Взаємодія пучків майже не порушує динаміку їх руху в прискорювальному кільці і пучки багато годин і навіть діб можуть циркулювати в прискорювачі без поповнення.
Зустрічні пучки складаються з окремих згустків частинок, названих банчами (від англ. bunch), що рухаються з певним інтервалом (частотою) один за одним. Розглянемо два циліндрових банча однакового перетину, що летять назустріч один одному і потім стикаються (мал. 0). Вважатимемо, що банчі рівномірно заповнені частинками і при зіткненні повністю перекриваються.

Мал. 20. Два згустки частинок (банча), що стикаються, в колайдері. 

У лівому банчі n1 частинок, а в правому n2. Спочатку покладемо, що на орбіті колайдера банчі стикаються один раз в одиницю часу. Число взаємодій N1 в одиницю часу між частинками цих двох банчей (тобто число актів реакцій в одиницю часу) можна обчислити за формулою (2), прийнявши лівий банч за частинки-снаряди, а правий - за мішень:

N = jnSlу = (n1/S)n2у (1)

де у- ефективний переріз взаємодії. Тут враховано, що щільність потоку падаючих на правий банч частинок лівого банча j1/S, а повне число частинок в правом банчі (прийнятому як мішень) n2, де n - концентрація частинок в правом банчі. Якщо банчі стикаються f разів в одиницю часу (тобто з частотою f), то число актів реакції N даватиметься виразом

N = f(n1n2/S)у = Lу (2)

де L = f(n1n2/S) (3)

і є світимість колайдера.

Прискорювачі на зустрічних пучках (колайдери)

Прискорювач
(Центр, Країна) | Роки роботи | Прискорювані
частинки | Найбільші
енергії | Світимість,
см-2 сік-1 | Периметр
або довжина

ВЭПП-2000
(Новосибірськ) | з 2005 | е+е- | 1.0 Гев | 1032 | 24 м

ВЭПП-4М
(Новосибірськ) | з 1994 | е+е- | 6 Гев | 2.1031 | 366 м

ВЕРС-П
(Китай) | з 2007 | е+е- | 1.89 Гев | 1033 | 238 м

КЕКВ
(Японія) | з 1999 | е+е- | 3.5. 8 Гев | 1.1.1034 | 3.0 км.

РЕР-П
(SLAC, США) | з 1999 | е+е- | 3.1. 9.0 Гев | 6.8.1033 | 2.2 км.

SLC
(SLAC,США) | 1989-1998 | е+е- | 50 Гев | 2.5.1030 | 2.92 км.

LEP (CERN) | 1989-2000 | е+е- | 101 Гев | 1032 | 26.7 км.

HERA
(DESY, Німеччина) | з 1992 | е-p | 30 x 920 Гев | 0.75.1032 | 6.3 км.

SpS
(CERN) | 1981-1990 | p | 315 x 315 Гев | 6.1030 | 6.9 км.

TEVATRON
(Fermilab, США) | з 1987 | p | 980 Гев | 0.5.1032 | 6.3 км.

RHIC
(Brookhaven, США) | з 2000 | Au x Au | 100 Гев/нуклон | 4.1026 | 3.8 км.

LНС
(CERN) | з 2007-2008 | рр | 7 Тев | 1033 | 26.7 км.

Pb x Pb | 2.76 Тев/нукл | 1027 

Найбільші сучасні центри, призначені для дослідження фізики елементарних частинок, є багатоцільовими комплексами з декількох прискорювачів, функціонально зв'язаних між собою. Гарним прикладом такого прискорювального комплексу є ЦЕРН (Женева). Схема комплексу приведена на(мал. ).
Найбільшим прискорювачем цього комплексу є Великий Адронний Коллайдер LHC (Large Hadron Collider), на якому стикатимуться пучки прискорених до енергії 7 Тев протонів, а також ядра свинцю. Цей прискорювач споруджується в підземному кільцевому тунелі (його периметр 26.7 км.) на місці іншого що недавно діяв найбільшого е+е- - колайдера. LEP - Large Electron Positron (Collider), що прискорював електрони і позитрони до енергії 101 Гев.
Для інжекції протонів і іонів в LHC використовуватиметься прискорювач SPS (Super Proton Synchrotron), на виході якого протони мають енергію близько 450 Гев (див. таблицю). Його периметр 6.9 км. і він розташований під землею на глибині 50 м. У SPS важкі частинки поступають від протонного синхротрона PS (він також згаданий в таблиці), в який у свою чергу протони і іони потрапляють з бустера (прискорювача- інжектора).

Мал. 21. Прискорювальний комплекс ЦЕРН

4. Висновок

Прискорювач заряджених частинок - пристрій для отримання заряджених частинок (електронів, протонів, ядер, іонів) великих енергій. Прискорення проводиться за допомогою електричного поля, здатного змінювати енергію частинок, що володіють електричним зарядом. Поле може лише змінити напрям руху заряджених частинок, не міняючи величини їх швидкості, тому в прискорювачах воно застосовується для управління рухом частинок (формою траєкторії). Зазвичай прискорююче електричне поле створюється зовнішніми пристроями (генераторами). Але можливе прискорення за допомогою полів, створюваних іншими зарядженими частинками; такий метод прискорення називається колективним.

На мою думку, прискорювачі заряджених частинок – один із основних інструментів сучасної фізики. Прискорювачі є джерелами як пучків первинних прискорених заряджених частинок, так і пучків вторинних частинок (мезонів, нейтронів, фотонів і ін.), що отримуються при взаємодії первинних прискорених частинок з речовиною. Пучки частинок великих енергій використовуються для вивчення природи і властивостей елементарних частинок, у ядерній фізиці, у фізиці твердого тіла. Все більше застосування вони знаходять і при дослідженнях в інших областях: у хімії, біофізиці, геофізиці. Розширюється значення Прискорювачі заряджених частинок різних діапазонів енергій в металургії - для виявлення дефектів деталей і конструкцій (дефектоскопія), в деревооброблюючій промисловості - для швидкої високоякісної обробки виробів, в харчовій промисловості - для стерилізації продуктів, в медицині - для променевої терапії, для "безкровної хірургії" і у ряді інших галузей.

5. Список літератури

Ратнер Б.С. Ускорители заряженных частиц. – М. «Мир», 1960.

Дж.Ливингуд. Принципы работы циклических ускорителей. – М.: