ЛИНЕ́ЙНЫЙ КОЛЛА́ЙДЕР

ЛИНЕ́ЙНЫЙ КОЛЛА́ЙДЕР, ус­та­нов­ка, в ко­то­рой стал­ки­ва­ют­ся встреч­ные пуч­ки элек­тро­нов и по­зи­тро­нов, пред­ва­ри­тель­но ус­ко­рен­ных в двух ли­ней­ных ус­ко­ри­те­лях. Идея Л. к. пред­ло­же­на в кон. 1960-х гг. для пре­одо­ле­ния ог­рани­че­ния по энер­гии, су­ще­ст­вую­ще­го в цик­лич. кол­лай­де­рах и свя­зан­но­го с по­те­ря­ми на син­хро­трон­ное из­лу­че­ние. По­сколь­ку в Л. к. час­ти­цы дви­га­ют­ся по пря­мо­ли­ней­ной тра­ек­то­рии, син­хро­трон­ное из­лу­че­ние от­сут­ст­ву­ет. В цик­лич. элек­трон-по­зи­трон­ных кол­лай­де­рах до­с­тиг­ну­та энер­гия ча­стиц ок. 100 ГэВ и её даль­ней­шее уве­ли­че­ние эко­но­ми­че­ски не­вы­год­но. В ад­рон­ных кол­лай­де­рах по­те­ри энер­гии на син­хро­трон­ное из­лу­че­ние не­су­ще­ст­вен­ны, т. к. его мощ­ность об­рат­но про­пор­цио­наль­на чет­вёр­той сте­пе­ни мас­сы час­ти­цы. Од­на­ко при столк­но­ве­ни­ях ад­ро­нов су­ще­ст­ву­ет не­оп­ре­делён­ность в энер­гии со­став­ляю­щих их квар­ков. По­это­му ад­рон­ные пуч­ки рас­смат­ри­ва­ют­ся в осн. как ин­ст­ру­мент для от­кры­тия но­вых час­тиц, а элек­трон-по­зи­трон­ные кол­лай­де­ры ис­поль­зу­ют­ся для пре­ци­зи­он­но­го из­ме­ре­ния па­ра­мет­ров уже от­кры­тых час­тиц.

Л. к. рас­смат­ри­ва­ет­ся как ус­та­нов­ка сле­дую­ще­го по­ко­ле­ния по­сле Боль­шо­го ад­рон­но­го кол­лай­де­ра (Large Hadron Col­lider, LHC; ЦЕРН), и его строи­тель­ст­во бу­дет оп­рав­да­но толь­ко в том слу­чае, ес­ли на LHC бу­дут от­кры­ты но­вые час­ти­цы. В Л. к. для осу­ще­ст­в­ле­ния тех же ре­ак­ций, что и в про­тон-про­тон­ных столк­но­ве­ни­ях, дос­та­точ­но при­мер­но в 6 раз мень­шей энер­гии элек­тро­нов и по­зи­тро­нов. Со­от­вет­ст­вен­но, что­бы пе­ре­крыть диа­па­зон энер­гии про­то­нов в LHC (энер­гия ка­ж­до­го пуч­ка 7 ТэВ), тре­бу­ет­ся Л. к. с энер­ги­ей ок. 1 ТэВ на пу­чок.

Пер­вый про­ект Л. к. пред­ло­жен рос. фи­зи­ка­ми Г. И. Буд­ке­ром, А. Н. Скрин­ским и В. Е. Ба­ла­ки­ным (Ин-т ядер­ной фи­зи­ки СО РАН) в 1978. В ус­та­нов­ке ВЛЭПП (Встреч­ные ли­ней­ные элек­трон-по­зи­трон­ные пуч­ки) пред­по­ла­га­лось дос­тичь энер­гии 0,5 ТэВ на пу­чок при дли­не Л. к. ок. 10 км. Пер­вым дей­ст­вую­щим Л. к. был Стан­форд­ский ли­ней­ный кол­лай­дер (Stanford Linear Colli­der, SLC), ра­бо­тав­ший в 1989–98 в США. В SLC схе­ма Л. к. бы­ла реа­ли­зо­ва­на лишь от­час­ти: оба пуч­ка ус­ко­ря­лись до 50 ГэВ в од­ном и том же ли­ней­ном ус­ко­ри­те­ле дли­ной 3,2 км, за­тем пуч­ки раз­де­ля­лись и транс­пор­ти­ро­ва­лись по отд. ду­гам к точ­ке встре­чи.

