W- и Z-бозоны и коллайдеры

После создания теории электрослабого взаимодействия и особенно после открытия нейтральных токов становилось все более ясным, что для решающей проверки теории необходимы эксперименты на встречных пучках при таких энергиях, когда рождаются и -бозоны.

Проекты встречных лептонных пучков с энергиями порядка 50—100 ГэВ в каждом пучке обсуждаются с конца 60-х годов. Так, на Международной конференции по ускорителям в Ереване в 1969 г. рассматривался ереванский проект встречных -пучков ГэВ и обсуждалась идея Будкера о строительстве встречных пучков с энергиями ГэВ. В 1975 г. подробное рассмотрение встречных -пучков с энергией ГэВ было опубликовано Рихтером.

Однако первые -бозоны были получены не на электрон-позитронном, а на протон-антипротонном коллайдере. Идея создания таких коллайдеров на базе существовавших тогда протонных суперсннхротронов—в ЦЕРНе (вблизи Жеяевы) и в лаборатории имени Ферми (в Батавии, США) - была выдвинута в 1976 г. группой физиков во главе с Карло Руббна. В 1981 г. в ЦЕРНе был создан -коллайдер с энергией каждого из пучков 270 ГэВ и два специальных гигантских детектора (сокращение UA происходит от английского Undeground Area). В сооружении

и эксплуатации этих детекторов приняли участие две коллаборации — около двухсот физиков и инженеров. В 1983 г. на этих детекторах были открыты первые и -бозоны. Это открытие сразу же было увенчано Нобелевской премией, которую получили Карло Руббиа—лидер группы и Симон Ваи дер Меер, руководивший созданием коллайдера. До 1988 г. на установках было зарегистрировано около 700 событий: примерно (здесь индексы указывают каналы, по которым наблюдались распады бозонов).

Что касается Батавии, то здесь события развивались медленнее, и на Тэватроне (встречных пучках протонов и антипротонов с энергией 1 ТэВ каждый) к середине 1988 г. было зарегистрировано менее 30 бозонов.

В конце 1980-х годов должны начать производство -бозонов два электрон-позитронных коллайдера с энергиями порядка 50 ГэВ в каждом пучке. Один этих коллайдеров, ЛЭП, сооружен в ЦЕРНе; он расположен в специальном кольцевом тоннеле длиной 27 км. Другой коллайдер, Стенфордском линейно-ускорительном центре. Его основой является линейный ускоритель, в котором в одном направлении ускоряются и электроны, и позитроны. Пройдя линейную часть ускорителя, они разводятся по двум дугам и встречаются в верхней точке «ракетки». Проектная «производительность» ЛЭП свыше тысячи -бозонов в час. В дальнейшем предполагается довести энергию каждого из пучков до 100 ГэВ, с тем чтобы рождать пары -бозонов.

Среди проектов 90-х годов упомянем (ускорительнонакопительный комплекс в Протвино с энергиями протонных пучков большой адронный коллайдер с энергиями протонов (в тоннеле ЛЭП) и проект американского сверхпроводящего суперколлайдера с энергиями протонов Отметим также вступающий в строй в 1990 г. электрон-протонный коллайдер ГЕРА вблизи Гамбурга ГэВ ГэВ). Этот последний коллайдер не предназначен для рождения W- и Z-бозонов, его область — глубоко неупругое рассеяние.

Очень интересны проекты встречных линейных электрон-позитронных пучков с энергиями порядка разрабатываемые в Новосибирске, Стенфорде и ЦЕРНе.