يستخدم سينكروفازوترون. سنكروفازوترون: ما هو ، مبدأ التشغيل والوصف

يعرف العالم كله أنه في عام 1957 أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي أرضي في العالم. ومع ذلك ، قلة من الناس يعرفون أنه في نفس العام بدأ الاتحاد السوفيتي في اختبار السنكروفازوترون ، وهو سلف مصادم الهادرونات الكبير الحديث في جنيف. ستناقش المقالة ماهية السنكروفازوترون وكيف يعمل.

للإجابة على سؤال حول ماهية السنكروفازوترون ، يجب أن يقال إن هذا جهاز عالي التقنية وغني بالعلوم تم تصميمه لدراسة العالم المصغر. على وجه الخصوص ، كانت فكرة السنكروفازوترون على النحو التالي: بمساعدة المجالات المغناطيسية القوية الناتجة عن المغناطيسات الكهربائية ، كان من الضروري تسريع حزمة من الجسيمات الأولية (البروتونات) إلى سرعات عالية ، ثم توجيه هذه الحزمة إلى هدف في راحه. من مثل هذا الاصطدام ، سيتعين على البروتونات "الانقسام" إلى أجزاء. ليس بعيدًا عن الهدف يوجد كاشف خاص - غرفة فقاعية. يتيح لك هذا الكاشف تتبع المسارات التي خلفتها أجزاء البروتون للتحقق من طبيعتها وخصائصها.

لماذا كان من الضروري بناء السنكروفازوترون لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية؟ في هذه التجربة العلمية ، التي صُنفت على أنها "سرية للغاية" ، كان العلماء السوفييت يحاولون إيجاد مصدر جديد للطاقة أرخص وأكثر كفاءة من اليورانيوم المخصب. كما تم متابعة الأهداف العلمية البحتة لدراسة أعمق لطبيعة التفاعلات النووية وعالم الجسيمات دون الذرية.

مبدأ تشغيل السنكروفازوترون

قد يبدو الوصف أعلاه للمهام التي واجهها السنكروفازوترون للكثيرين ليس صعبًا جدًا لتنفيذها في الممارسة العملية ، لكن هذا ليس كذلك. على الرغم من بساطة السؤال ، ما هو السنكروفازوترون ، من أجل تسريع البروتونات إلى السرعات الهائلة المطلوبة ، هناك حاجة إلى جهد كهربائي يصل إلى مئات المليارات من الفولتات. لا يمكن خلق مثل هذه التوترات حتى في الوقت الحاضر. لذلك ، تقرر توزيع الطاقة التي يتم ضخها في البروتونات في الوقت المناسب.

كان مبدأ تشغيل السنكروفازوترون على النحو التالي: تبدأ حزمة البروتون حركتها على طول نفق حلقي ، وفي مكان ما من هذا النفق توجد مكثفات تخلق زيادة في الطاقة في اللحظة التي يمر فيها شعاع البروتون من خلالها. وهكذا ، في كل منعطف يوجد تسارع صغير للبروتونات. بعد أن تقوم حزمة الجسيمات بعدة ملايين من الثورات عبر نفق السنكروفازوترون ، ستصل البروتونات إلى السرعات المطلوبة وسيتم توجيهها إلى الهدف.

وتجدر الإشارة إلى أن المغناطيسات الكهربائية المستخدمة أثناء تسريع البروتونات لعبت دورًا إرشاديًا ، أي أنها حددت مسار الحزمة ، لكنها لم تشارك في تسارعها.

المشكلات التي يواجهها العلماء عند إجراء التجارب

من أجل فهم أفضل لما هو السنكروفازوترون ولماذا يكون إنشائه عملية معقدة للغاية وكثيفة العلم ، يجب على المرء أن يفكر في المشكلات التي تنشأ أثناء تشغيله.

أولاً ، كلما زادت سرعة حزمة البروتون ، زادت كتلتها وفقًا لقانون أينشتاين الشهير. عند السرعات القريبة من الضوء ، تصبح كتلة الجسيمات كبيرة جدًا لدرجة أنه من الضروري إبقائها على المسار المطلوب ، من الضروري وجود مغناطيس كهربائي قوي. كلما كان حجم السنكروفازوترون أكبر ، يمكن وضع مغناطيس أكبر.

ثانيًا ، كان إنشاء السنكروفازوترون معقدًا أيضًا بسبب فقد الطاقة لحزمة البروتون أثناء تسارعها الدائري ، وكلما زادت سرعة الحزمة ، زادت أهمية هذه الخسائر. اتضح أنه من أجل تسريع الحزمة إلى السرعات الهائلة المطلوبة ، من الضروري امتلاك قوى هائلة.

ما هي النتائج التي تم الحصول عليها؟

مما لا شك فيه أن التجارب التي أجريت على السنكروفازوترون السوفيتي ساهمت بشكل كبير في تطوير مجالات التكنولوجيا الحديثة. لذلك ، بفضل هذه التجارب ، تمكن العلماء السوفييت من تحسين عملية معالجة اليورانيوم المستخدم 238 وحصلوا على بعض البيانات المثيرة للاهتمام عن طريق اصطدام الأيونات المتسارعة من ذرات مختلفة بهدف.

تُستخدم نتائج التجارب في السنكروفازوترون حتى يومنا هذا في بناء محطات الطاقة النووية والصواريخ الفضائية والروبوتات. تم استخدام إنجازات الفكر العلمي السوفيتي في بناء أقوى سنكروفاسوترون في عصرنا ، وهو مصادم هادرون الكبير. المسرّع السوفيتي نفسه يخدم علم الاتحاد الروسي ، في معهد FIAN (موسكو) ، حيث يتم استخدامه كمسرّع أيون.

ما هو السنكروفازوترون: مبدأ العملية والنتائج التي تم الحصول عليها - كل شيء عن السفر إلى الموقع

+ مرحلة + إلكترون) عبارة عن مسرع دوري رنيني بطول مدار التوازن دون تغيير أثناء التسارع. من أجل أن تظل الجسيمات في نفس المدار أثناء التسارع ، يتغير كل من المجال المغناطيسي الرائد وتردد المجال الكهربائي المتسارع. هذا الأخير ضروري لكي تصل الحزمة إلى قسم التسريع دائمًا في الطور مع المجال الكهربائي عالي التردد. في حالة كون الجسيمات ذات طبيعة نسبية فائقة ، فإن تواتر الدوران ، بطول ثابت للمدار ، لا يتغير مع زيادة الطاقة ، كما يجب أن يظل تردد مولد الترددات الراديوية ثابتًا. يسمى هذا المعجل بالفعل السنكروترون.

في الثقافة

كان هذا الجهاز هو الذي "عمل في العمل" تلميذ الصف الأول في الأغنية الشهيرة لآلا بوجاتشيفا "أغنية طالب الصف الأول". تم ذكر السنكروفاسوترون أيضًا في كوميديا ​​Gaidai "Operation Y and Shurik's Other Adventures". يظهر هذا الجهاز أيضًا كمثال لتطبيق نظرية النسبية لأينشتاين في الفيلم التربوي القصير "ما هي نظرية النسبية؟". في العروض الفكاهية منخفضة الذكاء ، بالنسبة لعامة الناس ، غالبًا ما تعمل كأداة علمية "غير مفهومة" أو نموذجًا للتكنولوجيا المتقدمة.

استغرق الأمر من البرلمانيين البريطانيين 15 دقيقة فقط لاتخاذ قرار بشأن استثمار عام قيمته مليار جنيه استرليني في بناء السنكروفازوترون. بعد ذلك - لمدة ساعة واحدة ناقشوا بشدة تكلفة القهوة ، لا أكثر ولا أقل ، في بوفيه البرلمان. ومع ذلك قررنا: خفض السعر بنسبة 15٪.

