限制级佣兵 27章:地球科学家的虚拟玩具对撞机

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27章:地球科学家的虚拟玩具对撞机（2/4）

一般需要积累几十或上千个束团，才能达到对撞所需的强度。电子同步加器的束流团的积累是依靠同步辐射来完成的，同步辐射虽然使同步加器的能量难于进一步提高，但却使得电子束的横向及纵向的尺寸在加过程中大大收缩，即密度大大提高，利用这一特性就可以积累一股很强的电子束流。质子却没有这种特性，这就需要用动量积累过程来得到强流质子束。积累以后，对撞机还可以将注入其中的高能粒子进一步加到更高的能量，对撞机的这一作用与普通的同步加器完全一样，粒子的能量是由安置在圆环上的高频加腔供给的，在整个加过程中，对撞机的磁场逐渐上升，高频腔的频率也被严格控制得与被加粒子的回旋频率一样或成整数倍，从而使粒子不断地被加到更高能量。当粒子被加到预定能量后，对撞机的磁场就被维持在相应的恒定值上，粒子束就在环形真空室中不断地回旋，两束并在对撞区域内某点生对撞。这时布置在对撞区周围的测量仪器,就可对碰撞时生的事例不断地进行测量,剩下的没有起反应的粒子将继续在环里回旋运动，等到下一次到达对撞区时再度生对撞。一直到束流的强度降低到不能再作物理实验为止，这时两股束流的寿命也就中止了。束流的寿命一般可达几小时或几十小时，所以作为注入器的高能加器只有在积累过程中才把粒子束流提供给对撞机，而在对撞的过程中，还可供轰击静止靶的物理实验用。为了增加对撞的几率（即提高对撞机的亮度）,7年代初期,出现了在对撞区中插入一种特殊的称为低包络插入节的聚焦结构，使束流在对撞点的横截面受到强烈的压缩，从而使对撞点的束流密度大大增加。由于采用了这种结构，使7年代建造的对撞机的亮度比以前提高了一两个数量级。另外，为了尽可能的延长束流的寿命，对撞机环内的真空度平均不得低于1－8～1－9rr,尤其是在对撞区附近。为了减少物理实验的本底，即为了保证使束流与束流生对撞的几率大大过束流与残余气体相撞的几率，真空度应维持在1－1～1－11rr左右。所以大体积高真空这一技术也随着对撞机的展而展起来了。

对撞机的主要类型

电子－正电子对撞机1、电子－正电子对撞机又称正负电子对撞机，由于正负电子的电荷相反，所以这种对撞机只要建立一个环就可以了。相应的造价就比较低，目前世界上已建成的对撞机大部分是属于这一类的。

但是，由于电子回旋时引起的同步辐射损失，使这种对撞机能量的进一步提高生了困难，因为同步辐射功率与电子的能量二次方成正比，且与回旋半径的平方成反比，为了减少辐射损失，一般高能量的电子对撞机均采用大半径方案，即采用只有几千高斯的低磁场来控制电子的运动，即使如此，目前电子对撞机的最高能量仍然受到很大的限制，例如,1gv的电子在曲率半径为1的对撞机中运动时,每圈的辐射损失约为1v，如果对撞机中的回旋电流为1a，要补偿这束电子流的辐射损失，就需要平均功率为1的高频功率。假如正电子流也为1a，则总的平均功率为，由此可见，对撞机中高加频系统的功率绝大部分是用来补偿这一同步辐射损失的。

辐射特性虽然给电子能量的进一步提高带来了困难，但也有一定的好处，这是因为电子或正电子注入对撞机后，由于电子的辐射损失，使电子截面受到强烈的压缩，电子很快集中到一个很小的区域中，其余的空间可以用来容纳再一次注入的电子，这样使积累过程简化，而且允许采用较低能量的注入器，通常采用直线加器，也有采用电子同步加器的。

这种对撞机中所需的正电子是由能量为几十兆电子伏以上的电子打靶后产生的，为了得到尽可能强的正电子束，往往需要建造一台低能量的强流电子直线加器。另外产生出来的正电子束尚需再度注入到注入器中，与电子一起
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