سینکروفازوترون استفاده می شود. سینکروفازوترون: چیست، اصل عملکرد و شرح

تمام دنیا می دانند که در سال 1957 اتحاد جماهیر شوروی اولین ماهواره مصنوعی زمین را پرتاب کرد. با این حال، تعداد کمی از مردم می دانند که در همان سال اتحاد جماهیر شوروی آزمایش سینکروفازوترون را آغاز کرد، که مولد برخورد دهنده بزرگ هادرون مدرن در ژنو است. در این مقاله بحث خواهد شد که سینکروفازوترون چیست و چگونه کار می کند.

در پاسخ به این سوال که سینکروفازوترون چیست، باید گفت که این دستگاهی با تکنولوژی بالا و علم فشرده است که برای مطالعه کیهان کوچک در نظر گرفته شده است. به طور خاص، ایده سینکروفازوترون به شرح زیر بود: با کمک میدان های مغناطیسی قدرتمندی که توسط آهنرباهای الکترومغناطیسی ایجاد می شود، لازم بود پرتوی از ذرات بنیادی (پروتون ها) را به سرعت بالا شتاب داده و سپس این پرتو را به سمت هدف هدایت کنیم. در حال استراحت از چنین برخوردی، پروتون ها باید به قطعات "شکن" شوند. نه چندان دور از هدف، یک آشکارساز ویژه وجود دارد - یک اتاقک حباب. این آشکارساز امکان دنبال کردن مسیرهای باقی مانده از قطعات پروتون را برای بررسی ماهیت و خواص آنها می دهد.

چرا ساخت سینکروفازوترون اتحاد جماهیر شوروی ضروری بود؟ در این آزمایش علمی که به عنوان "فوق سری" طبقه بندی شد، دانشمندان شوروی در تلاش بودند منبع جدیدی از انرژی ارزان تر و کارآمدتر از اورانیوم غنی شده بیابند. اهداف صرفاً علمی مطالعه عمیق‌تر ماهیت فعل و انفعالات هسته‌ای و دنیای ذرات زیراتمی نیز دنبال شد.

اصل عملکرد سنکروفازوترون

شرح فوق در مورد وظایفی که سینکروفازوترون با آن روبرو بود ممکن است برای بسیاری برای اجرای آنها در عمل چندان دشوار به نظر نرسد، اما اینطور نیست. علیرغم سادگی این سوال که سنکروفازوترون چیست، برای شتاب دادن پروتون ها به سرعت های عظیم مورد نیاز، ولتاژهای الکتریکی صدها میلیارد ولت مورد نیاز است. حتی در زمان کنونی هم نمی توان چنین تنش هایی ایجاد کرد. بنابراین، تصمیم گرفته شد که انرژی پمپ شده در پروتون ها به موقع توزیع شود.

اصل عملکرد سنکروفازوترون به شرح زیر بود: یک پرتو پروتون حرکت خود را در امتداد یک تونل حلقوی شروع می کند، در جایی از این تونل خازن هایی وجود دارد که در لحظه ای که پرتو پروتون از آنها عبور می کند، یک موج برق ایجاد می کند. بنابراین، در هر پیچ شتاب اندکی از پروتون ها وجود دارد. پس از اینکه پرتو ذرات چندین میلیون چرخش را از طریق تونل سنکروفازوترون انجام داد، پروتون ها به سرعت مورد نظر خواهند رسید و به سمت هدف هدایت می شوند.

لازم به ذکر است که الکترومغناطیس های مورد استفاده در هنگام شتاب پروتون ها نقش هدایت کننده داشتند، یعنی مسیر پرتو را تعیین می کردند، اما در شتاب آن شرکت نداشتند.

مشکلاتی که دانشمندان هنگام انجام آزمایش ها با آن مواجه می شوند

برای درک بهتر سینکروفازوترون چیست و چرا ایجاد آن یک فرآیند بسیار پیچیده و علمی است، باید مشکلاتی را که در حین کارکرد آن به وجود می آید در نظر گرفت.

اولاً، هرچه سرعت پرتو پروتون بیشتر باشد، طبق قانون معروف انیشتین، جرم بیشتری دارند. در سرعت های نزدیک به نور، جرم ذرات به قدری بزرگ می شود که برای نگه داشتن آنها در مسیر مورد نظر، داشتن آهنرباهای الکتریکی قدرتمند ضروری است. هرچه اندازه سنکروفازوترون بزرگتر باشد، آهنرباهای بزرگتری می توانند قرار بگیرند.

ثانیاً، ایجاد سینکروفازوترون نیز با تلفات انرژی پرتو پروتون در طول شتاب دایره ای آنها پیچیده بود و هر چه سرعت پرتو بیشتر باشد، این تلفات قابل توجه تر می شوند. به نظر می رسد که برای شتاب دادن پرتو به سرعت های غول پیکر مورد نیاز، باید قدرت های عظیمی داشت.

چه نتایجی به دست آمده است؟

بدون شک، آزمایشات در سینکروفازوترون اتحاد جماهیر شوروی کمک بزرگی به توسعه زمینه های مدرن فناوری کرد. بنابراین، به لطف این آزمایش‌ها، دانشمندان شوروی توانستند فرآیند پردازش اورانیوم 238 مورد استفاده را بهبود بخشند و با برخورد یون‌های شتاب‌دار اتم‌های مختلف با یک هدف، داده‌های جالبی به دست آوردند.