يبدو أن المهام لا يمكن مقارنتها من حيث التعقيد على الإطلاق ، ووفقًا لمنطق الأشياء ، كان يجب أن يحدث كل شيء على العكس تمامًا. ساعة للعلوم ، 15 دقيقة للقهوة. لكن لا! كما اتضح لاحقًا ، أعطى معظم السياسيين الموقرين على الفور أعمق "من أجل" ، وليس لديهم أي فكرة على الإطلاق عن ماهية "السنكروفازوترون".

دعونا ، عزيزي القارئ ، سويًا لملء هذه الفجوة المعرفية ولن نكون مثل قصر النظر العلمي لبعض الرفاق.

ما هو السنكروفازوترون؟

Synchrophasotron - تركيب إلكتروني للبحث العلمي - مسرّع دوري للجسيمات الأولية (نيوترونات ، بروتونات ، إلكترونات ، إلخ). لها شكل حلقة ضخمة تزن أكثر من 36 ألف طن. تعمل مغناطيساتها فائقة القوة وأنابيبها المتسارعة على إضفاء جزيئات مجهرية بطاقة اتجاهية هائلة. في أعماق مرنان Phasotron ، على عمق 14.5 مترًا ، تحدث تحولات رائعة حقًا على المستوى المادي: على سبيل المثال ، يتلقى بروتون صغير 20 مليون إلكترون فولت ، وأيون ثقيل - 5 ملايين إلكترون فولت. وهذا ليس سوى جزء بسيط من كل الاحتمالات!

على وجه التحديد ، بفضل الخصائص الفريدة للمسرع الدوري ، تمكن العلماء من معرفة أسرار الكون الأكثر سرية: دراسة بنية الجسيمات الصغيرة بشكل مهمل والعمليات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث داخل أصدافها ؛ مراقبة تفاعل الاندماج بأم عينيك ؛ اكتشاف طبيعة الأشياء المجهرية غير المعروفة حتى الآن.

شهد Phasotron حقبة جديدة من البحث العلمي - منطقة البحث حيث كان المجهر عاجزًا ، والذي تحدث عنه حتى مبتكرو الخيال العلمي بحذر شديد (رحلتهم الإبداعية بعيدة النظر لم تستطع التنبؤ بالاكتشافات التي تم إجراؤها!).

تاريخ السنكروفازوترون

في البداية ، كانت المسرعات خطية ، أي لم يكن لها هيكل دوري. لكن سرعان ما اضطر الفيزيائيون إلى التخلي عنهم. زادت متطلبات قيم الطاقة - هناك حاجة إلى المزيد. لكن البناء الخطي لم يستطع التكيف: أظهرت الحسابات النظرية أنه بالنسبة لهذه القيم ، يجب أن تكون ذات أطوال لا تصدق.

• في عام 1929 يقوم الأمريكي إي لورنس بمحاولات لحل هذه المشكلة ويبتكر السيكلوترون ، النموذج الأولي للفاسوترون الحديث. الاختبارات تسير بشكل جيد. بعد عشر سنوات ، في عام 1939. حصل لورانس على جائزة نوبل.
• في عام 1938 في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، بدأ الفيزيائي الموهوب V.I. Veksler في التعامل بنشاط مع مسألة إنشاء المسرعات وتحسينها. في فبراير 1944 خطرت له فكرة ثورية عن كيفية التغلب على حاجز الطاقة. يطلق Veksler على طريقته "autophasing". بعد عام واحد بالضبط ، تم اكتشاف نفس التكنولوجيا بشكل مستقل تمامًا بواسطة E. Macmillan ، عالم من الولايات المتحدة الأمريكية.
• في عام 1949 في الاتحاد السوفيتي بقيادة ف. Veksler and S.I. فافيلوف ، مشروع علمي واسع النطاق يتكشف - إنشاء سنكروفازوترون بسعة 10 مليار إلكترون فولت. لمدة 8 سنوات ، على أساس معهد البحوث النووية في مدينة دوبنو بأوكرانيا ، عملت مجموعة من علماء الفيزياء النظرية والمصممين والمهندسين بشق الأنفس على التركيب. لذلك ، يطلق عليه أيضًا اسم Dubninsk synchrophasotron.

تم تشغيل السنكروفازوترون في مارس 1957 ، قبل ستة أشهر من رحلة أول قمر صناعي أرضي إلى الفضاء.

ما هو البحث الذي يتم إجراؤه في السنكروفازوترون؟

أدى المسرع الدوري الرنان في ويكسلر إلى ولادة مجرة ​​من الاكتشافات البارزة في العديد من جوانب الفيزياء الأساسية ، وعلى وجه الخصوص ، في بعض المشكلات المثيرة للجدل والتي لم يتم دراستها كثيرًا في نظرية النسبية لأينشتاين:

• سلوك بنية الكوارك للنواة في عملية التفاعل ؛
• تكوين الجسيمات التراكمية نتيجة التفاعلات التي تنطوي على النوى ؛
• دراسة خصائص الديوترونات المتسارعة ؛
• تفاعل الأيونات الثقيلة مع الأهداف (التحقق من مقاومة الدوائر الدقيقة) ؛
• التخلص من اليورانيوم 238.

يتم تطبيق النتائج التي تم الحصول عليها في هذه المجالات بنجاح في بناء المركبات الفضائية ، وتصميم محطات الطاقة النووية ، وتطوير الروبوتات والمعدات للعمل في ظروف قاسية. لكن الشيء الأكثر إثارة للدهشة هو أن سلسلة من الدراسات التي أجريت في السنكروفاسوترون تقرب العلماء أكثر فأكثر إلى كشف اللغز العظيم لأصل الكون.

هذه هي الكلمة المألوفة بمهارة "سينكروفازوترون"! ذكرني كيف وصلت إلى آذان رجل عادي بسيط في الاتحاد السوفيتي؟ كان هناك نوع من الأفلام أو أغنية مشهورة ، شيء أتذكره بالضبط! أم أنها مجرد نظير لكلمة لا يمكن نطقها؟

والآن دعونا نتذكر ما هو وكيف تم إنشاؤه ...

في عام 1957 ، حقق الاتحاد السوفيتي اختراقًا علميًا ثوريًا في اتجاهين في وقت واحد: في أكتوبر ، تم إطلاق أول قمر صناعي أرضي ، وقبل بضعة أشهر ، في مارس ، بدأ السنكروفاسوترون الأسطوري ، وهو تركيب عملاق لدراسة العالم الصغير ، تعمل في دوبنا. لقد صدم هذان الحدثان العالم بأسره ، ودخلت كلمتا "القمر الصناعي" و "السنكروفازوترون" حياتنا بثبات.

السنكروفازوترون هو أحد أنواع مسرعات الجسيمات المشحونة. يتم تسريع الجسيمات الموجودة فيها إلى سرعات عالية ، وبالتالي إلى طاقات عالية. نتيجة اصطدامها بالجسيمات الذرية الأخرى ، يتم الحكم على بنية وخصائص المادة. يتم تحديد احتمالية الاصطدامات من خلال شدة حزمة الجسيمات المتسارعة ، أي بعدد الجسيمات الموجودة فيها ، وبالتالي فإن الشدة ، إلى جانب الطاقة ، هي معلمة مهمة في المسرع.

المسرعات تصل إلى أحجام هائلة ، وليس من قبيل المصادفة أن أطلق عليها الكاتب فلاديمير كارتسيف أهرامات العصر النووي ، والتي من خلالها سيحكم أحفادنا على مستوى تقنيتنا.

