспериментов по физике плазмы, которые все еще являются своего рода ускорителями, но при довольно низкой энергии и довольно хаотичны.

В качестве начального введения в предмет можно начать с лекции CERN Accelerator School 2014 « Введение в ускорители частиц и их ограничения» .

Что касается фактических ограничений LHC и следующих обозримых ускорителей частиц, стоит прочитать Стратегии по физике высоких энергий и будущие крупномасштабные проекты . В этой статье последний раздел также посвящен ультимативному ускорителю :)

Физические ограничения на количество частиц на сгусток коллайдера
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v