Светимость ускорителя

Шаблон:Дзт Свети́мость — в экспериментальной физике элементарных частиц, параметр ускорителя, характеризующий интенсивность столкновения частиц пучка с частицами фиксированной мишени (или интенсивность столкновения частиц двух встречных пучков в случае коллайдеров). Светимость Шаблон:Math измеряется в количестве частиц на единицу площади за единицу времени (размерность см⁻²·с⁻¹ в СГС, м⁻²·с⁻¹ в СИ, часто используются также внесистемные единицы барн⁻¹·с⁻¹). При умножении сечения Шаблон:Math какой-либо реакции на светимость получается средняя частота протекания этой реакции на данном коллайдере ${\dot{N}}_{\text{р}}=L\cdot {\sigma }_{\text{р}}$.

Связанная величина — интегральная светимость Шаблон:Math, представляющая собой интеграл по времени от светимости за время эксперимента:

$L_{\text{i}}=\int Ldt.$

Интегральная светимость является мерой количества данных, накопленных за время ускорительного эксперимента или цикла экспериментальных измерений. Она выражается в обратных единицах площади (см⁻², м⁻² или чаще в обратных барнах, обратных микробарнах, обратных фемтобарнах и т. д.) и имеет физический смысл среднего количества частиц пучка, прошедших через единицу площади мишени (или через единицу площади поперечного сечения встречного пучка) в области взаимодействия за время измерений. Не следует путать интегральную светимость ускорителя с интегральной светимостью астрономического источника (энергией, излучаемой источником за единицу времени во всём диапазоне частот).

Светимость Большого адронного коллайдера во время первых недель работы пробега была не более 10²⁹ протонов/(см²·с), но она продолжала постоянно повышаться, пока в 2017 году не было достигнуто целевое значение светимости в 2,1Шаблон:E протонов/(см²·с), что по порядку величины соответствует светимостям BaBar (SLAC, США) и Belle (KEK, Япония). Коллайдеру KEKB на 2017 год принадлежал мировой рекорд светимости для ускорителей с встречными пучками — 2,11Шаблон:E см⁻²·с⁻¹, на 2020 год он (в варианте SuperKEKB) достиг нового рекордного значения Шаблон:Val см⁻²·с⁻¹, а 8 июня 2022 на нём достигнута светимость Шаблон:Val см⁻²·с⁻¹.

Ниже представлено несколько примеров светимости конкретных действующих и планируемых ускорителей:

Коллайдер	Взаимодействующие частицы	Шаблон:Math (см−2·с−1)
SPS	Шаблон:Math	Шаблон:Val
Tevatron	Шаблон:Math	Шаблон:Val
HERA	Шаблон:Math	Шаблон:Val
LEP	Шаблон:Math	Шаблон:Val
PEP	Шаблон:Math	Шаблон:Val
KEKB	Шаблон:Math	Шаблон:Val
SuperKEKB	Шаблон:Math	Шаблон:Val
SuperKEKB (план)	Шаблон:Math	Шаблон:Val
LHC	Шаблон:Math	Шаблон:Val
LHC	Шаблон:Math + Pb	Шаблон:Val
LHC	Pb + Pb	Шаблон:Val
HL-LHC	Шаблон:Math	Шаблон:Val