قبل بناء المعجلات ، كانت الأشعة الكونية هي المصدر الوحيد للجسيمات عالية الطاقة. في الأساس ، هذه بروتونات ذات طاقة بترتيب العديد من GeV ، تأتي بحرية من الفضاء ، والجسيمات الثانوية التي تنشأ عندما تتفاعل مع الغلاف الجوي. لكن تدفق الأشعة الكونية فوضوي وله كثافة منخفضة ، لذلك ، بمرور الوقت ، بدأ إنشاء مرافق خاصة للبحوث المختبرية - معجلات ذات حزم جسيمات ذات طاقة عالية وكثافة أكبر.

يعتمد تشغيل جميع المسرعات على حقيقة معروفة: يتم تسريع الجسيم المشحون بواسطة مجال كهربائي. ومع ذلك ، من المستحيل الحصول على جسيمات ذات طاقة عالية جدًا عن طريق تسريعها مرة واحدة فقط بين قطبين ، لأن هذا يتطلب تطبيق جهد هائل عليها ، وهو أمر مستحيل تقنيًا. لذلك ، يتم الحصول على الجسيمات عالية الطاقة عن طريق تمريرها بشكل متكرر بين الأقطاب الكهربائية.

المسرعات التي يمر فيها الجسيم عبر فجوات متسارعة متتالية تسمى الخطية. بدأ تطوير المسرعات معهم ، لكن الحاجة إلى زيادة طاقة الجسيمات أدت إلى أطوال كبيرة غير واقعية تقريبًا من التركيبات.

في عام 1929 ، اقترح العالم الأمريكي إي. لورانس تصميم معجل يتحرك فيه الجسيم في لولب ، ويمر بشكل متكرر عبر نفس الفجوة بين قطبين. ينحني مسار الجسيمات ويلتفه مجال مغناطيسي موحد موجه بشكل عمودي على مستوى المدار. كان يسمى المسرع سيكلوترون. في 1930-1931 ، بنى لورانس ومعاونوه أول سيكلوترون في جامعة كاليفورنيا (الولايات المتحدة الأمريكية). لهذا الاختراع ، حصل على جائزة نوبل في عام 1939.

في السيكلوترون ، يخلق مغناطيس كهربائي كبير مجالًا مغناطيسيًا منتظمًا ، وينشأ مجال كهربائي بين قطبين مجوفين على شكل حرف D (ومن هنا جاء اسمهما - "الآلهة"). يتم تطبيق جهد متناوب على الأقطاب الكهربائية ، مما يؤدي إلى عكس القطبية في كل مرة يقوم فيها الجسيم بنصف دورة. نتيجة لهذا ، يقوم المجال الكهربائي دائمًا بتسريع الجسيمات. هذه الفكرة لا يمكن أن تتحقق إذا كان للجسيمات ذات الطاقات المختلفة فترات مختلفة من الثورة. لكن لحسن الحظ ، على الرغم من زيادة السرعة مع زيادة الطاقة ، تظل فترة الثورة ثابتة ، حيث يزيد قطر المسار بنفس النسبة. إن خاصية السيكلوترون هذه هي التي تجعل من الممكن استخدام تردد ثابت للمجال الكهربائي للتسريع.

سرعان ما بدأ إنشاء السيكلوترونات في مختبرات بحثية أخرى.

مبنى السنكروفازوترون في الخمسينيات

تم الإعلان عن الحاجة إلى إنشاء قاعدة تسريع جادة في الاتحاد السوفيتي على مستوى الحكومة في مارس 1938. مجموعة من الباحثين من معهد لينينغراد للفيزياء والتكنولوجيا (LFTI) برئاسة الأكاديمي أ. تحول Ioffe إلى رئيس مجلس مفوضي الشعب في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية V.M. مولوتوف برسالة تقترح إنشاء قاعدة تقنية للبحث في مجال بنية النواة الذرية. أصبحت الأسئلة المتعلقة ببنية النواة الذرية إحدى المشكلات المركزية في العلوم الطبيعية ، وكان الاتحاد السوفيتي متخلفًا كثيرًا في حلها. لذلك ، إذا كان هناك ما لا يقل عن خمسة سيكلوترونات في أمريكا ، فعندئذٍ لم يكن هناك واحد في الاتحاد السوفيتي (السيكلوترون الوحيد لمعهد الراديوم التابع لأكاديمية العلوم (RIAN) ، الذي تم إطلاقه في عام 1937 ، لم يعمل عمليًا بسبب عيوب التصميم). احتوى النداء الموجه إلى مولوتوف على طلب لتهيئة الظروف لاستكمال بناء سيكلوترون LPTI بحلول 1 يناير 1939. تم تعليق العمل في إنشائه ، الذي بدأ في عام 1937 ، بسبب تناقضات الإدارات وإنهاء التمويل.

في الواقع ، في وقت كتابة الرسالة ، كان هناك سوء فهم واضح في الدوائر الحكومية في البلاد حول أهمية البحث في مجال الفيزياء الذرية. وفقًا لمذكرات M.G. ميشرياكوف ، في عام 1938 ، حتى طرح السؤال المتعلق بتصفية معهد الراديوم ، الذي ، وفقًا للبعض ، كان منخرطًا في أبحاث غير مجدية حول اليورانيوم والثوريوم ، بينما كانت البلاد تسعى جاهدة لزيادة مناجم الفحم وصهر الفولاذ.

كان للرسالة الموجهة إلى مولوتوف تأثير ، وفي يونيو 1938 ، كانت لجنة من أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، برئاسة ب. قدم Kapitsa ، بناءً على طلب من الحكومة ، استنتاجًا بشأن الحاجة إلى بناء 10-20 MeV LPTI cyclotron ، اعتمادًا على نوع الجسيمات المتسارعة ، وتحسين السيكلوترون RIAN.

في نوفمبر 1938 ، قام S.I. اقترح فافيلوف ، في مناشدته إلى هيئة رئاسة أكاديمية العلوم ، بناء سيكلوترون LFTI في موسكو ونقل مختبر I.V. كورتشاتوف ، الذي شارك في إنشائها. أراد سيرجي إيفانوفيتش أن يكون المختبر المركزي لدراسة النواة الذرية في نفس المكان الذي توجد فيه أكاديمية العلوم ، أي في موسكو. ومع ذلك ، لم يكن مدعوماً من حركة النقض. انتهت الخلافات في نهاية عام 1939 ، عندما أ. اقترح Ioffe إنشاء ثلاثة سيكلوترونات في وقت واحد. في 30 يوليو 1940 ، في اجتماع لهيئة رئاسة أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تقرر توجيه RIAN هذا العام لتجهيز السيكلوترون الحالي ، شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء لإعداد المواد اللازمة لبناء سيكلوترون قوي جديد بحلول 15 أكتوبر. ، و LFTI لاستكمال بناء السيكلوترون في الربع الأول من عام 1941.

فيما يتعلق بهذا القرار ، تم إنشاء ما يسمى لواء السيكلوترون في شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء ، والذي شمل فلاديمير يوسيفوفيتش فيكسلر ، وسيرجي نيكولايفيتش فيرنوف ، وبافيل ألكسيفيتش شيرينكوف ، وليونيد فاسيليفيتش غروشيف ، وإيفجيني لفوفيتش فاينبرغ. في 26 سبتمبر 1940 ، استمع مكتب قسم العلوم الفيزيائية والرياضية (OPMS) إلى معلومات من ف. وافق Veksler حول مهمة تصميم السيكلوترون على خصائصه الرئيسية وتقدير البناء. تم تصميم السيكلوترون لتسريع الديوترونات حتى طاقة تصل إلى 50 ميغا إلكترون فولت. خططت شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء لبدء بنائها في عام 1941 وتشغيلها في عام 1943. تعطلت الخطط المخططة بسبب الحرب.

