Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1477"
2021-10-11 Чтобы преодолеть энергетическое ограничение циклотрона, в 1944/45 году двумя учеными был изобретен принцип фазовой стабильности. Это были Владимир Векслер из ОИЯИ, международного исследовательского центра в Дубне, и Эдвин Мэттисон Макмиллан из Калифорнийском университета в Беркли. Независимо друг от друга они показали, что, регулируя частоту приложенного напряжения в соответствии с уменьшающейся частотой вращающихся протонов, можно ускорить протоны до нескольких сотен МэВ. Циклотрон, использующий синхронное ускорение с помощью частотной модуляции (ЧМ), обычно называют синхроциклотроном или ЧМ-циклотроном. Эдвин Мэттисон Макмиллан получил Нобелевскую премию по химии 1951 года вместе с Гленном Теодором Сиборгом за открытие элемента нептуний.
Другой лауреат Нобелевской премии по химии, Теодор Сведберг, в середине 1940-х предложил построить ускоритель в Упсале. Вдохновленный работами Беркли, было решено построить синхроциклотрон. В 1950 году были произведены протоны с энергией 185 МэВ. То есть в Упсале какое-то время генерировались частицы с самой высокой энергией в Западной Европе. В 1957 году их было впервые предложено использовать для лечения больных раком. Затем ускоритель был реконструирован и с 1986 года работает как гибрид циклотрона и синхроциклотрона с секторной фокусировкой. Изобретение принципа фазовой стабильности подразумевало, что в принципе не существует ограничения энергии для ускорения частиц. Это открыло путь для двух новых типов ускорителей: линейного ускорителя и синхротрона. В начале 1960-х годов появился циклотрон нового типа - циклотрон с секторной фокусировкой, который иногда называют непрерывным циклотроном или изохронным циклотроном, чтобы отличать его от частотно-модулированного циклотрона или синхроциклотрона. Многие циклотроны с секторной фокусировкой сейчас находятся в эксплуатации, и они заменили синхроциклотроны, большинство из которых были остановлены. Не только протоны, но и любые ионы в принципе могут быть ускорены. В настоящее время доступны источники ионов, которые производят ионы практически любого элемента периодической таблицы. Два других типа ускорителей, основанных на принципе многократного ускорения, синхротрон и линейный ускоритель, важны в исследованиях физики элементарных частиц, где требуются максимально возможные энергии частиц. В синхротронах частицы ускоряются по кольцевой орбите, а магнитные поля, изгибающие траектории частиц, увеличиваются со временем, так что во время ускорения поддерживается постоянная орбита. Два крупнейших протонных синхротрона в ЦЕРНе, Объединенной европейской лаборатории физики высоких энергий недалеко от Женевы, и в Фермилабе недалеко от Чикаго, работают с середины 1970-х годов. Они ускоряют протоны до 450 и 1000 ГэВ соответственно и расположены в круглых туннелях длиной 6,9 и 6,3 км (1 ГэВ = 1000 МэВ). Такие высокоэнергетические протоны не могли быть получены ни в циклотроне, ни в синхротроне. Концепция синхротрона была впервые предложена в 1943 году австралийским физиком Марком Олифантом. Несколько позже Эдвин М. Макмиллан в Беркли, объявив о принципе фазовой стабильности, предложил ускоритель с переменным магнитным полем. Первое экспериментальное подтверждение концепции синхротрона было проведено в 1946 году в исследовательской лаборатории Малверна в Великобритании. Дальнейшие подробности о синхротронах, линейных ускорителях и коллайдерах будут даны в отдельном материале. Информацию см. здесь. Загрузить:
|
Вход, регистрация
