巨型对撞机的原理

对撞机(collider）用高能粒子轰击静止靶（粒子）时，只有质心系中的能量才是粒子相互作用的有效能量，它只占实验室系中粒子总能量的一部分。如果射到靶上的粒子能量为E，则对靶中同种粒子作用的质心系能量约为(E为粒子的静止能量）。可见，随着Eo的增高，用于相互作用的那部分能量所占的比例将越来越小，即被加速粒子能量的利用效率越来越低，但是，如果是两个能量为E的相向运动的同种高能粒子束对撞，则质心系能量约为2E，即粒子全部能量均可用来进行相互作用。可见，为了得到相同的质心系能量，所需的加速器能量将比对撞机大得多。如果对撞机能量为E，则相应的加速器能量应为2E2/E。例如，能量为2×300GeV的质子、质子对撞机，同一台能量o为180000GeV的质子加速器相当，建造这样高能量的加速器。在目前的技术水平及经济条件仍然是不可及的。但建造上述能量或更高一些能量的对撞机是完全可行的，这就是近20年来对撞机得到广泛发展的原因之一。并且；对撞机机制也是一种天然粒子对撞的有效机制存在，反应了‘超对称’‘超额维度’‘新粒子的存在，人们用 对撞机探索‘新粒子’‘新量子粒子物理’，用于人们的生活开发‘新材料’。

对撞机的主要指标除能量外还有亮度。所谓对撞机的亮度是指该对撞机中所发生的相互作用反应率除以该相互作用的反应截面。显然亮度越高对撞机的性能就越好，1986年时对撞机达到的亮度约在1029～1032cm-2·s-1。

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( 责任编辑: 王秀娟 )