أجبرت الحاجة الملحة لإنشاء قنبلة ذرية الاتحاد السوفيتي على حشد الجهود في دراسة العالم الصغير. تم بناء سيكلوترونين واحدًا تلو الآخر في المختبر رقم 2 في موسكو (1944 ، 1946) ؛ في لينينغراد ، بعد رفع الحصار ، تمت استعادة سيكلوترونات RIAN و LFTI (1946).

على الرغم من الموافقة على مشروع Fianovsky cyclotron قبل الحرب ، أصبح من الواضح أن تصميم لورانس قد استنفد نفسه ، لأن طاقة البروتونات المتسارعة لا يمكن أن تتجاوز 20 ميجا فولت. من هذه الطاقة يبدأ تأثير زيادة كتلة الجسيم بسرعات تتناسب مع سرعة الضوء ، وهو ما يتبع نظرية النسبية لأينشتاين.

نظرًا لنمو الكتلة ، فإن الرنين بين مرور الجسيم عبر الفجوة المتسارعة والمرحلة المقابلة للحقل الكهربائي قد انتهك ، مما يستلزم التباطؤ.

وتجدر الإشارة إلى أن السيكلوترون مصمم لتسريع الجسيمات الثقيلة فقط (البروتونات والأيونات). ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه بسبب كتلة السكون الصغيرة جدًا ، يصل الإلكترون بالفعل عند طاقته من 1 إلى 3 ميغا إلكترون فولت إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء ، ونتيجة لذلك تزداد كتلته بشكل ملحوظ وينتقل الجسيم بسرعة من صدى.

كان أول معجل للإلكترون الدوري هو بيتاترون الذي بناه كيرست في عام 1940 بناءً على فكرة Wideröe. يعتمد البيتاترون على قانون فاراداي ، والذي بموجبه ، عندما يخترق التدفق المغناطيسي دائرة مغلقة ، تنشأ قوة دافعة كهربائية في هذه الدائرة. في بيتاترون ، الدائرة المغلقة عبارة عن تيار من الجسيمات تتحرك على طول مدار حلقي في غرفة مفرغة ذات نصف قطر ثابت في مجال مغناطيسي يتزايد تدريجياً. عندما يزداد التدفق المغناطيسي داخل المدار ، تنشأ قوة دافعة كهربائية ، يقوم المكون العرضي لها بتسريع الإلكترونات. في البيتاترون ، مثل السيكلوترون ، هناك حد لإنتاج جزيئات عالية الطاقة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه وفقًا لقوانين الديناميكا الكهربائية ، تصدر الإلكترونات التي تتحرك في مدارات دائرية موجات كهرومغناطيسية ، والتي تحمل الكثير من الطاقة بسرعات نسبية. للتعويض عن هذه الخسائر ، من الضروري زيادة حجم قلب المغناطيس بشكل كبير ، والذي له حدود عملية.

وهكذا ، وبحلول بداية الأربعينيات من القرن الماضي ، استنفدت إمكانيات الحصول على طاقات أعلى لكل من البروتونات والإلكترونات. لمزيد من الدراسات حول العالم الدقيق ، كان من الضروري زيادة طاقة الجسيمات المتسارعة ، لذلك أصبحت مهمة إيجاد طرق جديدة للتسريع حادة.

في فبراير 1944 ف. طرح ويكسلر فكرة ثورية حول كيفية التغلب على حاجز الطاقة في السيكلوترون والبيتاترون. كان الأمر بسيطًا لدرجة أنه بدا غريبًا أنه لم يتم الاقتراب منه مسبقًا. كانت الفكرة أنه أثناء تسارع الرنين ، يجب أن تتزامن ترددات ثورة الجسيمات مع المجال المتسارع باستمرار ، بمعنى آخر ، أن تكون متزامنة. عند تسريع الجسيمات النسبية الثقيلة في السيكلوترون من أجل التزامن ، تم اقتراح تغيير تواتر المجال الكهربائي المتسارع وفقًا لقانون معين (فيما بعد كان يُطلق على هذا المعجل اسم السنكروسيكلوترون).

لتسريع الإلكترونات النسبية ، تم اقتراح مسرع ، سُمي لاحقًا بالسنكروترون. في ذلك ، يتم إجراء التسارع بواسطة مجال كهربائي متناوب ذي تردد ثابت ، ويتم توفير التزامن بواسطة مجال مغناطيسي يتغير وفقًا لقانون معين ، والذي يحافظ على الجسيمات في مدار نصف قطر ثابت.

لأغراض عملية ، كان من الضروري التأكد نظريًا من أن عمليات التسريع المقترحة مستقرة ، أي مع انحرافات طفيفة عن الرنين ، سيتم تنفيذ مراحل الجسيمات تلقائيًا. قام الفيزيائي النظري لفريق السيكلوترون E.L. لفت فاينبرج انتباه فيكسلر إلى هذا وأثبت بنفسه استقرار العمليات بطريقة رياضية صارمة. هذا هو السبب في أن فكرة ويكسلر كانت تسمى "مبدأ الطرح التلقائي".

لمناقشة الحل الذي تم الحصول عليه ، عقدت شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء (FIAN) ندوة قدم فيها Veksler تقريرًا تمهيديًا ، وقدم Feinberg تقريرًا عن الاستقرار. تمت الموافقة على العمل ، وفي نفس عام 1944 ، نشرت مجلة "تقارير أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية" مقالتين تم فيهما النظر في طرق جديدة للتسريع (المقالة الأولى تناولت مسرعًا يعتمد على ترددات متعددة ، سميت فيما بعد ميكروترون). تم إدراج Veksler فقط كمؤلف لهم ، ولم يذكر اسم Feinberg على الإطلاق. في وقت قريب جدًا ، أصبح دور فاينبرج في اكتشاف مبدأ الطور التلقائي محكومًا بشكل غير مستحق بالنسيان التام.

بعد مرور عام ، اكتشف الفيزيائي الأمريكي إي ماكميلان مبدأ التدوير التلقائي بشكل مستقل ، لكن ويكسلر احتفظ بالأولوية.

وتجدر الإشارة إلى أنه في المسرّعات القائمة على المبدأ الجديد ، تجلت "قاعدة الرافعة" في شكل صريح - أدى اكتساب الطاقة إلى فقدان شدة حزمة الجسيمات المتسارعة ، والتي ترتبط بالدورة. من تسارعها ، على عكس التسارع السلس في السيكلوترونات والبيتاترونات. تمت الإشارة إلى هذه اللحظة غير السارة على الفور في جلسة قسم العلوم الفيزيائية والرياضية في 20 فبراير 1945 ، ولكن بعد ذلك توصل الجميع بالإجماع إلى استنتاج مفاده أن هذا الظرف لا ينبغي بأي حال من الأحوال التدخل في تنفيذ المشروع. على الرغم من أن النضال من أجل الحدة ، بالمناسبة ، أزعج "المسرعات" باستمرار.

في الجلسة نفسها ، بناءً على اقتراح رئيس أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية S.I. فافيلوف ، تقرر على الفور بناء نوعين من المسرعات التي اقترحها Veksler. في 19 فبراير 1946 ، أصدرت اللجنة الخاصة التابعة لمجلس مفوضي الشعب لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية تعليمات إلى اللجنة ذات الصلة بتطوير مشاريعها ، مع الإشارة إلى السعة ووقت الإنتاج وموقع البناء. (رفضت شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء إنشاء سيكلوترون.)

