ҚАРСЫ ШОҚТАР ЖҮЙЕЛЕРІ, қ о н д ы р ғ ы л а р д ы ң – электр өрісімен жоғары энергияға дейін үдетілген зарядты бөлшектердің (қарапайым бөлшектердің және иондардың) қарама-қарсы бағытталған шоқтарының соқтығысулары жүзеге асырылатын қондырғылар. Мұндай қондырғыларда зертханалық жағдайларда қол жетімді эффективтік энергиялы соқтығысулар кезінде бөлшектердің және жаңадан пайда болған бөлшектердің өзараәсерлесулері зерттеледі. Электрон-электронның (е– е–), электрон-позитронның (е– е+) және протон-протонның (рр) шоқтарының қарама-қарсы бағыт бойынша үдетіліп келіп соқтығысулары кең таралған.
Әдеттегі үдет- кіштерде жоғары энергияға дейін үдетілген бөлшек- тердің қозғалмай- тын нысана – бөл- шектермен соқты- ғысулары кезіндегі өзараәсерлесуі зерттеледі. Соны- мен қатар соқты- ғысушы бөлшек- тердің толық им-
пульстерінің сақталу заңы салдарынан сырттан келіп өзара соқтығысатын бөлшектердің көп энергиясы реакция өніміне кинетикалық энергия беруге шығындалады, оның тек аз ғана бөлігі әлгі бөлшектердің инерция орталығындағы өзараәсерлесу энергиясына «қосылады», ол мысалы, жаңа бөлшектердің тууына жұмсалады. Біреуі зертханалық санақ жүйесінде тыныштықта болатын, ал екіншісі релятивтік [жарық жылдамдығына (с) жуық] жылдамдықпен қозғалатын бірдей массалы (mо) екі бөлшектің соқтығысуы
гиясы, ал ࣟ – зертханалық санақ жүйесіндегі алдын ала қосымша үдетіледі; б – соқтығысушы бөлшектердің энергиясы. ࣟ үлкен протондар шоғының АА` қималары аралығында қиылысу бөліктері (1
болған сайын, бөлшектердің өзараәсерлесу энер- – протондар шоғын фокустаушы гиясын оның соншалықты аз үлесін анықтайды. магниттің бөліктері
Егер шамалары бойынша тең және қарама-қарсы бағыттағы импульсті бөлшектер соқтығысатын болса, яғни олардың қосынды импульсі 0 (нөлге) тең болса, онда зертханалық санақ жүйесі бөлшектердің инерция орталығымен үйлесетін болады және соқтығысудың эффектілік энергиясы соқтығысушы бөлшектердің энергияларының қосындысына тең; бірдей массалы бөлшектер үшін (ࣟ 1 энергиялы) ࣟ uо = 2ࣟ 1.
Жеңіл бөлшектердің – электрондар мен позитрондар үшін ࣟ о = 0,5 МэВ болатын қарама-қарсы бағытта келіп соқтығысушы бөлшектердің өзараәсерлесу үрдістерін
(процестерін) зерттеудің маңызы бар. Мысалы, қарама-қарсы бағытта кездесіп соқтығысушы 1 ГэВ энергиялы электрондар шоғы үшін ࣟ uо = 2 ГэВ; бір ғана қозғалмайтын электрон кезінде дәл осындай эффектілі энергиялы соқтығысуда соқтығысушы электронның энергиясы ࣟ =ࣟ uо/2ࣟ о ≈ 4000 ГэВ болуы қажет. Қарама-қарсы бағытта келіп соқтығысушы протондар үшін (ࣟ о ≈ 1 ГэВ), мысалы
ࣟ = 70 ГэВ энергиялы (Ресейдегі Серпухов қаласындағы протондар үдеткішінің энергиясы 76 Гэв), ࣟ uо=140 ГэВ, тыныштықта тұрған протонның соқтығысуының эффектілік энергиясы 140 ГэВ-ке тең болу үшін соқтығысушы протонның зертханалық жүйедегі энергиясы ࣟ =10 000 ГэВ-ке тең болуы қажет. Сол себепті әдеттегі қозғалмайтын нысаналы үдеткіштер асажоғары энергиялы қарама-қарсы бағытты шоқтар жүйесімен бәсекелесе алмайды.
Қарама-қарсы бағытты шоқтар жүйесінің бір кемшілігі – шоқтар қарқындылығы (шоқтағы бөлшектер саны) қозғалмайтын нысаналы жүйедегі шоқтардікінен екінші реттік бөлшектердің энергиясында ұтылыс болады, себебі екінші реттік бөлшектердің энергиясы соқтығысушы алғашқы реттік бөлшектердің энергиясынан артпайды. Сондықтан қарама-қарсы шоқтар жүйесі дәстүрлі үдеткіштерді алмастыра алмайды, тек оларды толықтыра түспек.
Магниттік өрісте орнатылған әдеттегі үдеткіште үдетілген зарядты бөлшектер жинақтауыш сақинаға – сақиналы вакуумды камераға жіберіледі. Магниттік өрісті әдетте тіктөртбұрышты аралықтармен (магниттік өрісі жоқ) бөлінген секторлы магниттер тудырады. Соқтығысушы бөлшектердің зарядтарының таңбаларының әртүрлі [мысалы, е— е+, рр (мұндағы р – антипротон) немесе бірдей (мысалы, е – е –, рр) болуына тәуелді түрде қарама-қарсы бағытты шоқтар жүйесінде бір немесе екі жинақтауыш сақина болады, шоқтар алдын ала (жинақтауыш сақинадағы инжекцияға дейін) синхротондарда немесе синхрофазотрондарда, сондай-ақ сызықтық үдеткіштерде жүзеге асырылады. Инжекциядан кейін бөлшектердің қосымша үдетілуі мүмкін.Электрон-позитронды және протон-протонды жинақтауыш қондырғылардың типтік сұлбалары 1- және 2—сызбаларда көрсетілген.
Қарама-қарсы бағытты шоқтардың соқтығысу қондырғылары 1956 жылдан бастап қолданылған. Американ физигі Дональд Керст (1911 – 1993) бөлшектерді үдету үшін қарама-қарсы бағытты шоқтардың соқтығысу идеясын ұсынған.