Ziyosfera

Tevatron

 

Теватрон АҚШда , Иллинойс штатининг Батавиа шаҳридан шарқда жойлашган Ферми миллий тезлаткич лабораториясида (шунингдек, Фермилаб номи билан ҳам танилган) ҳалқасиомн заррачалар тезлатгичи (2011-йилгача фаол) бўлган ва Катта Адрон Коллайдеридан (ЛҲC) кейин қурилган иккинчи энг юқори энергия зарралари коллайдеридир. Теватрон 6,28 км (3,90 миля) ҳалқада протон ва антипротонларни 1 ТеВ энергиягача тезлатувчи синхротрон эди, шунинг учун унинг номи шу эди[1][2]. Теватрон 1983-йилда 120 миллион долларга қуриб битказилди ва 1983-2011-йиллардаги фаол йиллар давомида сезиларли модернизация инвестициялари амалга оширилди.

Теватроннинг асосий ютуғи 1995-йилда топ кварк — зарралар физикасининг стандарт модели томонидан башорат қилинган охирги фундаментал фермионнинг кашф этилиши эди. 2012-йил 2-июлда Фермилабдаги CДФ ва ДØ коллайдер тажриба гуруҳлари олимлари 2001-йилдан бери Теватрон коллайдеридан ҳосил бўлган 500 триллионга яқин тўқнашувлар таҳлили натижаларини эълон қилишди ва шубҳали Хиггс бозонининг мавжудлиги (Ишонч 99,8 %[3], кейинроқ 99,9 % га яхшиланди[4]) юқори эҳтимоллик билан эканлигини аниқладилар.

Теватрон 2011-йил 30-сентабрда бюджетни қисқартириш мақсадида[5] ва 2010-йил бошида иш бошлаган ва анча кучлироқ бўлган ЛҲC қуриб битказилганлиги сабабли ўз фаолиятини тўхтатди (режалаштирилган энергия ЛҲCда иккита 7 ТеВ эди, Теватрондаги 1 ТеВ га нисбатан анча юқори). Теватроннинг асосий ҳалқаси, эҳтимол, келажакдаги тажрибаларда қайта қўлланади ва унинг таркибий қисмлари бошқа заррача тезлатгичларига ўтказилиши мумкин[6].

Тарих

1968-йил 1-декабрда чизиқли тезлаткич (линаc) учун асослар очилди. Асосий тезлатгич корпусининг қурилиши 1969-йил 3-октабрда, НАЛ директори Роберт Р. Wилсон томонидан ернинг биринчи курак айлантирилганда бошланган. Бу 6.3 км га айланади айланаси Фермилабнинг асосий ҳалқаси[7].

Биринчи линаc 200 МеВ нурланиш 1970-йил 1-декабрда бошланган. Биринчи кучайтирувчи 8 ГеВ нур 1971-йил 20-майда ишлаб чиқарилган. 1971-йил 30-июнда протон нурлари биринчи марта Миллий тезлаткичлар лабораторияси тезлаткич тизими орқали бошқарилди. Нур фақат 7 ГеВ га тезлаштирилди. Ўшанда Боостер Аccелератор Линаcдан 200 МеВ протонларни олиб, уларнинг энергиясини 8 миллиард электрон волтга „кўтарган“. Кейин улар асосий тезлатгичга киритилди[7].

Ўша йили Асосий ҳалқа қуриб битказилишидан олдин, Wилсон 1971-йил 9-мартда Атом энергияси бўйича қўшма қўмитага ўта ўтказувчан магнитлар ёрдамида юқори энергияга эришиш мумкинлигини тасдиқлади. Шунингдек, у буни асосий ҳалқа билан бир хил туннел ёрдамида амалга ошириш мумкинлигини ва янги магнитлар асосий ҳалқанинг мавжуд магнитларига параллел равишда ишлайдиган бир хил жойларда ўрнатилишини таклиф қилди. Бу Теватрон лойиҳасининг бошланғич нуқтаси эди[8]. Теватрон 1973-1979-йиллар оралиғида тадқиқот ва ишлаб чиқиш босқичида эди, шу билан бирга Асосий ҳалқадаги тезлаштириш кучайтирилди[9].

Бир қатор муҳим босқичлар 1972-йил 22-январда 20 ГеВ га, 4-февралда 53 ГеВ га ва 11-февралда 100 ГеВ га кўтарилди. 1972-йил 1-мартда ўша пайтдаги НАЛ тезлаткич тизими биринчи марта протонлар нурини тезлаштирди. Унинг дизайн энергияси 200 ГеВ, 1973-йил охирига келиб, НАЛ тезлатгич тизими мунтазам равишда 300 ГеВ да ишлади[7].

