고정 대상 실험

Fixed-target experiment
러더포드 금박 실험의 다이어그램.

입자물리학에서 고정된 목표물 실험은 가속된 입자의 빔이 정지된 목표물과 충돌하는 실험이다.움직이는 빔(발사체라고도 함)은 전자나 양성자와 같은 하전 입자로 구성되며 상대론적 속도로 가속됩니다.고정 대상은 고체 블록 또는 액체 [1][2]또는 기체 매체일 수 있습니다.이러한 실험은 두 개의 움직이는 입자 빔이 가속되어 충돌하는 충돌기 형태의 실험과는 다릅니다.1908년에서 1913년 사이에 행해진 유명한 러더포드 금박 실험은 알파 입자가 얇은 [1][3][4]금박을 목표로 한 최초의 고정 표적 실험 중 하나였다.

설명.

고정 대상 실험의 에너지는 동일한 [5][6]에너지의 이중 빔을 사용하는 충돌기의 에너지보다 4배 작습니다.두 빔의 충돌기 실험에서 더 많은 에너지가 새로운 입자를 생성하는 데 사용되지만, 고정된 대상 케이스에서는 새로 생성된 입자에 속도를 주는 데 많은 에너지가 소비됩니다.이는 고정 [3][7]목표 실험이 실험의 에너지 척도를 증가시키는 데 도움이 되지 않는다는 것을 의미합니다.또한 타깃 선원은 스트라이크 횟수에 따라 마모되며 일반적으로 정기적인 교체가 필요합니다.현재의 고정 목표물 실험은 내성이 높은 재료를 사용하려고 하지만 손상을 완전히 [8]피할 수 없다.

고정 목표값 실험은 더 높은 밝기(교호작용 비율)[5][9]를 필요로 하는 실험에 유의한 이점이 있습니다.CERN에서 대형 강입자 충돌기(LHC)의 향후 업그레이드 버전인 고광도 대형 강입자 충돌기는 약 × 35 - - 1 (\5\times 10cm^{-[10]의 총 통합 광도를 달성합니다.약 × m - - ({ 10[3][11]의 밝기 척도는 이미 페르밀라브의 Leon Leaderman이 이끄는 E288에서와 같은 오래된 고정 표적 실험에 의해 접근되었다.고정 대상 실험의 또 다른 장점은 충돌 [5]가속기에 비해 제작이 쉽고 저렴하다는 것입니다.

실험 시설

슈퍼 프로톤 싱크로트론(SPS)에서 정지된 베릴륨 표적으로 고에너지 양성자를 발사하는 CERN의 NA62 실험 영역.

원자의 질량과 양전하가 작은 핵에 집중된다는 것을 발견하게 된 러더퍼드의 금박 실험은 아마도 최초의 고정 표적 실험이었을 것이다.20세기 후반에는 CERN의 슈퍼 프로톤 싱크로트론(SPS)과 페르밀랍의 테바트론과 같은 입자 및 핵물리학 시설이 등장했는데, 이 곳에서 다수의 고정 목표물 실험이 새로운 발견으로 이어졌다.Tevatron에서는 1983년부터 [12]2000년까지 43회의 고정 대상 실험이 실시되었습니다.반면 양성자와 SPS의 다른 빔은 NA61/SHINE 및 COMPASS 협업과 같은 고정 표적 실험에 여전히 사용된다.AFTER@LHC라고 불리는 LHC의 고정 목표 시설도 [13][14]계획 중이다.

고정 대상 실험에서의 물리학

편광된 표적을 향해 뮤온과 파이온을 발사하는 CERN의 나침반 실험 영역.

고정 대상 실험은 주로 희귀 과정의 집중적인 연구, 높은 비요켄 x에서의 역학, 회절 물리학, 스핀 상관 및 수많은 핵 [13][14]현상에 대해 구현된다.

