Hızlandırıcılar

Çok küçüklerin aranması, çok yüksek enerjiler gerektirir. Elektrozayıf birleştirme için gereken keşifler, var olan parçacık hızlandırıcılar neslinde erişilebilen enerjilerin üst ucuna yakındı. Yüksek enerji parçacık fiziği deneysel araştırmaları, şu anda nispeten az sayıdaki birkaç yerde yoğunlaşmıştır.

Bu büyük hızlandırıcı tesisleri, çeşitli hızlandırma cihazları ve gelişmiş algıç (dedektör) dizileri kullanarak, yüksek enerjili saçılma olaylarının sonuçlarının çözümlenmesine olanak tanır.

Dizin

Parçacık kavramları

Temel parçacıkların aranması

 

HiperFizik***** Kuantum Fiziği

R Nave

Geri Dön





Fermilab

Chicago yakınlarındaki Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuarı, 1 TeV’e ulaşmak üzere tasarlanan en güçlü proton-antiproton çarpıştırıcısına sahiptir. Görünüşe göre, kuarkların sonuncusu olan üst kuark için kanıt üretme gücündeki şu anda (2001 yılında) var olan tek tesistir.

Ana Halkadan katrilyonluk demetler hâlinde çıkan protonlar, antiproton oluşturmak için metal bir hedefe çarptırılır. 10 milyar kadar üretilir ve biriktirici (akümülatör) adı verilen bir üçgen mıknatıs dizisinin içine aktarılır. Biriken antiproton öbeği yeterli miktara ulaşınca, Tevatrona gönderilirler. Her bir parçacık tipinden altı demet, her bir demet 2 ft uzunluğunda ve kurşun kalemden daha ince olmak üzere, halka çevresinde ters yönlerde hızlandırılarak, algıçta çarpıştırılır (Trefil, Discover Dec89, p56).

Fermilab tesisi, bir proton sinkrotron hızlandırıcı olan Ana Ateşleyici’ye ev sahipliği yapar. Onun altında aynı tünelde bir başka sinkrotron daha vardır; enerjiyi 1 TeV’e yükselten Tevatron adlı süper-iletken bir manyetik halka. Bir de 1,8 TeV civarında çarpışma enerjilerine ulaşan antiproton depolama halkası vardır.

Ana Ateşleyici’ye girmeden önce protonlar bir Cockroft-Walton hızlandırıcısı tarafından 750 keV civarına hızlandırılır; ardından bir çizgisel (lineer) hızlandırıcı tarafından 400 MeV civarına hızlandırılır. Nispeten küçük bir yükseltici hızlandırıcı tarafından 8 GeV’e çıkarılırlar ve sonra da Ana Ateşleyici tarafından 150 GeV’e kadar hızlandırılırlar.

Tevatron ile ilişkili olan iki büyük algıç tesisi bulunur: Çarpıştırıcı algıç tesisi ve D0 algıç tesisi.

Fermilab’ta yapılan bazı keşifler:

Upsilon mezonu

Cazibeli kuark

Üst kuark

 

Dizin

Parçacık kavramları

Temel parçacıkların aranması


Fermilab

 

HiperFizik***** Kuantum Fiziği

R Nave

Geri Dön










Fermilab'daki Yükseltici ve Ana Ateşleyici

Fermilab’ın hızlandırıcılar zincirinin bir parçası olarak, yükseltici ve ana ateşleyici, parçacıkları Tevatron’a ateşlemeden önce enerjilerini yükseltir.

Cockroft-Walton ve lineer (çizgisel) hızlandırıcılarda hızlandırıldıktan sonra, protonlar üçüncü aşamaya yani yeryüzünün 20 fit kadar altındaki Yükseltici’ye girer.

Yükseltici, proton demetlerini dairesel bir yola bükmek için mıknatıslar kullanan bir dairesel (sinkrotron) hızlandırıcıdır.

Protonlar, Yükseltici’nin çevresinde yaklaşık 20.000 kez dönerek, elektrik alanları tekrar tekrar deneyimler. Her bir dönüşle birlikte, protonlar biraz daha enerji kazanarak, Yükseltici’yi 8 milyar elektron volt (8 GeV) ile terk eder.

1999 yılında yapımı tamamlanan Ana Ateşleyici parçacıkları hızlandırır ve demetleri aktarır. Dört işlevi bulunur: (1)Protonları 8 GeV’den 150 GeV’e ivmelendirir. (2) Antiproton üretimi için kullanılan 120 GeV’lik protonlar üretir. (3) Antiproton Kaynağı’ndan antiprotonları alarak, enerjilerini 150 GeV’e çıkarır. (4) Protonları ve antiprotonları Tevatrona’a ateşler.

 

 

Ana Ateşleyici tünelinin içine, fizikçiler bir de Antiproton Geri Dönüşümcü (yeşil halka) kurdu. Tevatron’da bir tur atıp geri gelen ve yeniden ateşlenmeyi bekleyen antiprotonları depoluyor.

Tevatron, Ana Ateşleyici’den 150 GeV’lik protonları ve antiprotonları alarak, neredeyse 1000 GeV’e yani 1 tera elektron volt’a (1 TeV) ivmelendirir. Işık hızından sadece saatte 200 mil daha yavaş giden bu protonlar ve antiprotonlar, Tevatron’da ters yönlerde dolanır. Demetler, Tevatron tünelinin içinde yer alan 5000 tonluk CDF ve DZero algıçlarının merkezlerinde birbirleriyle karşılaşarak, yeni parçacık patlamaları yaratır. (Fermilab)

Görüntüler Fermilab’ın izniyle kullanılmıştır.

 

Dizin

Parçacık kavramları

Temel parçacıkların aranması

 

HiperFizik***** Kuantum Fiziği

R Nave

Geri Dön










Fermilab'daki Tevatron

Fermilab’daki Ana Halkanın altında, aynı tünelde bir başka sinkrotron daha bulunur: Enerjiyi 1 TeV’e yükselten bir süper-iletken manyetik halka olan Tevatron. Ayrıca çarpışa enerjilerini yaklaşık 1,8 TeV’e çıkaran bir de antiproton depolama halkası vardır.

Yüksek enerjilere çıkmak ve işletme giderlerini düşürmek için Tevatron süper-iletken mıknatıslardan yararlanır.

Tevatron, Ana Ateşleyici’den 150 GeV’lik protonları ve antiprotonları alıp, onları yaklaşık 1000 GeV’e yani 1 TeV’e ivmelendirir. Işık hızından sadece saatte 200 mil daha yavaş giden bu protonlar ve antiprotonlar, Tevatron’da ters yönlerde dolanır. Demetler, Tevatron tünelinin içinde yer alan 5000 tonluk CDF ve DZero algıçlarının merkezlerinde birbirleriyle karşılaşarak, yeni parçacık patlamaları yaratır. (Fermilab)

Dizin

Parçacık kavramları

Temel parçacıkların aranması

 

HiperFizik***** Kuantum Fiziği

R Nave

Geri Dön