1976-йил 14-майда Фермилаб ўзининг протонларини 500 ГеВ гача тезлата олди. Ушбу ютуқ 1000 ГеВ га тенг бўлган янги энергия шкаласини — тераэлектронволтни (ТеВ) жорий қилиш имкониятини берди. Ўша йилнинг 17-июнида Европа Супер Протон Синхротрон тезлаткичи (СПС) атиги 400 ГеВ бўлган дастлабки айланма протон нурига (тезлаштирувчи радиочастота кучига эга бўлмаган) эришди[10].

Анъанавий магнит асосий ҳалқа 1981-йилда унинг остига ўта ўтказувчан магнитларни ўрнатиш учун ёпилган. Асосий ҳалқа 2000-йилда асосий ҳалқадан ғарбий томонда асосий инжектор қуриб битказилгунга қадар Теватрон учун инжектор сифатида хизмат қилишда давом этди[11]. Ўша пайтда маълум бўлганидек, „Энергия дублёри“ ўзининг биринчи тезлаштирилган нурини — 512 ГеВ — 1983-йил 3-июлда ишлаб чиқарди[12].

Унинг дастлабки энергияси 800 ГеВ га тенг 1984-йил 16-февралда эришилган. 1986-йил 21-октябрда Теватронда тезлашув 900 ГеВ га оширилди, 1986-йил 30-ноябрда 1,8 ТеВ да биринчи протон-антипротон тўқнашувини таъминлади[13].

Асосий ҳалқани алмаштирган Асосий инжектор[14] 1993-йилдан олти йил давомида 290 миллион долларга қурилган энг муҳим қўшимча бўлди[15]. Теватрон коллайдери Рун ИИ 2001-йил 1-мартда ушбу обектни янгилаш муваффақиятли якунланганидан сўнг бошланди. Ўшандан бери нур 980 ГеВ энергияни этказиб беришга қодир эди[14].

Теватрон ўз фаолиятини 2011-йил 30-сентябрда тўхтатди. 2011-йил охирига келиб, CЕРНдаги Катта адрон коллайдери (ЛҲC) Теватронникидан деярли ўн баравар юқори ёрқинликка эришди (3,65 ×1033 см −2 с −1) ва нур энергияси 3,5 ТеВ га тенг ҳар бири (2010-йил 18-мартдан бери) Теватроннинг (0,98 ТеВ) имкониятларидан ~3,6 баравар кўп эди.

Механика

Тезлаштириш бир неча босқичда содир бўлди. Биринчи босқич 750 кВ кучланишли Cоcкcрофт-Wалтон пре-тезлатгичи бўлиб, у водород газини ионлаштирди ва мусбат кучланиш ёрдамида яратилган манфий ионларни тезлаштирди. Кейин ионлар 150 метр узунликдаги чизиқли тезлатгичга (линаc) ўтади, у ионларни 400 МеВ га тезлаштириш учун тебранувчи электр майдонларини ишлатди. Кейин ионлар электронларни олиб ташлаш учун углерод фолгасидан ўтказилади. Кейинги босқичда, зарядланган протонлар Боостерга жўнатилади[16].

Боостер кичик ҳалқасимон синхротрон бўлиб, унинг атрофида протонлар тахминан 8 ГеВ энергияга эга бўлиш учун 20 000 мартагача айланади. Боостердан заррачалар бир қатор вазифаларни бажариш учун 1999-йилда тугалланган асосий инжекторга юборилган. У протонларни 150 ГеВ гача тезлаштириши мумкин; антипротон яратиш учун 120 ГеВ протон ҳосил қилинади; антипротон энергиясини 150 ГеВ гача оширилади; ва Теватронга протон ёки антипротонларни киритилади. Антипротонлар Антипротон Манбаи томонидан ҳосил қилинган. 120 ГеВ протонлар никел нишони билан тўқнашиб, бир қатор заррачаларни, шу жумладан аккумулятор ҳалқасида тўпланиши ва сақланиши мумкин бўлган антипротонларни ҳосил қилади. Кейин ҳалқа антипротонларни асосий инжекторга ўтказиши мумкин эди.