نتيجة لذلك ، في 13 أغسطس 1946 ، صدر مرسومان لمجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في وقت واحد ، ووقعهما رئيس مجلس الوزراء في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية I.V. ستالين ومدير مجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية Ya.E. Chadaev ، حول إنشاء سنكرو سايكلوترون لطاقة ديوترون من 250 ميغا إلكترون فولت وسينكروترون لطاقة 1 جيجا إلكترون فولت. تم إملاء طاقة المسرعات بشكل أساسي من خلال المواجهة السياسية بين الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي. قامت الولايات المتحدة بالفعل ببناء سنكروترون مع طاقة ديوترون تبلغ حوالي 190 ميغا إلكترون فولت وبدأت في بناء سنكروترون بطاقة 250-300 ميغا إلكترون فولت. كان من المفترض أن تتفوق المسرعات المحلية على المسرعات الأمريكية من حيث الطاقة.

تم تعليق الآمال على السنكروسيكلوترون لاكتشاف عناصر جديدة ، وطرق جديدة للحصول على الطاقة الذرية من مصادر أرخص من اليورانيوم. بمساعدة السنكروترون ، كانوا يعتزمون الحصول على الميزونات بشكل مصطنع ، والتي ، كما افترض الفيزيائيون السوفييت في ذلك الوقت ، كانت قادرة على التسبب في الانشطار النووي.

وصدر كلا المرسومين بختم "سري للغاية (مجلد خاص)" ، لأن بناء المعجلات كان جزءًا من مشروع إنشاء قنبلة ذرية. بمساعدتهم ، كان من المأمول الحصول على نظرية دقيقة للقوى النووية اللازمة لحسابات القنبلة ، والتي تم تنفيذها في ذلك الوقت فقط بمساعدة مجموعة كبيرة من النماذج التقريبية. صحيح ، تبين أن كل شيء لم يكن بهذه البساطة كما كان يعتقد في البداية ، وتجدر الإشارة إلى أن مثل هذه النظرية لم يتم إنشاؤها حتى يومنا هذا.

حددت القرارات أماكن بناء المعجلات: السنكروترون - في موسكو ، على طريق كالوغا السريع (الآن لينينسكي بروسبكت) ، على أراضي شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء ؛ Synchrocyclotron - في منطقة محطة الطاقة الكهرومائية Ivankovskaya ، على بعد 125 كيلومترًا شمال موسكو (منطقة كالينين في ذلك الوقت). في البداية ، عُهد بإنشاء كلا المسرعين إلى شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء. السادس. Veksler ، وللسينكروسيكلوترون - D.V. سكوبلتسين.

على اليسار - دكتور في العلوم التقنية الأستاذ ل. زينوفييف (1912-1998) ، على اليمين - أكاديمي في أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ف. Veksler (1907–1966) أثناء إنشاء السنكروفازوترون

بعد ستة أشهر ، رئيس المشروع الذري ، I.V. كورتشاتوف ، غير راضٍ عن تقدم العمل في Fianovo synchrocyclotron ، نقل هذا الموضوع إلى مختبره رقم 2. عين M.G. مشيرياكوف ، حرره من العمل في معهد لينينغراد للراديوم. تحت قيادة ميشرياكوف ، تم إنشاء نموذج سنكرو سايكلوترون في المختبر رقم 2 ، والذي أكد بالفعل بشكل تجريبي صحة مبدأ التشغيل التلقائي. في عام 1947 ، بدأ بناء معجل في منطقة كالينين.

14 ديسمبر 1949 تحت قيادة م. تم إطلاق السينكروسيكلوترون المشيرياكوف بنجاح في الموعد المحدد وأصبح أول معجل من هذا النوع في الاتحاد السوفيتي ، مما أدى إلى إعاقة طاقة معجل مماثل تم إنشاؤه في عام 1946 في بيركلي (الولايات المتحدة الأمريكية). ظل رقما قياسيا حتى عام 1953.

في البداية ، كان يُطلق على المختبر القائم على synchrocyclotron اسم المختبر الهيدرولوجي لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (GTL) حرصًا على السرية وكان فرعًا للمختبر رقم 2. وفي عام 1953 تم تحويله إلى معهد مستقل للمشكلات النووية أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (INP) ، برئاسة M.G. مشيرياكوف.

الأكاديمي في الأكاديمية الأوكرانية للعلوم أ. اقترح لايبونسكي (1907-1972) ، بناءً على مبدأ الطيف التلقائي ، تصميم مُسرع ، سُمي لاحقًا باسم السنكروفازوترون (الصورة: العلم والحياة)
فشل إنشاء السنكروترون لعدد من الأسباب. أولاً ، بسبب الصعوبات غير المتوقعة ، كان لابد من بناء سنكروترونين لطاقات أقل - 30 و 250 ميغا إلكترون فولت. كانت تقع على أراضي شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء ، وتقرر بناء السنكروترون 1 GeV خارج موسكو. في يونيو 1948 ، تم منحه مكانًا على بعد بضعة كيلومترات من synchrocyclotron قيد الإنشاء بالفعل في منطقة كالينين ، ولكن لم يتم بناؤه هناك أيضًا ، حيث تم إعطاء الأفضلية للمسرع الذي اقترحه ألكسندر إيليتش لايبونسكي ، الأكاديمي في الأكاديمية الأوكرانية في علوم. حدث على النحو التالي.

في عام 1946 ، أ. طرح Leipunsky ، استنادًا إلى مبدأ الطور التلقائي ، فكرة إمكانية إنشاء معجل يتم فيه دمج ميزات السنكروترون والسنكروسيكلوترون. بعد ذلك ، أطلق Veksler على هذا النوع من المسرع اسم السنكروفازوترون. يصبح الاسم واضحًا إذا أخذنا في الاعتبار أن السنكروسيكلوترون كان يُطلق عليه في الأصل الفاسوترون ، وبالتزامن مع السنكروترون ، يتم الحصول على السنكروفازوترون. في ذلك ، نتيجة للتغير في المجال المغناطيسي للتحكم ، تتحرك الجسيمات على طول الحلقة ، كما هو الحال في السنكروترون ، وينتج التسارع مجالًا كهربائيًا عالي التردد ، يختلف تردده مع الوقت ، كما هو الحال في سنكروترون. هذا جعل من الممكن زيادة طاقة البروتونات المتسارعة بشكل كبير مقارنةً بالسينكروسيكلوترون. في السنكروفازوترون ، يتم تسريع البروتونات مبدئيًا في معجل خطي - حاقن. تبدأ الجسيمات التي تدخل الغرفة الرئيسية تحت تأثير مجال مغناطيسي في الدوران فيها. هذا الوضع يسمى وضع بيتاترون. ثم يتم تشغيل الجهد المتسارع عالي التردد عند الأقطاب الموضوعة في فجوتين مستقيمتين متعاكستين تمامًا.

من بين جميع أنواع المسرعات الثلاثة القائمة على مبدأ الطور التلقائي ، يعد السنكروفازوترون من الناحية الفنية الأكثر تعقيدًا ، ثم شك الكثيرون في إمكانية إنشائه. لكن لايبونسكي ، واثقًا من أن كل شيء سينجح ، شرع بجرأة في تنفيذ فكرته.