В 1990-х гг. в США, Гер­ма­нии, Япо­нии, Швей­ца­рии и Рос­сии не­за­ви­си­мо раз­ра­ба­ты­вал­ся ряд про­ек­тов Л. к. Бли­же дру­гих к реа­ли­за­ции был про­ект TESLA (TeV Energy Superconducting Li­near Accelerator, Гер­ма­ния). Стои­мость соз­да­ния Л. к. слиш­ком вы­со­ка, что­бы ре­шить эту за­да­чу си­ла­ми од­ной стра­ны. Раз­ви­ва­ют­ся два аль­тер­на­тив­ных ме­ж­ду­нар. про­ек­та Л. к. – CLIC (Compact Li­near Collider) и ILC (International Linear Collider) (2010). В обо­их про­ек­тах пла­ни­ру­ет­ся до­пол­нит. воз­мож­ность столк­но­ве­ния пуч­ков элек­тро­нов (по­зи­тро­нов) и гам­ма-кван­тов, а так­же ге­не­ра­ция рент­ге­нов­ско­го ла­зер­но­го из­лу­че­ния для ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти фи­зи­ки кон­ден­си­ро­ван­ных сред.

Проект CLIC, раз­ра­ба­ты­вае­мый в ЦЕРН, ос­но­ван на при­ме­не­нии струк­тур, обес­пе­чи­ваю­щих темп ус­ко­ре­ния час­тиц до 150 МэВ/м. Пла­ни­ру­ет­ся ис­поль­зо­ва­ние схе­мы т. н. двух­пуч­ко­во­го ус­ко­ре­ния, при ко­то­рой па­рал­лель­но осн. пуч­ку рас­про­стра­ня­ет­ся до­пол­нит. вы­со­ко­ин­тен­сив­ный элек­трон­ный пу­чок с энер­ги­ей ок. 2 ГэВ. Энер­гия, по­лу­чен­ная при его тор­мо­же­нии в ре­зо­нанс­ных струк­ту­рах, ис­поль­зу­ет­ся для ус­ко­ре­ния осн. пуч­ка. Пред­по­ла­га­ет­ся со­ору­жать CLIC по­этап­но, уве­ли­чи­вая дли­ну ус­та­нов­ки (до 28 км) и энер­гию стал­ки­ваю­щих­ся пуч­ков (от 0,5 ТэВ до 3 ТэВ).

В про­ек­те ILC уча­ст­ву­ет при­мер­но 50 ус­ко­ри­тель­ных ла­бо­ра­то­рий Ев­ро­пы, Азии и Аме­ри­ки. В ос­но­ву ILC по­ло­же­на тех­но­ло­гия, раз­ра­бо­тан­ная в рам­ках про­ек­та TESLA и свя­зан­ная с ис­поль­зова­ни­ем сверх­про­во­дя­щих ус­ко­ряю­щих струк­тур вме­сто обыч­ных про­вод­ни­ков. При этом умень­ша­ют­ся экс­плуа­та­ци­он­ные рас­хо­ды, но темп ус­ко­ре­ния ока­зы­ва­ет­ся ни­же (проект ILC ори­ен­ти­ро­ван на ве­ли­чи­ну ок. 40 МэВ/м). При энер­гии пуч­ков 1 ТэВ пол­ная дли­на ILC со­ста­вит ок. 50 км. К 2010 за­яв­ки на раз­ме­ще­ние ILC в сво­их стра­нах пред­ста­ви­ли ЦЕРН (Швей­ца­рия), DESY (Deutsches Elek­tronen-Synchrotron, Гер­ма­ния), Нац. ус­ко­ри­тель­ная ла­бо­ра­то­рия им. Фер­ми (США), Ис­сле­до­ва­тель­ская ор­га­ни­за­ция ус­ко­ри­те­лей вы­со­ких энер­гий (КЕК, Япо­ния), Объ­е­ди­нён­ный ин-т ядер­ных ис­сле­до­ва­ний (Дуб­на, Рос­сия).