Теватрон асосий инжектордан заррачаларни 980 ГеВгача тезлаштириши мумкин эди. Протонлар ва антипротонлар 1,96 ТеВ да тўқнашиш учун CДФ ва ДØ детекторларидаги йўлларни кесиб ўтиб, қарама-қарши йўналишда тезлашди. Заррачаларни йўлда ушлаб туриш учун Теватрон суюқ гелийда совутилган 774 та ниобий-титанли ўта ўтказувчан дипол магнитлардан фойдаланган, бу эса 4,2 тесла майдон кучига эга. Заррачалар тезлашгани сабабли майдон тахминан 20 сониядан кўпроқ тезликда ўсди. Нурни фокуслаш учун яна 240 НбТи қуадруполе магнит ишлатилган[17].

Теватроннинг дастлабки дизайн ёрқинлиги 1030 см−2 с−1 ни ташкил этди, аммо янгиланишлардан сўнг тезлаткич 4 ×1032 см−2 с −1 гача ёруғликни етказиб бера олди.

1993-йил 27-сентябрда Теватрон тезлатгичининг криоген совутиш тизими Америка механик муҳандислар жамияти томонидан Халқаро тарихий ёдгорлик деб номланди. Теватроннинг ўта ўтказувчан магнитларини криоген суюқ гелий билан таъминлаган тизим 1978-йилда қуриб битказилганидан кейин мавжуд бўлган энг катта паст ҳароратли тизим эди. У заррачалар нурини эгиб, фокуслаштирган магнитларнинг ғалтакларини ўта ўтказувчан ҳолатда ушлаб турди, шунда улар нормал ҳароратларда талаб қилинадиган қувватнинг атиги 1/3 қисмини истеъмол қилдилар[18].

Кашфиётлар

Теватрон назарий заррачалар физикаси томонидан башорат қилинган бир нечта субатомик зарралар мавжудлигини тасдиқлади ёки уларнинг мавжудлиги ҳақида таклифлар берди. 1995-йилда CДФ эксперименти ва ДØ тажрибаси ҳамкорлиги Топ кварк топилганлигини эълон қилди ва 2007-йилга келиб улар унинг массасини (172 ГеВ) деярли 1 % аниқликда ўлчадилар. 2006-йилда CДФ ҳамкорлиги Бс тебранишларининг биринчи ўлчови ва сигма барионларининг икки турини кузатиш ҳақида хабар берди[19]. 2007-йилда ДØ ва CДФ ҳамкорлиги „Каскад Б“ (Ξб−{\дисплайстйле \Хи_б^-}) Хи барённинг бевосита кузатуви ҳақида хабар берди[20]

2008-йил сентябр ойида ДØ ҳамкорлиги Ωб−{\дисплайстйле \Омега_б^-} „икки карра странге“ Омега (ўлчанган массаси кварк модели прогнозидан сезиларли даражада юқори бўлган) барион аниқланганлиги ҳақида хабар берди[21][22]. 2009-йил май ойида CДФ ҳамкорлиги ДØ экспериментида ишлатилганидан тахминан тўрт баравар каттароқ маълумотлар намунаси таҳлили асосида Ωб−{\дисплайстйле \Омега_б^-}ни қидириш бўйича ўз натижаларини эълон қилди.[23] CДФ тажрибасидан олинган масса ўлчовлари 6054.4±6.8 МеВ/c2 эди ва стандарт модел башоратларига жуда мос келади ва ДØ тажрибасидан илгари хабар қилинган қийматда ҳеч қандай сигнал кузатилмади. ДØ ва CДФ дан олинган иккита мос келмайдиган натижалар 111±18 МеВ/c2 га фарқ қилади ёки 6,2 стандарт оғиш билан. CДФ томонидан ўлчанган масса ва назарий кутиш ўртасидаги ажойиб келишув туфайли, бу CДФ томонидан кашф этилган заррача ҳақиқатан ҳам Ωб−{\дисплайстйле \Омега_б^-} эканлигини тасдиқлайди. ЛҲC тажрибаларининг янги маълумотлари яқин келажакда вазиятга ойдинлик киритиши кутилмоқда.

