兆電子伏特加速器

兆電子伏特加速器

兆電子伏特加速器（英語えいご：Tevatron），又また譯わけ為ため正負せいふ質しつ子こ對たい撞機，是ぜ一座いちざ圓形えんけい粒子りゅうし加速器かそくき（或ある稱しょう同どう步ふ迴旋加速器かそくき），設しつらえ在ざい美國びくに伊い利り諾だく州しゅう巴ともえ达维亚的てき費ひ米まい實驗じっけん室しつ。兆電子伏特加速器曾為世界上运行能量最高的粒子りゅうし對たい撞機。兆電子伏特加速器將質しつ子こ與あずか反はん質しつ子こ於6.3公里くり的てき環たまき中ちゅう加速かそく，使つかい其能量りょう達たち到いた1TeV=10¹²eV，電子でんし伏ふく特とく。兆電子伏特加速器始建于1983年ねん8月がつ，總花そうか費ひ為ため1.2億おく美び金きん ，以後いご定期ていき升ます級きゅう。「主しゅ注射ちゅうしゃ器き」（Main Injector）是ぜ其中最さい重要じゅうよう的てき增ぞう建物たてもの，自じ1994年ねん起おこり花はな了りょう超過ちょうか五ご年ねん時間じかん建造けんぞう，總花そうか費ひ2.9億おく美び金きん。由よし於美國こく能のう源げん部ぶ所しょ提供ていきょう經費けいひ的てき縮減しゅくげん，以及随ずい着ぎ欧おう洲しゅう大型おおがた强きょう子こ对撞机つくえ的てき於2009年ねん底そこ正式せいしき開始かいし運うん作さく，並なみ於2010年ねん三さん月がつ超越ちょうえつ兆電子伏特加速器成為世界上運行能量最高的對撞機(大型おおがた強きょう子こ對たい撞機能きのう夠產生せい能のう量りょう高だか達たち7TeV的てき粒子りゅうし束たば)，兆電子伏特加速器最終於2011年ねん9月がつ30日にち关闭。兆ちょう電子でんし伏ふく特とく加速器かそくき的てき部分ぶぶん元もと件けん可能かのう被ひ轉移てんい至いたり其他的てき粒子りゅうし加速器かそくき上じょう，但ただし兆ちょう電子でんし伏ふく特とく加速器かそくき的てき主しゅ注射ちゅうしゃ器き仍可能かのう於未來みらい的てき實驗じっけん中ちゅう被ひ重じゅう新しん啟けい用よう。

兆電子伏特加速器的6.28公里くり长的圆形加速器かそくき轨道可か以将粒子りゅうし加速かそく到いた光速こうそく的てき99.99999954%。

主要しゅよう構造こうぞう及加速そく過程かてい

為ため了りょう產さん生せい足あし夠高能のう的てき質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たば以模擬もぎ宇宙うちゅう早期そうき的てき環境かんきょう，兆ちょう電子でんし伏ふく特とく加速器かそくき的てき加速器かそくき分ぶん為ため許多きょた的てき部分ぶぶん分ぶん階段かいだん各かく司つかさ其職的てき進行しんこう加速かそく。

