Mavzusidagi bitiruv malakaviy ishi

5.2. Bir-biriga qarama-qarshi yo’naltirilgan zarrachalar oqimiga asoslangan kollayderlar

Kollayderlarning ishga tushishi 1960-yillarga to’g’ri keladi. Bu usulning ma’nosini tushunish uchun quyidagi masalaga to’xtalib o’tamiz. Bir xil massali zarrachani ikki xil usul bilan tezlashtiraylik. Masalan, proton zarrachasi uchun ko’rib o’taylik.

1. 
   Proton zarrachasi E_r energiyagacha tezlashtirildi va qo’zg’almas nishonga kelib urildi. Massalar markazi sistemasida protonning kinetik energiyasi quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi:
   

T=E_ts.m.s.- 2Mc²=_{ } , (5.2)

bu yerda E=E_p + Mc² va R- ikkita protonning to’liq energiyasi va impulslari. Mc²- protonning tinchlikdagi massasi, 933 MeV ga teng.

Bu holda E Mc² bo’lganligi uchun protonning tinchlikdagi energiyasini hisobga olmasa ham bo’ladi. 3.2-ifodadan shunday natija kelib chiqadiki, protonni 200 GeV energiyagacha tezlashtirilsa, protonning olgan kinetik energiyasi ~19 GeV ga teng bo’ladi. Faqat shu energiya yangi zarrachalarni hosil qilishga sarflanadi. Qolgan energiya tinch turgan proton va massalar markazi sistemasining harakatiga sarflanadi;

2. 
   Ikkita proton zarrachalari bir hil energiyagacha tezlashtirilib bir-biriga qarab yo’naltirilgan holatini ko’rib o’tamiz. Bunda massalar markazi sistemasi tinch holatda bo’ladi va ikkita protonning yig’indi kinetik energiyasi T=2E_p - 2Mc² 2E_p ga teng bo’ladi. Kollayderda olingan energiyani ushbu ifoda orqali topish mumkin:
   

_{ } (5.3)

Kollayderda 200 GeV ta’sirlashish energiyasini olish uchun energiyalari 100 GeV dan bo’lgan proton zarrachalarini bir-biriga qarama-qarshi yo’naltirish kerak bo’ladi. Agar proton qo’zg’almas nishonga yo’naltirilgan bo’lsa, 200 GeV ta’sirlashish energiyasini olish uchun protonning energiyasi 20000 GeV bo’lishi lozim. Bundan tashqari o’tao’tkazuvchan magnitlar ishlatilgan taqdirda ham tezlatkich o’lchamining diametri 25 km dan katta bo’ladi.

Odatda kollayderlar sinxrotron bo’lib, halqasimon tezlatkichlar hisoblanadi. Unda bir-biriga yo’naltirilgan zarrachalar tezlashtiriladi va yig’iladi. Harakat traektoriyasi to’g’ri chiziqdan iborat bo’lgan joylarda zarrachalar bir biri bilan to’qnashadi va turli jarayonlarni sodir etadi. SHu joylarning atroflariga detektorlar joylashtiriladi. Detektorlardan olingan signallar analiz qiluvchi moslamalarga uzatiladi.