Pomysły dla zderzeń

Gdy cząstki o wysokich energiach z akceleratora zderzają się z nieruchomą tarczą, to większość cennej energii cząstki padającej jest tracona na odrzut tarczy i tylko mała jej część zasila zderzenie. W latach 1950-tych fizycy uzmysłowili sobie, że gdyby zamiast tego zderzyć ze sobą dwie przeciwbieżne wiązki cząstek, to nie byłoby żadnych strat na energię odrzutu i dochodziłoby do gwałtowniejszych zderzeń i większej liczby scyntylacyjnych błysków fizyki.

Zderzenie wiazek w detektorze ALEPH W zderzaczu, czyli urządzeniu ze zderzającymi się wiązkami przeciwbieżnymi, wytryski nowych cząstek następują w punkcie, w którym zderzaja się wiązki cząstek o wysokich energiach.
Podczas gdy inne laboratoria koncentrowały się na budowaniu urządzeń do zderzeń wiązek elektronów, to w CERN-ie pracowano nad nowym śmiałym projektem. Używając nowego synchrotronu protonowego do napełnienia dwóch przecinających się pierścieni, można by uzyskać intensywne wiązki protonowe i potem doprowadzić do ich zderzenia. Przecinające się pierścienie akumulujące ISR (Intersecting Storage Rings) zostały formalnie zatwierdzone do budowy w 1965 r. Przed ISR zwiększenie zasięgu fizyki uzyskiwano przez budowanie coraz większych urządzeń przyśpieszających cząstki. ISR o średnicy 300 m nie był ani akceleratorem, ani wielkim urządzeniem. Ale przesłanie z synchrotronu tak wielu cząstek i uformowanie ich w zwarte paczki wymagało stawienia czoła wielu technicznym wyzwaniom. Trzeba było rozwinąć nowe techniki wysokiej próżni i nowe metody sterowania wiązkami cząstek.

Przecinające się pierścienie akumulujące ISR, uruchomione w CERN-ie w 1971 r., umożliwiły CERN-owi uzyskanie doskonałości w trudnej dziedzinie zderzeń wiązek cząstek. Przecinajace sie pierscienie akumulujace ISR
Wyzwaniom stawiono czoła i 27 stycznia 1971 r. w ISR uzyskano pierwsze na świecie zderzenia wiązek protonowych. ISR jest uważane za arcydzieło sztuki fizyki technicznej a zdobyta wiedza i doświadczenie dały CERN-owi doskonały punkt wyjścia do kolejnych projektów zderzających się wiązek. W szczególności, 'stochastyczne chłodzenie' wynalezione przez Simona van der Meera umożliwiło ścisłą kontrolę niesfornych wiązek.

W 1979 r. CERN skapitalizował swą inwestycję w ISR, decydując sie na przekształcenie nowego synchrotronu protonowego SPS na pierwszy w świecie zderzacz wiązek protonów i antyprotonów. Metoda van der Meera chłodzenia wiązki stanowiła podstawę sukcesu. W dwa lata po zatwierdzeniu projektu uzyskano pierwsze zderzenia proton-antyproton a w 1983 r. Carlo Rubbia ze swoim zespołem odkrył od dawna oczekiwane cząstki W i Z, nośniki oddziaływań słabych.
Następnym beneficjentem tego mistrzostwa technicznego był LEP, CERN-owki zderzacz elektronów i pozytonów, a zderzacz LHC, którego uruchomienie jest zaplanowane na 2005 r., będzie oznaczał powrót CERN-u do zderzeń protonów po raz pierwszy od zamknięcia ISR w 1984 r.