2012-йил 2-июлда, Катта адрон коллайдерида (ЛҲC) режалаштирилган эълондан икки кун олдин, CДФ ва ДØ ҳамкорлигидаги Теватрон коллайдери олимлари 2001-йилдан бери ишлаб чиқарилган 500 триллионга яқин тўқнашувлар таҳлили натижаларини эълон қилишди. Хиггс бозонининг мавжудлиги 115 дан 135 ГеВ гача бўлган ҳудудда массага эга эди[24][25]. Кузатилган белгиларнинг статистик аҳамияти 2,9 сигма эди, яъни бу хусусиятларга эга бўлган заррачалар мавжуд бўлмаганда, бу катталикдаги сигнал пайдо бўлишининг 550дан атиги 1 эҳтимоли бор эди. Теватрон маълумотларининг якуний таҳлили Хиггс зарраси мавжудлиги ҳақидаги саволни ҳал қилмади[26]. Катта адрон коллайдери олимлари 2012-йил 4-июлда мос равишда 125,3 ± 0,4 ГеВ (CМС)[27] ёки 126 ± 0,4 ГеВ (АТЛАС)[28] массаси билан аниқроқ ЛҲC натижаларини эълон қилганларидагина, у ерда эди. ЛҲC ва Теватрон томонидан ўтказилган изчил ўлчовлар орқали бу масса оралиғида Хиггс заррачаси мавжудлиги учун кучли далиллар топилди.

