СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОЛЛАЙДЕРОВ

150 МАСШТАБИРОВАНИЕ 
ВЕЩЕСТВА
но и множество виртуальных кварков, антикварков и глюонов, за-
ряды которых складываются и дают в сумме нуль.
Из сказанного следует, что при рассмотрении протонных стол-
кновений нам следует быть немного более аккуратными в своих ло-
гических построениях и выводах, чем когда мы рассуждаем об элек-
тронах. Интересные события — результат столкновения субчастиц 
и заряды в них складываются тех же субчастиц, а вовсе не протонов. 
Хотя на общий заряд протона «дополнительные» кварки и глюоны 
не влияют, в его составе они все же присутствуют.
При столкновении протонов может так случиться, что один 
из трех валентных кварков одного протона столкнется с одним 
из валентных кварков другого протона, и тогда суммарный заряд 
частиц, участвующих в столкновении, будет ненулевым. Даже 
при ненулевом суммарном заряде могут иногда происходить ин-
тересные события с участием удачной суммы зарядов, но такое 
столкновение, конечно, не имеет тех широчайших возможностей, 
которые характерны для столкновения с нулевым суммарным за-
рядом.
Однако мы будем наблюдать немало и других интересных стол-
кновений с участием частиц из виртуального моря; здесь вполне 
возможны ситуации, когда какой-нибудь кварк столкнется с соот-
ветствующим антикварком или глюон с глюоном, и тогда столкно-
вение будет иметь нулевой суммарный заряд. При столкновении 
протонов любой кварк одного из них может столкнуться с соответ-
ствующим антикварком из другого, хотя, конечно, это не самый 
распространенный тип столкновения. Если задаться вопросом, 
что происходит в БАКе, то окажется, что свою роль в столкнове-
ниях протонов играют все возможные процессы, включая и стол-
кновения субчастиц из виртуального моря. Более того, по мере 
ускорения протонов и, соответственно, повышения их энергии, 
«морские» столкновения становятся все более вероятными.
Полный заряд протона не определяет, какие частицы образу-
ются при столкновении, потому что остальная часть протона про-
сто улетает дальше. Части протонов, не участвующие в событии, 
уносят с собой остальную часть заряда частицы, которая затем 
теряется. Это, кстати говоря, ответ на вопрос падуанского мэра, 

«ВИДЕТЬ» — ЗНАЧИТ ВЕРИТЬ 151
который спросил, куда деваются при столкновениях в БАКе заряды 
протонов. Все дело в составной природе протона и высокой энер-
гии летящих частиц; именно она гарантирует, что в столкновении 
непосредственно участвуют лишь самые мелкие из известных нам 
элементов — кварки и глюоны.
Поскольку в столкновении участвуют только части протонов, 
причем иногда (при столкновениях с нулевым суммарным заря-
дом) это виртуальные фрагменты, выбор между протон-протон-
ным и протон-антипротонным коллайдерами не так уж очевиден. 
Если в прошлом в низкоэнергетических коллайдерах имело смысл 
идти на дополнительные сложности, связанные с производством 
и хранением антипротонов, чтобы обеспечить как можно большее 
число интересных событий, то теперь в БАКе все иначе. При тех 
уровнях энергии, с которыми работаем, на виртуальные кварки, 
антикварки и глюоны приходится значительная часть энергии 
протона.
Итак, физики и инженеры проекта БАКа выбрали вариант 
с двумя пучками протонов и отказались от работы с протонами 
и антипротонами*. При этом высокая светимость, то есть высо-
кое число событий, становится гораздо более достижимой целью, 
а получить пучок протонов все же гораздо проще, чем пучок анти-
протонов такой же плотности.
Так что БАК — протон-протонный, а не протон-антипротон-
ный коллайдер. В нем происходит очень много столкновений (ко-
нечно, ведь с двумя протонными пучками добиться этого гораздо 
проще), и потенциал его огромен!
* Занятно, что сюжет романа «Ангелы и демоны» Дэна Брауна построен на анти-
веществе, в то время как БАК — первый коллайдер CERN, в котором используется 
только «обычное» вещество. — 
Прим. авт.

жүктеу/скачать 8,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: