PETRA (прискорювач)

У 1979 році експерименти з фізики елементарних частинок на позитронно-електронному накопичувачі PETRA в DESY виявили глюон, частинку-носій сильної взаємодії
Вид на вимірювальні станції 300-метрового експериментального залу «Макс фон Лауе» на джерелі синхротронного випромінювання PETRA III
На джерелі синхротронного випромінювання PETRA III проводилися експерименти для дослідження вірусу SARS-CoV-2

PETRA (нім. Positron-Elektron-Tandem-Ring-Anlage, пристрій позитронно-електронного тандемного кільця) — накопичувальне кільце у дослідницькому центрі DESY в Гамбурзі. Воно було побудоване між 1975 і 1978 роками і досі працює. З довжиною 2304 м, на момент вводу в експлуатацію воно був найбільшим накопичувальним кільцем такого типу. Зараз PETRA є другим за розміром кільцевим прискорювачем DESY після HERA.

Перші експерименти PETRA

PETRA спочатку використовувався для фізики елементарних частинок. Позитрони й електрони могли прискорюватись до енергій 19 ГеВ і зіштовхуватись. Таким чином PETRA досягала енергії зіткнення, приблизно в п'ять разів вищої, ніж у попередніх прискорювачів. Одним із найбільших успіхів експериментів на зустрічних пучках TASSO, JADE, MARK-J і PLUTO, проведених на PETRA, стало відкриття в у 1979 році глюона, переносника сильної взаємодії[1]. У 1995 році за це відкриття Європейське фізичне товариство нагородило Премією з фізики високих енергій і елементарних частинок[en] членів TASSO Пауля Зедінга[en], Бйорна Війка[en], Гюнтера Вольфа[de] та Сау Лан Ву[de][2].

Дослідження в PETRA сприяли міжнародній співпраці DESY. У перших експериментах PETRA брали участь дослідники з Китаю, Франції, Великої Британії, Голландії, Ізраїлю, Японії, Канади, Польщі, Іспанії, СРСР та США[3].

PETRA ІІ

У 1988 році прилад отримав назву PETRA II й почав працювати як попередній прискорювач для електронів і позитронів, а з 1990 року також для протонів для нового накопичувального кільця HERA. Електрони та позитрони прискорювались до 12 ГеВ, протони — до 40 ГэВ[4].

У березні 1995 року PETRA II була оснащена ондулятором для генерації синхротронного випромінювання з інтенсивною рентгенівською складовою, і відтоді вона служила також джерелом високоенергетичного синхротронного випромінювання з двома тестовими вимірювальними станціями[5].

PETRA III

2 липня 2007 року використання PETRA II як попереднього прискорювача для HERA припинилося, оскільки сама HERA була закрита. Після цього почалася реконструкція PETRA II і перетворення її на PETRA III — потужне джерело рентгенівського випромінювання. Близько 300 метрів кільця (із загальної довжини 2,3 км) було повністю реконструйовано й обладнано 14 ондуляторами. 16 листопада 2009 PETRA III була введена в експлуатаці. На ній одночасно могло проводитися до 30 експериментів[6]. Щоб збільшити кількість вимірювальних станцій, були побудовані два експериментальні зали (північний «Пауль Евальд[en]» і східний «Ада Йонат»). Після року ремонтних робіт дослідницька робота на PETRA III відновилась у квітні 2015 року[7].

PETRA III забезпечує високоенергетичне рентгенівське випромінювання з дуже високою яскравістю для понад 40 експериментальних станцій, що використовуються дослідницькими групами з усього світу для досліджень у таких сферах, як фізика, хімія, біологія, медицина, науки про життя, науки про Землю, матеріалознавство, вивчення культурних цінностей[8]. Зокрема, досліджується атомна структура та динаміка в різних матеріалах, функціонування біологічних молекул, наноматеріали, дослідження нових матеріалів для енергетики та інформаційних технологій, дослідження каталітичних реакцій в режимі реального часу[9].

Література

  • Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009
  • P. Söding (2010). On the discovery of the gluon (PDF). European Physical Journal H. 35 (1): 3—28. Bibcode:2010EPJH...35....3S. doi:10.1140/epjh/e2010-00002-5.

Примітки

  1. ↑ Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 100ff. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  2. ↑ Ilka Flegel, Paul Söding: Twenty-five years of gluons. In: CERN Courier. 12. November 2004, abgerufen am 27. Januar 2023 (englisch).
  3. ↑ Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 100. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  4. ↑ Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 167ff. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  5. ↑ Erich Lohrmann, Paul Söding: Von schnellen Teilchen und hellem Licht: 50 Jahre Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Wiley/VCH 2009. S. 249ff. Online-Ausgabe 2013 (PDF; 55 MB). In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  6. ↑ Sönke Möhl: Neue Anlage im Desy — Mit «Petra III» blicken Forscher von heute an ins Herz der Materie. In: Hamburger Abendblatt. 16. November 2009, abgerufen am 13. Oktober 2022.
  7. ↑ PETRA III — Facility Information. In: www.desy.de, abgerufen am 13. Oktober 2022 (englisch).
  8. ↑ PETRA III at DESY. In: www.wayforlight.eu, abgerufen am 13. Oktober 2022 (englisch).
  9. ↑ DESY: Photon Science 2022. Highlights and Annual Report. (PDF; 20,3 MB) In: www.desy.de. Dezember 2022, abgerufen am 26. Januar 2023 (englisch).

Посилання