في عام 1947 ، في المختبر "B" بالقرب من محطة Obninskoye (الآن مدينة Obninsk) ، بدأت مجموعة معجلات خاصة تحت قيادته في تطوير معجل. المنظرون الأوائل للسنكروفازوترون هم Yu.A. كروتكوف ، د. Kazachkovsky and L.L. سابسوفيتش. في شباط 1948 ، عُقد مؤتمر مغلق حول المُسرّعات حضره ، بالإضافة إلى الوزراء ، أ. مينتس ، وهو متخصص معروف في الهندسة الراديوية في ذلك الوقت ، وكبار المهندسين في لينينغراد إلكتروسيلا ومصانع المحولات. ذكر كل منهم أن المسرع الذي اقترحه لايبون يمكن أن يتم. أتاح تشجيع النتائج النظرية الأولى ودعم المهندسين من المصانع الرائدة بدء العمل في مشروع تقني محدد لمسرع كبير لطاقات البروتون تبلغ 1.3-1.5 جيجا إلكترون فولت وتطوير العمل التجريبي الذي أكد صحة فكرة لايبونسكي. بحلول ديسمبر 1948 ، كان التصميم الفني للمُسرع جاهزًا ، وبحلول مارس 1949 ، كان من المقرر أن يقدم Leipunsky مسودة تصميم لـ 10 GeV synchrophasotron.

وفجأة ، في عام 1949 ، في ذروة العمل ، قررت الحكومة نقل العمل على السنكروفازوترون الذي بدأ إلى شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء. لم؟ لماذا ا؟ بعد كل شيء ، تعمل شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء بالفعل على بناء سينكروترون 1 GeV! نعم ، حقيقة الأمر هي أن كلا المشروعين ، كلا من 1.5 GeV السنكروترون و 1 GeV السنكروترون ، كانا باهظين للغاية ، ونشأ السؤال حول مدى ملاءمتهما. تم حلها أخيرًا في أحد الاجتماعات الخاصة في شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء ، حيث اجتمع كبار علماء الفيزياء في البلاد. لقد اعتبروا أنه من غير الضروري بناء سنكروترون 1 GeV بسبب عدم وجود اهتمام كبير بتسريع الإلكترون. كان الخصم الرئيسي لهذا المنصب هو م. ماركوف. كانت حجته الرئيسية هي أنه من الأكثر كفاءة دراسة كل من البروتونات والقوى النووية بمساعدة التفاعل الكهرومغناطيسي المدروس جيدًا بالفعل. ومع ذلك ، فشل في الدفاع عن وجهة نظره ، واتضح أن القرار الإيجابي لصالح مشروع لايبونسكي.

هذا ما يبدو عليه 10 GeV synchrophasotron في دوبنا

كان حلم فيكسلر العزيز ببناء أكبر معجل يتداعى. لا يريد تحمل الوضع الحالي ، بدعم من S.I. فافيلوف ود. اقترح Skobeltsyna التخلي عن بناء 1.5 GeV synchrophasotron والمضي قدمًا في تصميم مسرع 10 GeV على الفور ، والذي سبق أن عُهد به إلى A.I. لايبونسكي. قبلت الحكومة هذا الاقتراح ، لأنه في أبريل 1948 أصبح معروفًا بمشروع 6-7 GeV synchrophasotron في جامعة كاليفورنيا وأرادوا أن يكونوا متقدمين على الولايات المتحدة على الأقل لفترة من الوقت.

في 2 مايو 1949 ، أصدر مجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية قرارًا بشأن إنشاء سينكروفازوترون لطاقة من 7-10 جيجا إلكترون فولت على الأراضي المخصصة سابقًا للسنكروترون. تم نقل الموضوع إلى شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء ، و. Veksler ، على الرغم من أن أعمال Leipunsky كانت تسير بشكل جيد.

يمكن تفسير ذلك ، أولاً ، من خلال حقيقة أن Veksler كان يعتبر مؤلف مبدأ التشغيل التلقائي ، ووفقًا لمذكرات معاصريه ، فقد فضله LP كثيرًا. بيريا. ثانيًا ، لم يكن س. آي. فافيلوف في ذلك الوقت مديرًا لشبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء فحسب ، بل كان أيضًا رئيسًا لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. عُرض على لايبونسكي أن يصبح نائب فيكسلر ، لكنه رفض ولم يشارك لاحقًا في إنشاء السنكروفاسوترون. وفقًا لنائب Leipunsky O.D. Kazachkovsky ، "كان من الواضح أن اثنين من الدببة لا يمكن أن ينسجموا في عرين واحد." في وقت لاحق ، A.I. Leipunsky و O.D. أصبح Kazachkovsky متخصصًا رائدًا في المفاعلات وفي عام 1960 مُنح جائزة لينين.

احتوى القرار على بند بشأن النقل إلى العمل في شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء لموظفي المختبر "V" ، الذين شاركوا في تطوير المعجل ، مع نقل المعدات المقابلة. وكان هناك شيء يمكن نقله: كان العمل على المعجل في المختبر "B" بحلول ذلك الوقت قد تم إحضاره إلى مرحلة النموذج وإثبات القرارات الرئيسية.

لم يكن الجميع متحمسين للانتقال إلى شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء ، لأنه كان من السهل والممتع العمل مع لايبونسكي: لم يكن مستشارًا علميًا ممتازًا فحسب ، بل كان أيضًا شخصًا رائعًا. ومع ذلك ، كان من المستحيل تقريبًا رفض الترحيل: في ذلك الوقت العصيب ، كان الرفض مهددًا بالمحاكمة والمعسكرات.

وضمت المجموعة المنقولة من معمل "ب" المهندس ليونيد بتروفيتش زينوفييف. هو ، مثل الأعضاء الآخرين في مجموعة المسرعات ، في مختبر لايبونسكي ، شارك أولاً في تطوير المكونات الفردية اللازمة لنموذج المسرع المستقبلي ، على وجه الخصوص ، مصدر الأيونات ودوائر النبض عالية الجهد لتشغيل الحاقن. لفت لايبونسكي الانتباه على الفور إلى مهندس مختص ومبدع. بناءً على تعليماته ، كان زينوفييف أول من شارك في إنشاء مصنع تجريبي كان من الممكن فيه محاكاة عملية تسريع البروتون بأكملها. ثم لم يكن أحد يتخيل أنه ، بعد أن أصبح أحد الرواد في العمل لإحياء فكرة السنكروفازوترون ، سيكون زينوفييف هو الشخص الوحيد الذي سيخوض جميع مراحل إنشائه وتحسينه. ولا تمر فقط ، بل تقودهم.

تم استخدام النتائج النظرية والتجريبية التي تم الحصول عليها في معمل "V" في معهد ليبيديف الفيزيائي في تصميم 10 GeV synchrophasotron. ومع ذلك ، فإن زيادة طاقة المسرع إلى هذه القيمة تتطلب تحسينات كبيرة. تفاقمت صعوبات إنشائها إلى حد كبير بسبب حقيقة أنه في ذلك الوقت لم تكن هناك خبرة في بناء مثل هذه المنشآت الكبيرة في جميع أنحاء العالم.

بتوجيه من المنظرين إم. رابينوفيتش وأ. قدم Kolomensky من شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء تبريرًا ماديًا للمشروع الفني. تم تطوير المكونات الرئيسية للسنكروفازوترون من قبل معهد موسكو للهندسة الراديوية التابع لأكاديمية العلوم ومعهد أبحاث لينينغراد بتوجيه من مديريهم أ. النعناع و E.G. البعوض.

للحصول على الخبرة اللازمة ، قررنا بناء نموذج سنكروفازوترون لطاقة 180 ميغا إلكترون فولت. كانت تقع على أراضي شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء في مبنى خاص ، سُمي ، لأسباب تتعلق بالسرية ، بالمستودع رقم 2. في بداية عام 1951 ، عهد Veksler إلى زينوفييف بكل الأعمال المتعلقة بالنموذج ، بما في ذلك تركيب المعدات وتعديلها و إطلاق متكامل.

