Светимость ускорителя (Vfymnbkvm, rvtkjnmylx)
Свети́мость — в экспериментальной физике элементарных частиц, параметр ускорителя, характеризующий интенсивность столкновения частиц пучка с частицами фиксированной мишени (или интенсивность столкновения частиц двух встречных пучков в случае коллайдеров). Светимость L измеряется в количестве частиц на единицу площади за единицу времени (размерность см−2·с−1 в СГС, м−2·с−1 в СИ, часто используются также внесистемные единицы барн−1·с−1). При умножении сечения σр какой-либо реакции на светимость получается средняя частота протекания этой реакции на данном коллайдере .
Связанная величина — интегральная светимость Li, представляющая собой интеграл по времени от светимости за время эксперимента:
Интегральная светимость является мерой количества данных, накопленных за время ускорительного эксперимента или цикла экспериментальных измерений. Она выражается в обратных единицах площади (см−2, м−2 или чаще в обратных барнах, обратных микробарнах, обратных фемтобарнах и т. д.) и имеет физический смысл среднего количества частиц пучка, прошедших через единицу площади мишени (или через единицу площади поперечного сечения встречного пучка) в области взаимодействия за время измерений. Не следует путать интегральную светимость ускорителя с интегральной светимостью астрономического источника (энергией, излучаемой источником за единицу времени во всём диапазоне частот).
Светимость Большого адронного коллайдера во время первых недель работы пробега была не более 1029 протонов/(см2·с), но она продолжала постоянно повышаться, пока в 2017 году не было достигнуто целевое значение светимости в 2,1⋅1034 протонов/(см2·с), что по порядку величины соответствует светимостям BaBar (SLAC, США) и Belle (KEK, Япония). Коллайдеру KEKB на 2017 год принадлежал мировой рекорд светимости для ускорителей с встречными пучками — 2,11⋅1034 см−2·с−1[1], на 2020 год он (в варианте SuperKEKB) достиг нового рекордного значения 2,4⋅1034 см−2·с−1[2], а 8 июня 2022 на нём достигнута светимость 4,65⋅1034 см−2·с−1[3].
Ниже представлено несколько примеров светимости конкретных действующих и планируемых ускорителей[4]:
| Коллайдер | Взаимодействующие частицы | L (см−2·с−1) |
|---|---|---|
| SPS | p + p | 6,0⋅1030 |
| Tevatron[5] | p + p | 4,0⋅1032 |
| HERA | p + e+ | 4,0⋅1031 |
| LEP | e− + e+ | 1,0⋅1032 |
| PEP | e− + e+ | 3,0⋅1033 |
| KEKB[6] | e− + e+ | 2,1⋅1034 |
| SuperKEKB[3] | e− + e+ | 4,65⋅1034 |
| SuperKEKB (план)[3] | e− + e+ | 8⋅1035 |
| LHC[7] | p + p | 2,1⋅1034 |
| LHC[8] | p + Pb | 8,5⋅1029 |
| LHC[8] | Pb + Pb | 6,1⋅1027 |
| HL-LHC[9] | p + p | 5,0⋅1034 |
Примечания
[править | править код]- ↑ Понятов А. Детектор асимметрии будет искать Новую физику // Наука и жизнь. — 2017. — № 5. — С. 4—7.
- ↑ "SuperKEKB collider achieves the world's highest luminosity". 26 June 2020.
- ↑ 1 2 3 SuperKEKB Project : Machine parameters.
- ↑ Herr W., Muratori B. Concept of luminosity // CERN Accelerator School: Intermediate Course on Accelerator Physics, Zeuthen, Germany, 15-26 Sep 2003 (англ.) / Ed. D. Brandt. — CERN, 2006. — P. 361–378. — ISBN 978-92-9083-267-6. — doi:10.5170/CERN-2006-002.
- ↑ Tevatron sets new initial luminosity records, Fermilab Today news archive
- ↑ Abe T. et al. Achievements of KEKB (англ.) // Prog. Theor. Exp. Phys.. — 2013. — Vol. 2013, iss. 3. — P. 03A001-1—03A001-18. — doi:10.1093/ptep/pts102. — .
- ↑ LHC Report: The LHC is full!
- ↑ 1 2 Heavy-Ion Operation of HL-LHC!
- ↑ High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC): Technical design report (англ.). — CERN, 2020. — Vol. 10. — ISBN 978-92-9083-587-5. — doi:10.23731/CYRM-2020-0010.