1. 考こう克かつ饶夫-瓦かわら尔顿产生器き（Cockcroft–Walton generator）：兆電子伏特加速器首先必須要產生出質子束。加速器かそくき中ちゅう的てき質しつ子こ束たば是ぜ來き自じ於氫負離はなれ子こ。 考こう克かつ饶夫-瓦かわら尔顿产生器き即そく是ぜ負ふ責せめ進行しんこう初步しょほ加速かそく氫負離はなれ子こ至いたり能のう量りょう約やく74萬まん電子でんし伏ふく特とく。
2. 直線ちょくせん加速器かそくき（LINAC）：這是個こ長ちょう500英えい尺じゃく的てき直線ちょくせん管かん道どう，其內部ぶ有ゆう電場でんじょう，可か以將離はなれ開ひらき考こう克かつ饶夫-瓦かわら尔顿产生器き的てき氫負離はなれ子こ進行しんこう近きん一步的加速至能量約4億おく電子でんし伏ふく特とく，即そく光速こうそく的てき70%。
3. 助じょ推器（booster）：助じょ推器不同ふどう於直線せん加速器かそくき，其是一いち個こ圓形えんけい的てき加速かそく軌道きどう。當とう氫負離はなれ子こ進入しんにゅう助じょ推器之これ後ご，氫負離はなれ子こ會かい因いん為ため助じょ推器管かん道どう內部放置ほうち有ゆう碳薄膜うすまく而將其電子でんし吸附住じゅう，形成けいせい質しつ子こ束たば。同時どうじ，此一質子束也會在繞行約20000次じ助すけ推器圓形えんけい軌道きどう時じ達たち到いた總そう能のう量りょう約やく80億おく電子でんし伏ふく特とく。
4. 主しゅ注射ちゅうしゃ器き（main injector）：接せっ著ちょ，質しつ子こ束たば會かい被ひ送おく至いたり主ぬし注射ちゅうしゃ器き。在ざい主しゅ注射ちゅうしゃ器き這主要よう有ゆう三さん個こ功こう能のう: 其一，主しゅ注射ちゅうしゃ器き負ふ責せめ將しょう一部份的質子束送去產生反質子束; 其二そのじ，主しゅ注射ちゅうしゃ器き負ふ責せめ再さい加速かそく質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たば; 其三，主しゅ注射ちゅうしゃ器き負ふ責せめ將はた質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たばね送おく至いたり兆電子伏特加速器主環，亦また即そく主しゅ撞擊區く。主しゅ注射ちゅうしゃ器き可か以說是ぜ兆電子伏特加速器的控制中心，負ふ責せめ控ひかえ制せい個個ここ粒子りゅうし束たば的てき走はし向こう。
5. 定てい標しるべ靶源（fixed target area）：一部分的質子束會從主注射器送至此產生反質子。此處ここ的てき管かん道どう內放置ほうち著ちょ鎳靶，當とう高こう能のう質しつ子こ束たば撞擊這些固定こてい的てき鎳靶時じ，會かい產さん生せい許多きょた的てき次じ原子げんし粒子りゅうし，其中即そく包含ほうがん一部份的反質子。此處ここ質しつ子こ束たばね與あずか鎳原子げんし撞擊約やく一いち秒びょう一いち億おく次じ，但ただし每秒まいびょう約やく只ただ產さん生せい二に十じゅう個こ反はん質しつ子こ。接せっ著ちょ這些次じ原子げんし粒子りゅうし與あずか反はん質しつ子こ會かい在ざい管かん道どう內被篩ふるい選せん，反はん質しつ子こ會かい被ひ送おく去ざ另一個反質子儲存器內儲存並冷卻，待まち達たち到いた一定いってい的てき數量すうりょう後ご，再送さいそう回かい位い於主注射ちゅうしゃ器き下方かほう的てき回收かいしゅう器き。
6. 回收かいしゅう器き（recycler）：在ざい回收かいしゅう器き內，反はん質しつ子こ會かい繼續けいぞく累積るいせき且冷卻反質しつ子こ。冷ひや卻反質しつ子こ可か以使其更好こう被ひ控ひかえ制せい且加速かそく。
7. 兆電子伏特加速器主環：待まち質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たば數量すうりょう累積るいせき到いた一定且達到一定的能量後，即そく會かい從したがえ主しゅ注射ちゅうしゃ器き被ひ送おく往兆電子伏特加速器主環。在ざい主しゅ環たまき的てき兩個りゃんこ不同ふどう位置いち設しつらえ有ゆう兩個りゃんこ約やく三至四層樓的偵測器，即そくCDF與あずかDZero。質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たば會かい在ざい這兩個りゃんこ偵測器き內部以接近せっきん光速こうそく互相撞擊，一秒約可發生高達兩百萬次的撞擊。撞擊後產あとざん生せい的てき粒子りゅうし殘骸ざんがい會かい由よし這兩個りゃんこ偵測器き記錄きろく這些其軌跡きせき、動どう量りょう與あずか能のう量りょう，進しん而藉由よし這些資し訊判別べつ這些粒子りゅうし殘骸ざんがい為ため哪些次じ原子げんし粒子りゅうし，亦また可か藉由質しつ能のう等價とうか進すすむ一步判斷是否有新粒子產生。但ただし由よし於一秒鐘撞擊次數實在過於龐大，如此大だい筆ひつ資料しりょう不ふ會かい一いち一いち儲もうか存そん，兆電子伏特加速器僅會將值得注意或新奇事件紀錄下來，每秒まいびょう鐘かね約やく四よん百ひゃく筆ぴつ。

圓形えんけい軌道きどう加速器かそくき原理げんり

因いん為ため帶電たいでん粒子りゅうし在ざい磁場じば內運動會うんどうかい受到勞ろう侖茲力りょく，因いん此可以藉由ゆかり在ざい圓形えんけい軌道きどう內施加か磁場じば而使質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たば維持いじ在ざい圓形えんけい軌道きどう內。粒子りゅうし所しょ行進こうしん的てき軌道きどう半徑はんけい與あずか其質量りょう、電でん性せい與あずか所ところ處しょ磁場じば量りょう值關係がかり為ため

$r_{c}=v_{0}/\omega =mv_{0}/qB$。

由よし於軌道どう半徑はんけい與あずか粒子りゅうし的てき動どう量りょう有ゆう關せき，因いん此，若わか是ぜ想おもえ要よう維持いじ高だか能のう的てき質しつ子こ束たばね與あずか高こう能のう的てき反はん質しつ子こ束たば於圓形がた軌道きどう內，必須ひっす要よう施ほどこせ以一定高強度的磁場才行。在ざい兆電子伏特加速器中，為ため了りょう產さん生せい如此強大きょうだい的てき磁場じば，會かい在ざい粒子りゅうし束たば行進こうしん的てき軌道きどう外がい放置ほうち超ちょう導體どうたい。藉由冷ひや卻至約やく攝氏せっし負まけ272.78度ど（僅高於絕對ぜったい零れい度ど0.37度ど），此時超ちょう導體どうたい內的電でん阻會かい變成へんせい零れい，如此可か以產生せい高だか強度きょうど的てき電流でんりゅう，也可產さん生せい足あし夠高強度きょうど的てき磁場じば以限制せい質しつ子こ與あずか反はん質しつ子こ這類帶電たいでん粒子りゅうし於圓形がた軌道きどう內。