لم يكن نموذج Fianovsky طفلاً بأي حال من الأحوال - كان مغناطيسه الذي يبلغ قطره 4 أمتار يزن 290 طنًا. بعد ذلك ، ذكر زينوفييف أنه عندما قاموا بتجميع النموذج وفقًا للحسابات الأولى وحاولوا بدء تشغيله ، لم ينجح أي شيء في البداية. كان لابد من التغلب على العديد من الصعوبات الفنية غير المتوقعة قبل إطلاق النموذج. عندما حدث هذا في عام 1953 ، قال فيكسلر: "حسنًا ، هذا كل شيء! سوف يعمل السنكروفاسوترون إيفانكوفسكي! " كان حوالي 10 GeV synchrophasotron كبير ، والذي كان قد بدأ بالفعل في عام 1951 في منطقة كالينين. تم تنفيذ البناء من قبل منظمة تحمل الاسم الرمزي TDS-533 (المديرية الفنية للبناء 533).

قبل وقت قصير من إطلاق النموذج ، نشرت مجلة أمريكية بشكل غير متوقع تقريرًا عن تصميم جديد لنظام التسريع المغناطيسي ، يُدعى بالتركيز الشديد. يتم إجراؤه كمجموعة من الأقسام المتناوبة مع تدرجات مجال مغناطيسي موجهة بشكل معاكس. هذا يقلل بشكل كبير من سعة تذبذبات الجسيمات المتسارعة ، مما يجعل من الممكن تقليل المقطع العرضي لغرفة التفريغ بشكل كبير. نتيجة لذلك ، يتم توفير كمية كبيرة من الحديد ، والتي تذهب لبناء المغناطيس. على سبيل المثال ، مسرع 30 GeV في جنيف ، على أساس التركيز الشديد ، لديه ثلاثة أضعاف الطاقة وثلاثة أضعاف محيط Dubna synchrophasotron ، ومغناطيسه أخف بعشر مرات.

تم اقتراح وتطوير تصميم مغناطيس شديد التركيز من قبل العلماء الأمريكيين كورانت ، ليفينجستون وسنايدر في عام 1952. قبلهم بسنوات قليلة ، تم اختراع الشيء نفسه ، لكن كريستوفيلوس لم ينشره.

قدر زينوفييف على الفور اكتشاف الأمريكيين واقترح إعادة تصميم سنكروفازوترون دوبنا. لكن لهذا ، يجب التضحية بالوقت. قال فيكسلر حينها: "لا ، حتى ليوم واحد ، لكن يجب أن نكون متقدمين على الأمريكيين". ربما ، في ظروف الحرب الباردة ، كان على حق - "الخيول لا تتغير في منتصف الطريق". واستمر بناء المسرع الكبير وفقًا للمشروع الذي تم تطويره مسبقًا. في عام 1953 ، على أساس السنكروفازوترون قيد الإنشاء ، تم إنشاء المختبر الكهروفيزيائي التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (EFLAN). تم تعيين V.I. مديرها. فيكسلر.

في عام 1956 ، شكلت INP و EFLAN أساس المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR). أصبح موقعها معروفًا باسم مدينة دوبنا. بحلول ذلك الوقت ، كانت طاقة البروتون عند السنكروسيكلوترون 680 ميغا إلكترون فولت ، وكان بناء السنكروفازوترون قد اكتمل. منذ الأيام الأولى لتشكيل JINR ، أصبح الرسم المنمق لمبنى السنكروفازوترون (المؤلف V.P. Bochkarev) رمزها الرسمي.

ساعد النموذج في حل عدد من المشكلات لمسرع 10 GeV ، ومع ذلك ، فقد خضع تصميم العديد من العقد لتغييرات كبيرة بسبب الاختلاف الكبير في الحجم. كان متوسط ​​قطر المغناطيس الكهربائي السنكروفازوترون 60 مترًا ، وكان الوزن 36 ألف طن (وفقًا لمعاييره ، لا يزال موجودًا في كتاب غينيس للأرقام القياسية). نشأت مجموعة كاملة من المشكلات الهندسية المعقدة الجديدة ، والتي نجح الفريق في حلها.

أخيرًا ، كان كل شيء جاهزًا للإطلاق المتكامل للمُسرع. بأمر من Veksler ، قادها L.P. زينوفييف. بدأ العمل في نهاية ديسمبر 1956 ، وكان الوضع متوتراً ، ولم يدخر فلاديمير يوسيفوفيتش نفسه ولا موظفيه. غالبًا ما أقمنا طوال الليل على أسرة أطفال في غرفة التحكم الضخمة الخاصة بالتركيب. وفقًا لمذكرات أ. Kolomensky، Veksler أنفق معظم طاقته التي لا تنضب في ذلك الوقت على "ابتزاز" المساعدة من المنظمات الخارجية ووضع مقترحات عملية ، تأتي بشكل كبير من زينوفييف. وقدّر فيكسلر عالياً حدسه التجريبي ، الذي لعب دورًا حاسمًا في بدء تشغيل المسرّع العملاق.

لفترة طويلة جدًا لم يتمكنوا من الحصول على وضع betatron ، والذي بدونه يكون الإطلاق مستحيلًا. وكان زينوفييف هو الذي أدرك ، في اللحظة الحاسمة ، ما يجب القيام به من أجل بث الحياة في السنكروفازوترون. التجربة ، التي تم تحضيرها لمدة أسبوعين ، لفرح الجميع ، تكللت أخيرًا بالنجاح. في 15 مارس 1957 ، بدأ عمل Dubna synchrophasotron ، وقد أبلغته صحيفة برافدا العالم بأسره في 11 أبريل 1957 (مقال بقلم VI Veksler). ومن المثير للاهتمام أن هذا الخبر ظهر فقط عندما تجاوزت طاقة المسرع ، التي ارتفعت تدريجيًا من يوم الإطلاق ، طاقة 6.3 جيجا إلكترون فولت في ذلك الوقت ، وهو السنكروفازوترون الأمريكي الرائد في بيركلي. "هناك 8.3 مليار إلكترون فولت!" - ذكرت الصحيفة ، معلنة أنه تم إنشاء مسرع قياسي في الاتحاد السوفيتي. لقد تحقق حلم فيكسلر العزيز!

في 16 أبريل ، وصلت طاقة البروتون إلى القيمة التصميمية 10 GeV ، ولكن تم تشغيل المسرع بعد بضعة أشهر فقط ، حيث لا تزال هناك مشاكل فنية كافية لم يتم حلها. ومع ذلك ، كان الشيء الرئيسي وراء ذلك - بدأ السنكروفازوترون في العمل.

أفاد فيكسلر بهذا في الجلسة الثانية للمجلس الأكاديمي للمعهد المشترك في مايو 1957. في الوقت نفسه ، قال مدير المعهد د. لاحظ بلوخينتسيف أنه ، أولاً ، تم إنشاء نموذج السنكروفازوترون في عام ونصف ، بينما استغرق الأمر في أمريكا حوالي عامين. ثانيًا ، تم إطلاق السنكروفازوترون نفسه في غضون ثلاثة أشهر ، وفقًا للجدول الزمني ، على الرغم من أنه بدا في البداية غير واقعي. كان إطلاق السنكروفازوترون هو الذي جلب لدوبنا أول شهرة عالمية لها.

في الجلسة الثالثة للمجلس الأكاديمي للمعهد عضو مراسل لأكاديمية العلوم ف. وأشار دجيليبوف إلى أن "زينوفييف كان من جميع النواحي روح الإطلاق وجلب قدرًا هائلاً من الطاقة والجهد في هذا العمل ، أي الجهود الإبداعية في سياق إعداد الآلة". أ. وأضاف بلوخينتسيف أن "زينوفييف تحمل في الواقع العمل الهائل للتكيف المعقد".

