Lysstyrke

Den lysstyrke er et udtryk fra speederen eller højenergi fysik ; den beskriver antallet af partikelmøder pr. område og tid. Ud over kollisionsenergien karakteriserer lysstyrken præstation af en partikelaccelerator . ${\ displaystyle L}$

brug

Antallet af spredningshændelser pr. Gang , for eksempel i en detektor omkring skæringspunktet mellem to partikelstråler ved en accelerator , er produktet af tværsnittet med lysstyrken . ${\ displaystyle {\ dot {N}}}$ ${\ displaystyle \ sigma}$${\ displaystyle L}$

${\ displaystyle {\ dot {N}} = {\ frac {{\ mathrm {d}} N} {{\ mathrm {d}} t}} = \ sigma \ cdot L}$.

Hvis hændelserne er begrænset til dem i et vinkelområde , giver differentialtværsnittet ganget med lysstyrken begivenhedshastigheden pr. Område . ${\ displaystyle {\ mathrm {d}} \ Omega}$${\ displaystyle {\ tfrac {{\ mathrm {d}} \ sigma} {{\ mathrm {d}} \ Omega}}}$${\ displaystyle {\ mathrm {d}} \ Omega}$

${\ displaystyle {\ frac {{\ mathrm {d}} ^ {2} N} {{\ mathrm {d}} \ Omega {\ mathrm {d}} t}} = {\ frac {{\ mathrm {d }} \ sigma} {{\ mathrm {d}} \ Omega}} \ cdot L}$.

Selvom tværsnittet er en fysisk egenskab for de kolliderende partikler uanset accelerator og detektor, er lysstyrken karakteristisk for acceleratoren uanset partiklernes fysiske egenskaber. Det afhænger af antallet af partikler i partikelbundterne, af deres fælles skæringsområde, af deres antal og af den hyppighed, de kolliderer med.

definition

Lysstyrken i en lagringsring stammer fra tallene og partiklerne i de kolliderende pakker (engl bundter.) Og antallet af bundter med gentagelsesfrekvensen bringes i kollision; partikelbundterne har tværsnitsarealet : ${\ displaystyle N_ {1}}$${\ displaystyle N_ {2}}$${\ displaystyle n}$${\ displaystyle f}$${\ displaystyle A}$

${\ displaystyle L = {\ frac {n \ cdot N_ {1} \ cdot N_ {2} \ cdot f} {A}}.}$

Lysstyrken har den samme enhed som partikelstrømstætheden , nemlig cm ⁻² s ⁻¹ . Som regel har stråler ikke en ensartet partikeltæthed. Hvis partikeltætheden følger en gaussisk fordeling med breddegrader og , er resultatet en lysstyrke på ${\ displaystyle \ sigma _ {x}}$${\ displaystyle \ sigma _ {y}}$

${\ displaystyle L = {\ frac {n \ cdot N_ {1} \ cdot N_ {2} \ cdot f} {4 \ pi \ sigma _ {x} \ sigma _ {y}}}.}$

Hvis du vil undersøge en proces så præcist som muligt, dvs. H. med høj statistisk signifikans er en høj lysstyrke nødvendig. Dette afhænger af acceleratorens struktur og kvaliteten af ​​partikelstrålerne i acceleratoren.

enheder

Lysstyrken er normalt angivet i cm ⁻² s ⁻¹ .

For (integreret) lysstyrke opsummerede over tid i et eksperiment, den reciprokke værdi af den tværgående snit enhed laden anvendes ofte , især omvendt picobarn og invers femtobarn: ${\ textstyle \ int L \, \ mathrm {d} t}$

${\ displaystyle \ mathrm {1 \; pb ^ {- 1} = 10 ^ {36} \; cm ^ {- 2}} \,}$,

${\ displaystyle \ mathrm {1 \; fb ^ {- 1} = 10 ^ {39} \; cm ^ {- 2}} \,}$.

Optegnelser

En lysstyrke på 1,75 · 10 ³⁴  cm ⁻² s ^{−1 blev} opnået ved LHC -acceleratoren , mens lysstyrker på ca. 4 · 10 ³²  cm ⁻² s ⁻¹ endelig blev opnået ved Tevatron . Den nuværende verdensrekord besiddes af elektron / positronacceleratoren KEKB i Japan og er 2,11 · 10 ³⁴  cm ⁻² s ⁻¹ (7. juni 2009). På grund af deres forskellige designs og typer af accelererede partikler er de forskellige acceleratorer imidlertid svære at sammenligne: LHC har verdensrekord for protonacceleratorer .

Weblinks

• “Hvad er egentlig lysstyrke?” På www.weltmaschine.de

Individuelle beviser

1. ↑ Bogdan Povh , Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche: Partikler og kerner ("Partikler og kerner"). 5. udgave Springer, Berlin 2006, ISBN 978-3-540-36683-6
2. ↑ DA Edwards og MJ Syphers: ACCELERATOR fysik Collider. Particle Data Group, juli 2011, åbnede 13. februar 2017 . 
3. ↑ Performance plots , adgang 10. oktober 2017
4. ↑ fnal.gov: Tevatron Lysstyrke ( Memento af den oprindelige i marts 23 2010 i den Internet Archive ) Info: Den arkiv link blev indsat automatisk, og er endnu ikke blevet kontrolleret. Kontroller venligst det originale og arkivlink i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. @1@ 2Skabelon: Webachiv / IABot / www.fnal.gov
5. ^ Tetsuo Abe et al.: KEKB's præstationer. I: Prog. Teori. Eksp. Fys. 03A001, 2013, s. 1–18, doi : 10.1093 / ptep / pts102 .