• 大型正負電子對撞機

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    大型正負電子對撞機

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    大型正負電子對撞機(LEP)是xxx的一個粒子加速器有史以來建造。它建在歐洲核子研究中心,多國家中心附近核和粒子物理研究日內瓦,瑞士。

    大型正負電子對撞機使電子與能量達到209GeV的正電子發生碰撞。這是一個周長為27公里的圓形對撞機,建在地下約100m(300英尺)的隧道中,穿過瑞士和法國。大型正負電子對撞機從1989年一直使用到2000年。2001年左右它被拆除,為重新使用LEP隧道的大型強子對撞機讓路。迄今為止,LEP是有史以來xxx大的輕子加速器。

    對撞機背景

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    大型正負電子對撞機是一個圓形輕子對撞機——有史以來xxx大的。就上下文而言,現代對撞機通常可以根據它們的形狀(圓形或線性)以及它們加速和碰撞的粒子類型(輕子或強子)進行分類。輕子是點粒子并且相對較輕。因為它們是點粒子,所以它們的碰撞是干凈的并且適合精確測量;然而,由于它們很輕,碰撞無法達到與較重粒子相同的能量。強子是復合粒子(由夸克組成)并且相對較重;例如,質子的質量是電子的2000倍。由于它們的質量更高,它們可以被加速到更高的能量,這是直接觀察當前接受的理論無法預測的新粒子或相互作用的關鍵。然而,強子碰撞非常混亂(例如,通常有許多不相關的軌跡,并且確定碰撞的能量并不簡單),因此分析起來更具挑戰性,并且不太適合精確測量。

    對撞機的形狀也很重要。高能物理對撞機將粒子收集成束,然后將這些束碰撞在一起。然而,每束中只有很小一部分粒子實際發生碰撞。在圓形對撞機中,這些束以相反的方向圍繞大致圓形運動,因此可以一遍又一遍地碰撞。這實現了高碰撞率并促進了大量數據的收集,這對于精確測量或觀察非常罕見的衰變很重要。然而,由于同步加速器輻射的損失,束的能量受到限制.在線性對撞機中,粒子沿直線運動,因此不會受到同步輻射的影響,但束不能重復使用,因此收集大量數據更具挑戰性。

    作為圓形輕子對撞機,大型正負電子對撞機非常適合在以前無法實現的能量下精確測量電弱相互作用。

    大型正負電子對撞機的歷史

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    當大型正負電子對撞機于1989年8月開始運行時,它將電子和正電子的總能量分別加速到45GeV,從而能夠產生質量為91GeV的Z玻色子。加速器后來升級,以生產一對質量為80GeV的W玻色子。LEP對撞機能量最終在2000年底達到209GeV。在洛倫茲因子(=粒子能量/靜止質量=[104.5GeV/0.511MeV])超過200,000時,LEP仍然保持粒子加速器速度記錄,非常接近光速的極限。2000年底,LEP被關閉,然后被拆除,以便在隧道中騰出空間建造大型強子對撞機(大型強子對撞機)。

    操作

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    大型正負電子對撞機由歐洲核子研究中心的加速器復合體提供的電子和正電子饋送。這些粒子由LEP預噴射器產生并最初加速,并通過質子同步加速器和超級質子同步加速器進一步加速到接近光速。從那里,他們被注入LEP環。

    大型正負電子對撞機

    正如在所有環對撞機,所述LEP的環由許多的磁鐵這迫使帶電粒子成圓形軌跡(以便他們留在環內),RF加速器,其加速與顆粒的射頻波,和四極聚焦粒子束(即保持粒子在一起)。加速器的功能是增加粒子的能量,以便在粒子碰撞時產生重粒子。當粒子被加速到xxx能量(并聚焦到所謂的束)時,一個電子和一個正電子束在探測器的一個碰撞點相互碰撞。當一個電子和一個正電子碰撞時,它們會湮滅成一個虛粒子,一個光子或一個Z玻色子。虛擬粒子幾乎立即衰變成其他基本粒子,然后被巨大的粒子探測器探測到。

    探測器

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    大型正負電子對撞機有四個探測器,圍繞地下大廳內的四個碰撞點建造。每個都有一個小房子的大小,能夠通過它們的能量、動量電荷來記錄粒子,從而使物理學家能夠推斷出發生的粒子反應和所涉及的基本粒子。通過對這些數據進行統計分析,可以獲得有關基本粒子物理學的知識。大型正負電子對撞機的四個探測器分別稱為Aleph、Delphi、Opal和L3。它們以不同的方式構建以進行補充實驗。

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    詞條目錄
    1. 大型正負電子對撞機
    2. 對撞機背景
    3. 大型正負電子對撞機的歷史
    4. 操作
    5. 探測器

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