¿Cómo asegurarse de que dos electrones colisionen cara a cara?

En experimentos de alta energía, las personas rompen partículas en partículas.

Pero, ¿cómo asegurarse de que realmente se encuentren, en lugar de simplemente pasar?

Ellos, uh, ¿apuntan con cuidado? ¿Estás preguntando sobre los mecanismos que se usan para ajustar los rayos?
Mi preocupación es que, gastamos tanta energía para acelerar las partículas, si se pierden entre sí, desperdiciamos mucha. Así que tenemos que hacer grandes esfuerzos para asegurarnos de que realmente colisionen.
@kaiser ¿Notó que la mayoría de los colisionadores son anillos? El costo de la energía es una de varias razones para esto (junto con los costos de capital y los arreglos de enfriamiento del haz).
Posiblemente obvio, pero el CERN y sus páginas web están llenas de información. Incluyendo las vigas.

Respuestas (1)

Respuesta corta: no lo haces.

Respuesta un poco más larga:

Está utilizando haces de partículas y enfoca cada uno de ellos tanto como puede (prácticamente 1 ) para que las partículas en cada haz estén razonablemente juntas.

El resultado es una amplia variedad de distancias de interacción, desde distancias muy alejadas pasando por casi accidentes hasta interacciones aún más cercanas. Mencionó electrones que se tratan como partículas puntuales, de modo que cada interacción es una "falla" en algún nivel. Para hadrones (protones, neutrones, mesones, etc.), alfas y núcleos pesados, los constituyentes del haz tienen una extensión física y se puede decir razonablemente que chocan a veces.

En resumen: las partículas en los haces necesariamente interactúan entre sí a una variedad de distancias.

Si no controlamos qué tan cerca se acercan, ¿cómo podemos decir qué tipo de evento es el que estamos midiendo?

Ahora usted ha hecho la pregunta crítica. La respuesta es que diseñamos y operamos el paquete detector para medir suficientes datos sobre partículas dispersas para reconstruir esa información.

Un ejemplo simple que se usó durante décadas es simplemente colocar detectores en posiciones que representan grandes ángulos de dispersión (lo que implica una gran transferencia de momento y, por lo tanto, aproximaciones muy cercanas o colisiones reales).

A medida que los sistemas de adquisición de datos se han vuelto más rápidos, se ha vuelto más factible recolectar todo y clasificar los detalles más tarde.

He escrito lo anterior asumiendo una máquina de haz a haz, pero se aplican comentarios similares al trabajo de objetivo fijo.

1 Hay buenas razones para no simplemente obtener el enfoque más estricto que se pueda lograr. En particular, cuanto más ajustado sea el enfoque que intente crear el impulso transversal de movimiento que le da a las partículas del haz, más difícil será contener el haz y traerlo para otra oportunidad.

Hay un enfoque adicional en los colisionadores donde se encuentra el experimento "Justo antes de la colisión, se usa otro tipo de imán para "apretar" las partículas más juntas para aumentar las posibilidades de colisiones". home.web.cern.ch/topics/gran-colisionador-de-hadrones
@annav Si el haz está cargado, el radio del haz intenta expandirse constantemente debido a la repulsión electrostática. Un acelerador o anillo de almacenamiento debe contrarrestar esta expansión "comprimiendo" el haz con un cuadrupolo magnético a intervalos regulares. Si bien un experimento de colisionador ciertamente debería colocar una región de interacción equidistante de dos "apretones", donde la densidad de partículas será la mayor, no sé si es apropiado llamar eso más especialmente que el apretón hecho para el transporte de haz ordinario /preservación.
@rob LHC mantiene el haz en un perfil bastante amplio la mayor parte del tiempo para que se enfríe fácilmente y luego lo enfocan cerca de los puntos de interacción activos. Causa problemas adicionales para mantener frío el haz en la dirección transversal, pero vale la pena en términos de interacción por cruce, y habían estado pensando en esos términos desde el principio del proceso de diseño, por lo que el esquema de posicionamiento del cuadrupolo tiene esto en cuenta . No conozco otros colisionadores que usen ese esquema, pero esto podría ser una expresión de mi ignorancia ya que no soy una persona colisionadora.
@rob Sí, se enfocan más en las regiones de interacción. Di una cita de la propaganda del cern. Los haces chocan en los puntos de interacción. este es el informe de diseño para cualquier persona lo suficientemente ambiciosa ab-div.web.cern.ch/ab-div/Publications/LHC-DesignReport.html . "La forma más directa de aumentar la luminosidad es enfocar más el haz en el punto de colisión (reducir Seff, o más concretamente el llamado parámetro β*)" de lhc-closer.es/1/4/9/0
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