Классификация методов ускорения

ВЕСТНИК МЕЖДУНАРОДНОЙ АКАДЕМИИ НАУК (РУССКАЯ СЕКЦИЯ) • 2021 • 1
79
Физико;технические, химические, точные науки
ром использовался высоковольтный источник (кондук-
тор) для ускорения частиц. Этот тип ускорителя работа-
ет во многих ядерно-физических лабораториях. В совре-
менных тандемах Ван де Граафа напряжение на
кондукторе достигает 25 МэВ, что позволяет получать
пучки ускоренных ионов с энергией до нескольких МэВ
на нуклон.
Проблемы повышение энергии в таких линей-
ных ускорителях решаются в линейных высокочастот-
ных ускорителях. В этом типе ускорителя ускоряемая
частица проходит по прямой траектории через много-
численные электроды. Ускорение частиц осуществляет-
ся в пространстве между электродами. Ускоряемое на-
пряжение подается попеременно на кольцевые
электроды с частотой, соответствующей скорости про-
лета частицы межэлектродного пространства. Несмот-
ря на то, что линейные ускорителя позволяют ускорять
заряженные частицы до энергии несколько гигоэлек-
тронвольт (ГэВ
10
9
эВ), это требует громадных линей-
ных размеров ускорителей. Так линейный ускоритель
электронов в Стэнфорде (США) на энергию 35 ГэВ
имеет длину 3200 метров. Поэтому следующим этапом
в развитии ускорителей явилось использование цикли-
ческих ускорителей — циклотронов. В этих ускорите-
лях, в отличии от линейных, ускоряемые ионы много-
кратно пересекают ускоряющие электроды (дуанты)
(см. рис. 2). В ускоряемом пространстве ионы удержи-
ваются перпендикулярным магнитным полем.
Следующим шагом в развитии ускорителей вы-
соких энергий явилось открытие автофазировки, сде-
ланное независимо росийским ученым академиком
Векслером и американским Макмиланом. Эта идея на-
шла воплощение в синхротроне, в котором частицы ус-
коряются высокочастотным ускоряющим потенциа-
лом в возрастающем магнитном поле (см. рис. 3).
Современные протонные синхротроны позволяют
получить пучки протонов с энергиями 1000 ГэВ (1 ТэВ). В
отличие от циклотронов, магнитное поле в синхротронах
формируется только в области кольца, в котором ускоря-
ются частицы. Поэтому электромагниты расставляются
вокруг кольца. Диаметр орбит современных синхротро-
нов высоких энергий достигает нескольких сотен метров. 
Дальнейшее совершенствование циклотронных
методов ускорения связано с появлением синхроцикло-
тронов и изохронных циклотронов. Синхроциклотрон
отличается от классического циклотрона тем, что уско-
ряющее напряжение подается на электроды не с посто-
янной частотой, а эта частота варьируется в зависимости
от длительности цикла ускоряемых частиц. Изохронный
циклотрон отличается от классического действием маг-
нитного поля вдоль орбиты ускоряемой частицы. В клас-
сическом циклотроне это поле постоянно вдоль орбиты
и увеличивается с радиусом ускорения; в изохронном
циклотроне, наоборот, движущаяся по орбите частица
испытывает изменяющееся действие магнитного поля,
которое меняется по азимуту. Синхроциклотрон и реля-
тивистский циклотрон позволяют получить энергии час-
тиц до нескольких сотен МэВ. Накопительные кольца
имеют несколько иные принципы получения пучков, не-
жели ускорители. Метод встречных пучков, используе-
мый в накопительных кольцах использует возможность
взаимодействия в накопительных кольцах двух пучков,
ускоренных в противоположных направлениях. Этот ме-
тод, предложенный впервые в Новосибирске академи-
ком Будкером, в настоящее время используется при по-
лучении пучков сверхвысоких энергий. 
В 2008 года в в научно-исследовательском центре
Европейского совета ядерных исследований (Conseil
Europe
´
en pour la Recherche Nucle
´
aire, CERN), был запу-
щен Большой адронный коллайдер (LargeHadronCollider,
LHC; сокр. БАК) — ускоритель заряженных частиц на
встречных пучках, предназначенный для ускорения про-
тонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения про-
дуктов их взаимодействия. Коллайдер построен в научно-

жүктеу/скачать 1,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: