Ю.М.ШАТУНОВ - ПУЧКИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ЧАСТИЦ В УСКОРИТЕЛЯХ И НАКОПИТЕЛЯХ
Russian | 2014 | 250 pages | PDF | 9 MB
Понятие спина был предложено в 1925 году Дж.Уленбеком и С.Гоудсмитом для объ-
яснения тонкой структуры спектров излучения атомов. Спин как внутренняя сте-
пень свободы является фундаментальным свойством частицы наравне с её массой и
электрическим зарядом. В начале эры экспериментов с ускоренными частицами счи-
талось, что такая малость как спин совершенно не влияет на столкновения высоко
энергичных частиц. Однако, в последствии выяснилось, что сечения взаимодействия
элементарных частиц также существенным образом зависят от спиновых перемен-
ных. Это обстоятельство естественно привело исследователей еще в середине прошло-
го века к мысли о возможности использовать спин как дополнительный инструмент
изучения элементарных частиц. В настоящее время большинство экспериментов в
физике высоких энергий и ядерной физике проводится на ускорителях, где первич-
ные частицы обладают спином. Последние десятилетия демонстрируют нарастаю-
щий интерес физиков к постановке экспериментов с поляризованными частицами.
Для этих целей были разработаны интенсивные источники пучков поляризованных
частиц, понята динамика спина в ускорителях и развиты методы управления на-
правлением и степенью поляризации. Многие ускорители были модернизированы
для использования поляризованных пучков. Как правило, сегодня установки нового
поколения изначально проектируются с учетом возможности поляризационных ис-
следований и многие лаборатории во всем мире включают поляризованные пучки в
свои будущие программы.
Сравнительно недавний успех Брукхейвенской Национальной Лаборатории (БНЛ)
по накоплению и ускорению поляризованных встречных протонных пучков в уста-
новке RHIC до энергии 250 Гэв c применением так называемых Сибирских змеек и
спиновых ротаторов является, с одной стороны, кульминацией усилий многих лабо-
раторий мира в области поляризованных пучков в течение последних 50-60 лет, а, с
другой стороны, открывает путь ускорения поляризованных пучков до более высо-
ких энергий. В связи с этим динамика спинов в ускорителях еще долгое время будет
востребована новыми поколениями специалистов. Однако, необходимые сведения по
данному вопросу разбросаны в большом количестве теоретических и эксперимен-
тальных работ и частично отражены в двух-трех обзорных статьях на английском
языке.
Автор этой книги более 10 лет читает курс "Пучки поляризованных частиц в уско-
рителях и накопителях"на кафедре ускорителей в Новосибирском государственном
университете и на собственном опыте ощутил необходимость современного широкого
обзора обсуждаемых вопросов. Такой обзор должен описывать основные принципы
ускорения поляризованных пучков, дать примеры практической реализации и при-
менения поляризованных пучков как в современных, так и в исторически важных
экспериментах. В частности, должно быть также уделено внимание фундаменталь-
ным физическим принципам и физике ускорителей в той части, которая необходима
для понимания проблем ускорения поляризованных частиц.
С самого начала необходимо подчеркнуть различие между двумя понятиями:
спин-свойство отдельной элементарной частицы и поляризация - один из пара-
метров пучка в целом. Измерение поляризация пучка совершенно необходимо как
в процессе ускорения частиц, так и для проведения физических экспериментов. В
связи с этим отдельная глава посвящена методам измерения поляризации пучков,
развитым к настоящему времени как для электронов, так и для протонов.
В представленном обзоре рассматривается, в основном, ускорение в циклических
ускорителях частиц со спином 1∕2 (электроны, позитроны, мюоны и протоны). Учи-
тывая нарастающий интерес к экспериментам с поляризованными дейтронами, спин
которых равн 1, упоминаются также и особенности ускорения этих частиц. Однако,
целый ряд важных вопросов, которые еще требуют своего разрешения, таких как по-
ляризованные частицам в линейных коллайдерах, пучки поляризованных μ-мезонов
и т.д., явно выходят за рамки этого обзора.
Мы не будем также обсуждать (кроме редких упоминаний) источники поляри-
зованных частиц и поляризованные мишени - тему, вообще говоря, крайне важную
для людей, работающих с поляризованными пучками. Эта тема заслуживает отдель-
ного обзора, который еще ждет своего автора. Недаром, обсуждению этих вопросов
специально посвящена регулярная серия международных совещаний.
В данном обзоре кратко предстален ряд исследований и эксприментов по раз-
витию и применению пучков поляризованных частиц в физике высоких энергий.
Автору посчастливилось принять участие в заметной части этих исследований, вы-
полненных в разные годы, на различных установках и в разных лабораториях в
течение почти 50 лет. Написание этого обзора, в значительной мере, продиктовано
искренним желанием автора выразить признательность многочисленным соавторам
полученных результатов и поблагодарить всех участников работы. Отдельно, необхо-
димо отметить многогранный вклад А.Н.Скринского в создание в ИЯФ, еще в 60-ти
десятых годах прошлого столетия и сохраненной поныне, творческой атмосферы в
вопросах теории и практического использования поляризации.
Download from RapidGator
Download from NitroFlare
