Фи́зика высо́ких эне́ргий — раздел физики элементарных частиц , изучающий взаимодействия элементарных частиц и/или ядер атомов при энергиях столкновения, существенно выше, чем массы самих сталкивающихся частиц (см. Эквивалентность массы и энергии ).

Из соотношений неопределённости для ультрарелятивистских частиц следует, что для исследования деталей структуры элементарных частиц с размерами порядка ${\displaystyle \Delta r}$ нужны зондирующие частицы с энергиями ${\displaystyle \Delta E\geqslant {\frac {c\hbar }{\Delta r}}}$ или ${\displaystyle \Delta E\geqslant {\frac {2*10^{-14}}{\Delta r}}}$ , где ${\displaystyle E}$ выражена в Гэв, а ${\displaystyle r}$ в см. Энергия частиц для изучения очень мелких деталей растет с уменьшением размера этих деталей. В настоящее время энергии элементарных частиц в ускорителях составляют порядка ${\displaystyle 1000}$ Гэв, что позволяет изучать структуру элементарных частиц с точностью ${\displaystyle 10^{-17}}$ см.

Эксперименты по физике высоких энергий проводятся с помощью ускорителей заряженных частиц и ядерных реакторов . Также источником частиц высоких энергий являются космические лучи . В неускорительных экспериментах с космическими лучами изучают, в основном, свойства нейтрино и поведение частиц при сверхвысоких энергиях ( широкие космические ливни ).

Детекторы частиц

Основа любого эксперимента в области физики высоких энергий — детекторы ионизирующего излучения и гамма-лучей . Детектор регистрирует продукты реакций между частицами, и физики восстанавливают сами реакции по этим данным. В настоящее время основные типы детекторов, используемых в экспериментах в физике высоких энергий — полупроводниковые детекторы , и калориметры электромагнитных и адронных ливней. Также для регистрации результатов столкновений используются толстослойные фотопластинки , пузырьковые камеры , искровые камеры и другие детекторы элементарных частиц. Из различных типов детекторов физики собирают огромные детекторы элементарных частиц, так называемые детекторы общего назначения.

Примеры детекторов: ATLAS и CMS на протон -протонном коллайдере БАК (LHC, Швейцария/Франция), и на протон- антипротонном коллайдере Tevatron (США), BaBar и Belle на асимметричных электрон-позитронных фабриках B-мезонов в лабораториях SLAC (США) и KEK (Япония), а также детекторы СНД и КМД-3, работающие на электрон - позитроном ускорителе ВЭПП-2000 .

См. также

• Квантовая теория поля
• Физика элементарных частиц
• Физика ускорителей
• Химия высоких энергий

Литература

• Перкинс Д. Введение в физику высоких энергий. — М., Мир , 1975. — 416 с.

Примечания