شارك الآلاف من الناس في إنشاء السنكروفاسوترون ، لكن ليونيد بتروفيتش زينوفييف لعب دورًا خاصًا في هذا. كتب Veksler: "إن نجاح إطلاق السنكروفازوترون وإمكانية بدء جبهة واسعة من العمل البدني عليه يرتبط إلى حد كبير بمشاركة L.P. زينوفييف.

خطط زينوفييف للعودة إلى شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء بعد إطلاق المسرع. ومع ذلك ، توسل إليه Veksler للبقاء ، معتقدًا أنه لا يستطيع أن يعهد إلى أي شخص آخر بإدارة السنكروفازوترون. وافق زينوفييف وأشرف على عمل المسرع لأكثر من ثلاثين عامًا. تحت قيادته وبمشاركة مباشرة ، تم تحسين المسرّع باستمرار. أحب زينوفييف السنكروفازوترون وشعر بمهارة شديدة بأنفاس هذا العملاق الحديدي. وفقًا له ، لم يكن هناك أي جزء ، حتى أدنى تفاصيل من المسرع ، والذي لن يلمسه ولا يعرف الغرض منه.

في أكتوبر 1957 ، في اجتماع موسع للمجلس الأكاديمي لمعهد كورتشاتوف ، برئاسة إيغور فاسيليفيتش نفسه ، تم ترشيح سبعة عشر شخصًا من مختلف المنظمات الذين شاركوا في إنشاء السنكروفازوترون لجائزة لينين المرموقة في ذلك الوقت في الاتحاد السوفيتي اتحاد. لكن حسب الشروط ، لا يمكن أن يتجاوز عدد الحائزين على الجائزة اثني عشر شخصًا. في أبريل 1959 ، تولى مدير JINR High Energy Laboratory V.I. Veksler ، رئيس قسم نفس المختبر L.P. زينوفييف ، نائب رئيس المديرية الرئيسية لاستخدام الطاقة الذرية التابعة لمجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية D.V. إفريموف ، مدير معهد أبحاث لينينغراد إي. كومار ومعاونيه ن. ستولوف ، مدير معهد موسكو لهندسة الراديو التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية A.L. مينتس ، موظفون في نفس المعهد ف. فودوبيانوف ، إس. Rubchinsky ، موظفو FIAN A.A. Kolomensky ، V.A. بيتوخوف ، إم. رابينوفيتش. أصبح فيكسلر وزينوفييف مواطنين فخريين في دوبنا.

ظل السنكروفازوترون في الخدمة لمدة خمسة وأربعين عامًا. خلال هذا الوقت ، تم إجراء عدد من الاكتشافات عليه. في عام 1960 ، تم تحويل نموذج السنكروفازوترون إلى معجل إلكترون لا يزال يعمل في شبكة المعلومات والعمل بشأن أولوية الغذاء.

مصادر

المؤلفات:
Kolomensky A. A.، Lebedev A.N. نظرية المسرعات الدورية. - م ، 1962.
Komar EG مسرعات الجسيمات المشحونة. - م ، 1964.
Livinggood J. مبادئ تشغيل المسرعات الدورية - M. ، 1963.
Oganesyan Yu. كيف تم إنشاء السيكلوترون / العلم والحياة ، 1980 رقم 4 ، ص. 73.
Hill R. في أعقاب الجسيمات - M. ، 1963.

http://elementy.ru/lib/430461؟page_design=print

http://www.afizika.ru/zanimatelniestati/172-ktopridumalsihrofazatron

http://theor.jinr.ru/~spin2012/talks/plenary/Kekelidze.pdf

http://fodeka.ru/blog/؟p=1099

http://www.larissa-zinovyeva.com

وسأذكرك ببعض الإعدادات الأخرى: على سبيل المثال ، وكيف تبدو. تذكر ما هو عليه. أو ربما لا تعرف؟ أو ما هو المقال الأصلي موجود على الموقع InfoGlaz.rfرابط للمقال الذي صنعت منه هذه النسخة -

ما هو السنكروفازوترون؟

أولاً ، دعونا نتعمق قليلاً في التاريخ. نشأت الحاجة إلى هذا الجهاز لأول مرة في عام 1938. خاطبت مجموعة من علماء الفيزياء من معهد لينينغراد للفيزياء والتكنولوجيا مولوتوف ببيان أن اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بحاجة إلى قاعدة بحثية لدراسة بنية النواة الذرية. لقد جادلوا في هذا الطلب بحقيقة أن مثل هذا المجال من الدراسة يلعب دورًا مهمًا للغاية ، وفي الوقت الحالي ، يتخلف الاتحاد السوفيتي إلى حد ما عن نظرائه الغربيين. في الواقع ، في أمريكا في ذلك الوقت كان هناك بالفعل 5 سنكروفازوترونات ، في الاتحاد السوفياتي لم يكن هناك واحد. تم اقتراح استكمال بناء السيكلوترون الذي بدأ بالفعل ، والذي تم تعليق تطويره بسبب ضعف التمويل ونقص الموظفين الأكفاء.

في النهاية ، تم اتخاذ قرار لبناء سنكروفازوترون ، وكان Veksler على رأس هذا المشروع. اكتمل البناء في عام 1957. إذن ما هو السنكروفازوترون؟ ببساطة ، إنه معجل جسيمات. إنه يخون جسيمات ذات طاقة حركية ضخمة. يعتمد على مجال مغناطيسي رائد متغير وتردد متغير للحقل الرئيسي. هذا المزيج يجعل من الممكن الحفاظ على الجسيمات في مدار ثابت. يستخدم هذا الجهاز لدراسة الخصائص الأكثر تنوعًا للجسيمات وتفاعلها عند مستويات طاقة عالية.

الجهاز ذو أبعاد مثيرة للغاية: فهو يشغل كامل مبنى الجامعة ، ووزنه 36 ألف طن ، وقطر الحلقة المغناطيسية 60 م. يقاس بالميكرومتر.

مبدأ تشغيل السنكروفازوترون

حاول الكثير من الفيزيائيين تطوير جهاز يجعل من الممكن تسريع الجسيمات ويخونها بطاقة هائلة. حل هذه المشكلة هو السنكروفازوترون. كيف يعمل وما هو الأساس؟

تم وضع البداية بواسطة السيكلوترون. النظر في مبدأ عملها. تسقط الأيونات المتسارعة في الفراغ حيث يوجد الدي. في هذا الوقت ، تتأثر الأيونات بمجال مغناطيسي: تستمر في التحرك على طول المحور ، وتكتسب السرعة. بعد التغلب على المحور وضرب الفجوة التالية ، يبدأون في اكتساب السرعة. لتسريع أكبر ، يلزم زيادة ثابتة في نصف قطر القوس. في هذه الحالة ، سيكون وقت العبور ثابتًا ، على الرغم من زيادة المسافة. بسبب الزيادة في السرعة ، لوحظ زيادة في كتلة الأيونات.

تستلزم هذه الظاهرة خسارة في زيادة السرعة. هذا هو العيب الرئيسي للسيكلوترون. في السنكروفازوترون ، يتم التخلص من هذه المشكلة تمامًا عن طريق تغيير تحريض المجال المغناطيسي بكتلة مرتبطة وفي نفس الوقت تغيير تردد إعادة شحن الجسيمات. أي أن طاقة الجسيمات تزداد بسبب المجال الكهربائي ، مما يحدد الاتجاه بسبب وجود مجال مغناطيسي.