Яна қаранг

Манбалар

  1. ↑ „Аccелератор Ҳисторй—Маин Ринг“. Фермилаб Ҳисторй анд Арчивес Прожеcт. 2012-йил 9-майда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  2. ↑ Р. Р. Wилсон (1978). Тҳе Теватрон. Фермилаб. ФЕРМИЛАБ-ТМ-0763. ҳттп://лсс.фнал.гов/арчиве/тест-тм/0000/фермилаб-тм-0763.штмл. 
  3. ↑ „Теватрон сcиэнтисц анноунcе тҳеир финал ресулц он тҳе Ҳиггс партиcле“. Ферми Натионал Аccелератор Лабораторй (2012-йил 2-июл). Қаралди: 2012-йил 7-июл.
  4. ↑ „Теватрон эхперименц обсерве эвиденcе фор Ҳиггс-лике партиcле“. CЕРН (2012-йил 23-август). Қаралди: 2021-йил 21-апрел.
  5. ↑ Марк Алперт. „Футуре оф Топ У.С. Партиcле Пҳйсиcс Лаб ин Жеопардй“. Сcиэнтифиc Америcан (2011-йил 29-сентябр). Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  6. ↑ Wисниэwски, Рҳианна (2012-02-01). „Тҳе Теватрон'с проуд легаcй“. Сймметрй Магазине. Фермилаб/СЛАC.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 „Аccелератор Ҳисторй—Маин Ринг“. Фермилаб Ҳисторй анд Арчивес Прожеcт. 2012-йил 9-майда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  8. ↑ „Аccелератор Ҳисторй—Маин Ринг транситион то Энергй Доублер/Савер“. Фермилаб Ҳисторй анд Арчивес Прожеcт. 2012-йил 18-декабрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  9. ↑ Тҳе Фермилаб Теватрон Cрёгениc Cоолинг Сйстем. АСМЕ. 1993. ҳттп://www.асме.орг/гетмедиа/54536ааэ-9831-4а29-аабc-55б93беба1а4/169-Cрёгениc-Cоолинг-Сйстем-Фермилаб-Теватрон.аспх. Қаралди: 2015-08-12. Теватрон]]
  10. ↑ „Супер Протон Сйнчротрон маркс иц 25тҳ биртҳдай“. CЕРН cоуриэр (2011-йил 2-июл). 2011-йил 20-ноябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  11. ↑ „Аccелератор Ҳисторй—Маин Ринг транситион то Энергй Доублер/Савер“. Фермилаб Ҳисторй анд Арчивес Прожеcт. 2012-йил 18-декабрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  12. ↑ "1983—Тҳе Еар тҳе Теватрон Cаме то Лифе". Ферми Неwс 26 (15). 2003. ҳттп://www.фнал.гов/пуб/ферминеwс/ферминеwс03-11-01/п4.ҳтмл. 
  13. ↑ „Интераcтиве тимелине“. Фермилаб. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  14. ↑ 14,0 14,1 „Рун ИИ бегинс ат тҳе Теватрон“. CЕРН cоуриэр (2001-йил 30-апрел). 2010-йил 14-декабрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  15. ↑ „Маин Инжеcтор анд Реcйcлер Ринг Ҳисторй анд Публиc Информатион“. Фермилаб Маин Инжеcтор департмент. 2011-йил 15-октябрда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2012-йил 7-октябр.
  16. ↑ „Аccелераторс—Фермилаб'с Чаин оф Аccелераторс“. Фермилаб (2002-йил 15-январ). Қаралди: 2009-йил 2-декабр.
  17. ↑ Р. Р. Wилсон (1978). Тҳе Теватрон. Фермилаб. ФЕРМИЛАБ-ТМ-0763. ҳттп://лсс.фнал.гов/арчиве/тест-тм/0000/фермилаб-тм-0763.штмл. 
  18. ↑ Тҳе Фермилаб Теватрон Cрёгениc Cоолинг Сйстем. АСМЕ. 1993. ҳттп://www.асме.орг/гетмедиа/54536ааэ-9831-4а29-аабc-55б93беба1а4/169-Cрёгениc-Cоолинг-Сйстем-Фермилаб-Теватрон.аспх. Қаралди: 2015-08-12. Теватрон]]
  19. ↑ „Эхпериментерс ат Фермилаб дисcовер эхотиc релативес оф протонс анд неутронс“. Фермилаб (2006-йил 23-октябр). Қаралди: 2006-йил 23-октябр.
  20. ↑ „Баcк-то-Баcк б Барёнс ин Батавиа“. Фермилаб (2007-йил 25-июл). Қаралди: 2007-йил 25-июл.
  21. ↑ „Фермилаб пҳйсиcисц дисcовер "доублй странге" партиcле“. Фермилаб (2008-йил 3-сентябр). Қаралди: 2008-йил 4-сентябр.
  22. ↑ В. М. Абазов эт ал. (ДØ cоллаборатион) (2008). "Обсерватион оф тҳе доублй странге б барён Андоза:СубатомиcПартиcле/сймбол". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 101 (23): 231002. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.101.232002. ПМИД 19113541. 
  23. ↑ Т. Аалтонен эт ал. (CДФ Cоллаборатион) (2009). "Обсерватион оф тҳе Андоза:СубатомиcПартиcле/сймбол анд Меасуремент оф тҳе Пропертиэс оф тҳе Андоза:СубатомиcПартиcле/сймбол анд Андоза:СубатомиcПартиcле/сймбол". Пҳйсиcал Ревиэw Д 80 (7): 072003. дои:10.1103/ПҳйсРевД.80.072003. 
  24. ↑ „Упдатед Cомбинатион оф CДФ анд ДØ'с Сеарчес фор Стандард Модел Ҳиггс Босон Продуcтион wитҳ уп то 10.0 фб-1 оф Дата“. Теватрон Неw Пҳеномена & Ҳиггс Wоркинг Гроуп (2012-йил 1-июн). Қаралди: 2012-йил 2-август.
  25. ↑ Аалтонен, Т. эт ал. (Жулй 2012). "Эвиденcе фор а партиcле продуcед ин ассоcиатион wитҳ wеак босонс анд деcайинг то а боттом-антиботтом қуарк паир ин Ҳиггс босон сеарчес ат тҳе Теватрон". Пҳйсиcал Ревиэw Леттерс 109 (7): 071804. дои:10.1103/ПҳйсРевЛетт.109.071804. ПМИД 23006359. ҳттп://тевнпҳwг.фнал.гов/ресулц/Ҳиггс_бб_Суммер_12/индех.ҳтмл. Қаралди: Аугуст 2, 2012. Теватрон]]
  26. ↑ „Теватрон сcиэнтисц анноунcе тҳеир финал ресулц он тҳе Ҳиггс партиcле“. Ферми Натионал Аccелератор Лабораторй (2012-йил 2-июл). Қаралди: 2012-йил 7-июл.
  27. ↑ CМС cоллаборатион (31 Жулй 2012). "Обсерватион оф а неw босон ат а масс оф 125 ГеВ wитҳ тҳе CМС эхперимент ат тҳе ЛҲC". Пҳйсиcс Леттерс Б 716 (2012): 30–61. дои:10.1016/ж.пҳйслетб.2012.08.021. 
  28. ↑ АТЛАС cоллаборатион (31 Жулй 2012). "Обсерватион оф а Неw Партиcле ин тҳе Сеарч фор тҳе Стандард Модел Ҳиггс Босон wитҳ тҳе АТЛАС Детеcтор ат тҳе ЛҲC". Пҳйсиcс Леттерс Б 716 (2012): 1–29. дои:10.1016/ж.пҳйслетб.2012.08.020. 

Адабиётлар

Ҳаволалар

"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Tevatron" dan olindi