偵測器き原理げんり

兆電子伏特加速器中，在ざい不同ふどう的てき位置いち設置せっち了りょう兩個りゃんこ利用りよう不同ふどう原理げんり進行しんこう量りょう測はか的てき偵測器き，分別ふんべつ為ためCDF與あずかDZero。

CDF

1994年ねん4月がつ14日にち，CDF研究けんきゅう團だん隊たい團體だんたい照あきら。

CDF是これ個こ約やく四よん層そう樓ろう高だか的てき建築けんちく，內部有ゆう約やく一いち百ひゃく萬個偵測子系統可以用來偵測質子束碰撞時產生的遺骸。其偵測系統けいとう大だい致可以分為ため四よん層そう:

1.矽偵測層そう: 矽偵測層そう共ども由よし七層的矽薄膜緊貼質子束與反質子束行進的管道構成，矽偵測層そう的てき外層がいそう與あずか內層會かい通どおり以偏電壓でんあつ，且整個こ矽偵測層そう位い於磁場じょう內。當とう質しつ子こ束たばね與あずか反はん質しつ子こ束たば相互そうご撞擊時じ，產さん生せい的てき次つぎ原子げんし粒子りゅうし會かい朝あさ外がい射い向こう矽偵測層そう。這些次じ原子げんし粒子りゅうし當とう中有ちゅうう部分ぶぶん是ぜ帶電たいでん性せい的てき粒子りゅうし，當とう其穿透とおる矽偵測層そう時じ，會かい與あずか矽原子げんし撞擊進しん而游ゆう離はなれ這些矽原子げんし。這些被ひ游ゆう離はなれ的てき電子でんし接せっ著ちょ會かい因いん為ため偏へん電壓でんあつ的てき關係かんけい而被吸引きゅういん至いたり矽偵測層そう表面ひょうめん，並なみ被ひ表面ひょうめん的てき電子でんし裝置そうち記錄きろく下か來らい位置いち而得到いた軌跡きせき。由よし於磁場じょう的てき存在そんざい，帶電たいでん粒子りゅうし在ざい矽偵測層そう的てき運動うんどう也並非ひ直線ちょくせん，因いん此將偵測得とく的てき位置いち連れん得とく一いち條じょう線せん，便びん可か藉由此曲線せん以計算けいさん此帶電たいでん粒子りゅうし之の質量しつりょう與あずか速度そくど為ため何なに。

但ただし值得注意ちゅうい的てき是ぜ，因いん質しつ子こ與あずか反はん質しつ子こ碰撞產さん生せい的中てきちゅう性せい粒子りゅうし並なみ不ふ會かい在ざい此曾被ひ記錄きろく下か來らい，因いん為ため他た們根本こんぽん不ふ會かい游ゆう離はなれ矽原子げんし。

貢獻こうけん

1992年ねん2月がつ14日にち，D0研究けんきゅう團だん隊たい團體だんたい照あきら。

兆電子伏特加速器的主要成就是於1995年ねん時じ發現はつげん了りょう粒子りゅうし物理ぶつり學がく標準ひょうじゅん模型もけい中ちゅう所しょ預あずか測はか的てき最後さいご一いち個こ基本きほん費ひ米子よなご。2012年ねん2月がつ時じ，CDF、DØ粒子りゅうし對たい撞實驗じっけん團だん隊たい的てき科學かがく家か們在費ひ米まい國立こくりつ加速器かそくき實驗じっけん室しつ宣布せんぷ他た們從2001年ねん以來いらい兆電子伏特電子加速器的大約五千億筆資料的分析中，發現はつげん希まれ格かく斯玻色しょく子こ的てき存在そんざい性せい是ぜ極ごく為ため可能かのう的てき，而這存在そんざい性せい只ただ有ゆう1/550的てき機き率りつ是ぜ由よし於統計上けいじょう的てき誤差ごさ所しょ造成ぞうせい的てき誤判ごはん。兩りょう天てん後ご，由ゆかり大型おおがた強きょう子こ對たい撞機的てき實驗じっけん確認かくにん了りょう兆電子伏特加速器的實驗數據，其中，兩者りょうしゃ的てき實驗じっけん誤差ごさ僅少きんしょう於一百ひゃく萬まん分ふん之の一いち。

另外，科學かがく家か通どおり过兆電子伏特加速器发现顶夸克かつ、τたう中ちゅう微ほろ子こ，并且精せい确测量りょう了りょうW玻色子こ的てき质量。

外部がいぶ連結れんけつ

• Live Tevatron status（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
• The Hunt for the Higgs at Tevatron（页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
• Technical details of the accelerators

参まいり见

• 探さがせ尋ひろ希まれ格かく斯玻色しょく子こ時間じかん軸じく
• 高こう能のう質しつ子こ加速器かそくき（Bevatron）