Fizikai Szemle 1980. július [antikvár]

fizikai szemle AZ EÖTVÖS LORÁND FIZIKAI TÁRSULAT LAPJA Alaprtotta Eötvös Loránd 1891-ben Mathematikai és Physikai Lapok néven XXX. évfolyam 7. szám 1980. július A „VILÁGGYORSÍTÓ" Kiss Dezső Központi Fizikai Kutató intézet Extrém nagy energiák felé I. Gyorsító-panoráma Az anyag mélyebb, szubatomi szerkezetének megismerése régóta a tudományos kutatás középpontjában áll. Az ezzol foglalkozó tudományteriilet, a részecskefizika, egyre nagyobb és nagyol)!) energiájú gyorsítók felépítését igényli, liogy a részecskék mind több tulajdonságát tárhassuk fel, hogy mind mélyebben, közvetlenebbül és finomabban ismerjük meg esetleges szerkezetüket és a köztük ható erőket. A gyorsítási energia növelésének egyelőre nem látszik elvi akadálya. Az utóbbi mintegy 20 évben rohamosan nőtt a protongyorsítókkal elérhető maximális energia, arm' ezalatt az időszak alatt 10 GeV*-ről 400 GeV-re emelkedett, a közeljövőben pedig eljutunk a néhány TeV**-os energia tartományába. Ezt az impozáns, az ,,energiakrízis" ellenére is exponenciális ütemű fejlődést láthatjuk a címlapon. A címlapon feltüntetett gyorsítók valameny-nyien ún. rögzített céltárgyú gyorsítók: a felgyorsított protonokkal egy nagytömegű álló céltárgyat (target) bombázunk. Ilyenkor a bombázó energia nagy része az eltalált atommagok vagy nuldeonok meglökésére használódik el, csak a maradék, aránytalanul Ids rész fordítódik a számunkra érdekes — belső — gerjesztésre, azaz új részecskék keltésére, új jelenségek feltárására. Tekintsünk egy proton—proton ütközést, amelyikben egy p imjíulzusra és Í^lab = YHV -f c^'^ energiára felgyorsított proton egy álló {Mc' energiájú és 0 impulzusú) protonnal ütközik. A laboratóriumból szemlélve E = ®lab + -Síc^ a teljes energia, P = j) 0 = flile/c^ — MV a teljes impulzus. Üj részecskék keltésére nem használható az ütközés teljes energiája, hiszen az ütközés után keletkezett rendszernek is P impulzust kell hordoznia, tehát a keletkezett részecskéknek szaladniok kell: aljefektetett energia egy része ütközés után is szük- » 1 GeV = 1000 MeV = 10» eV »» 1 TeV = 1000 GeV = 10'= eV ségszerűen mozgási energia marad! Nézzük az ütközést a tömegközépponthoz kapcsolt koordinátarendszerből ! Innen nézve a rendszer teljes impulzusa Po = 0 (hi.szen ez értelmezi a tömegközépponti rendszert), a rendszer teljes energiája ®„ (ez mind új részecskék keltésére, akár azok nyugalmi energiájának fedezésére fordítódhat). Mi lesz a gyorsítóval megvalósított AY^b ¦i' részecskekel-tósre híisználliató kapcsolata? Ezt a relativisz-tikus mechanika azon összefüggése teszi kiszámíthatóvá, mely szerint energiából és impulzusból egy koordinátarendszertől független invariáns (az im-piilzus-négyesvektor négyzete) képezhető: Eg - c^Pl = invariáns = E' - c^P'. A fenti képleteket behelyettesítve El = - = (Slab + Mc^f - - MV), azaz = 2 Jíc2(Í!lab + M