페르미랍의 테바트론 시설에서의 실험은 양자 색역학 이론의 이론적 예측 테스트, 양성자, 중성자, 중간자 구조 연구, 매력과 바닥과 같은 무거운 쿼크 연구 등 광범위한 물리학 분야를 다루었다.CP 대칭 테스트에 대해 몇 가지 실험을 했습니다.고정 표적 설정에서 [12][15]생성된 하이포론과 중성미자를 연구한 공동작업은 거의 없었다.

SPS의 NA61/SHINE은 [16]구속의 시작과 관련된 강한 상호작용 물질과 물리학의 상전이를 연구하고 있다.나침반 실험은 강입자의 [17]구조를 조사한다.

AFTER@LHC는 고정 대상 [13]시설을 사용하여 양성자와 중성자 내부의 글루온과 쿼크 분포에 대한 연구를 목표로 한다.W와 Z의 보손도 관측할 수 있습니다.[18]드렐-얀 쌍의 생산과 쿼코늄에 대한 관찰과 연구도 [14]검토되고 있다.

따라서 고정 대상 실험에서 극단적이고 희귀한 물리학을 탐구하는 데 사용할 수 있는 옵션의 수는 많습니다.

「 」를 참조해 주세요.

외부 링크

레퍼런스

  1. ^ a b "The Particle Adventure How do we experiment with tiny particles? Fixed-target experiments". particleadventure.org. Retrieved 2021-07-16.
  2. ^ "Detectors, Fixed-Target Encyclopedia.com". encyclopedia.com. Retrieved 2021-07-16.
  3. ^ a b c "Fixed-target physics". ed.fnal.gov. Retrieved 2021-07-16.
  4. ^ "Fixed target, striking physics". CERN Courier. 2019-03-11. Retrieved 2021-07-21.
  5. ^ a b c "Fixed Target vs Collider Experiments (with discussion) Matt Evans". mtdevans.com. Retrieved 2021-07-22.
  6. ^ Lincoln, Don (2013-08-02). "Fixed-target vs. collider". News. Retrieved 2021-07-20.
  7. ^ "Fixed Target and Colliding Beam Accelerators". www.hep.ucl.ac.uk. Retrieved 2021-07-22.
  8. ^ Lawhun, Sarah. "Right on target". symmetry magazine. Retrieved 2021-07-22.
  9. ^ https://edu.itp.phys.ethz.ch/hs10/ppp1/PPP1_4.pdf[베어 URL PDF]
  10. ^ Brodsky, S.J.; Fleuret, F.; Hadjidakis, C.; Lansberg, J.P. (2013-01-01). "Physics opportunities of a fixed-target experiment using LHC beams". Physics Reports. 522 (4): 239–255. arXiv:1202.6585. Bibcode:2013PhR...522..239B. doi:10.1016/j.physrep.2012.10.001. ISSN 0370-1573. S2CID 53312294.
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  12. ^ a b Loginov, Andrey Borisovich (2006). Search for anomalous production of events with a high energy lepton and photon at the Tevatron (Thesis). arXiv:hep-ex/0703011. doi:10.2172/900361. OSTI 900361.
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  16. ^ Küchler, D.; O’Neil, M.; Scrivens, R.; Thomae, R. (February 2014). "Preparation of a primary argon beam for the CERN fixed target physics". Review of Scientific Instruments. 85 (2): 02A954. Bibcode:2014RScI...85bA954K. doi:10.1063/1.4854275. ISSN 0034-6748. PMID 24593533.
  17. ^ "Experiments CERN". home.cern. Retrieved 2021-07-24.
  18. ^ Brodsky, S.J.; Fleuret, F.; Hadjidakis, C.; Lansberg, J.P. (January 2013). "Physics opportunities of a fixed-target experiment using LHC beams". Physics Reports. 522 (4): 239–255. arXiv:1202.6585. Bibcode:2013PhR...522..239B. doi:10.1016/j.physrep.2012.10.001. S2CID 53312294.