نتایج آزمایش‌ها در سینکروفازوترون تا به امروز در ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای، موشک‌های فضایی و روباتیک استفاده می‌شود. دستاوردهای اندیشه علمی شوروی در ساخت قدرتمندترین سنکروفازوترون زمان ما، که برخورد دهنده بزرگ هادرون است، مورد استفاده قرار گرفت. شتاب دهنده شوروی خود در خدمت علم فدراسیون روسیه است و در موسسه FIAN (مسکو) قرار دارد، جایی که از آن به عنوان یک شتاب دهنده یون استفاده می شود.

سنکروفازوترون چیست: اصل عملکرد و نتایج به دست آمده - همه چیز در مورد سفر به سایت

+ فاز + الکترون) یک شتاب دهنده حلقوی تشدید کننده با طول مدار تعادل بدون تغییر در طول شتاب است. برای اینکه ذرات در طول شتاب در یک مدار باقی بمانند، هم میدان مغناطیسی پیشرو و هم فرکانس میدان الکتریکی شتاب دهنده تغییر می کند. مورد دوم برای رسیدن پرتو به بخش شتاب دهنده همیشه در فاز میدان الکتریکی با فرکانس بالا ضروری است. در صورتی که ذرات فوق نسبیتی باشند، فرکانس چرخش، با طول ثابت مدار، با افزایش انرژی تغییر نمی کند و فرکانس مولد RF نیز باید ثابت بماند. چنین شتاب دهنده ای قبلاً سنکروترون نامیده می شود.

در فرهنگ

این دستگاه بود که دانش آموز کلاس اول در آهنگ معروف آلا پوگاچوا "آهنگ کلاس اول" "در محل کار" کار کرد. سینکروفازوترون در کمدی گایدایی «عملیات Y و دیگر ماجراهای شوریک» نیز ذکر شده است. همچنین این دستگاه به عنوان نمونه ای از کاربرد نظریه نسبیت انیشتین در فیلم کوتاه آموزشی «نظریه نسبیت چیست؟» نشان داده شده است. در نمایش های طنز کم هوش، برای عموم مردم، اغلب به عنوان یک وسیله علمی «غیرقابل درک» یا نمونه ای از فناوری پیشرفته عمل می کند.

نمایندگان پارلمان بریتانیا فقط 15 دقیقه طول کشید تا در مورد سرمایه گذاری عمومی 1 میلیارد پوندی در ساخت سینکروفازوترون تصمیم بگیرند. پس از آن - به مدت یک ساعت در بوفه مجلس به شدت در مورد هزینه قهوه، نه بیشتر و نه کمتر، بحث کردند. و با این حال ما تصمیم گرفتیم: قیمت را 15٪ کاهش داد.

به نظر می رسد که وظایف به هیچ وجه از نظر پیچیدگی قابل مقایسه نیستند و طبق منطق همه چیز باید دقیقاً برعکس اتفاق می افتاد. یک ساعت برای علم، 15 دقیقه برای قهوه. اما نه! همانطور که بعداً مشخص شد، اکثر سیاستمداران محترم بی درنگ درونی ترین "برای" خود را ارائه کردند، و مطلقاً هیچ ایده ای نداشتند که "سنکروفازوترون" چیست.

بیایید خواننده گرامی با شما این خلأ دانش را پر کنیم و مانند کوته فکری علمی برخی رفقا نشویم.

سینکروفازوترون چیست؟

سینکروفازوترون - یک تاسیسات الکترونیکی برای تحقیقات علمی - یک شتاب دهنده چرخه ای ذرات بنیادی (نوترون ها، پروتون ها، الکترون ها و غیره). این حلقه به شکل یک حلقه بزرگ است که بیش از 36 هزار تن وزن دارد. آهنرباها و لوله های شتاب دهنده فوق العاده قوی آن ذرات میکروسکوپی را با انرژی جهت دهی عظیم آغشته می کنند. در اعماق تشدید کننده فاسوترون، در عمق 14.5 متری، دگرگونی های واقعاً خارق العاده ای در سطح فیزیکی رخ می دهد: به عنوان مثال، یک پروتون کوچک 20 میلیون الکترون ولت و یک یون سنگین - 5 میلیون eV دریافت می کند. و این تنها بخش کوچکی از همه احتمالات است!

یعنی، به لطف خواص منحصر به فرد شتاب دهنده چرخه ای، دانشمندان موفق شدند مخفی ترین رازهای جهان را بیاموزند: مطالعه ساختار ذرات بسیار کوچک و فرآیندهای فیزیکوشیمیایی که در پوسته آنها رخ می دهد. واکنش همجوشی را با چشمان خود مشاهده کنید. ماهیت اجسام میکروسکوپی ناشناخته را کشف کنید.

Phasotron دوره جدیدی از تحقیقات علمی را رقم زد - قلمرویی از تحقیقات که در آن میکروسکوپ ناتوان بود، که حتی مبتکران علمی تخیلی با احتیاط زیادی در مورد آن صحبت کردند (پرواز خلاقانه دوراندیش آنها نمی توانست اکتشافات انجام شده را پیش بینی کند!).

تاریخچه سینکروفازوترون

در ابتدا شتاب دهنده ها خطی بودند، یعنی ساختار چرخه ای نداشتند. اما به زودی فیزیکدانان مجبور شدند آنها را رها کنند. نیاز به مقادیر انرژی افزایش یافت - بیشتر مورد نیاز بود. اما ساخت خطی نتوانست از عهده آن برآید: محاسبات نظری نشان داد که برای این مقادیر، طول آن باید باورنکردنی باشد.

• در سال 1929 E. Lawrence آمریکایی تلاش می کند تا این مشکل را حل کند و سیکلوترون، نمونه اولیه فازوترون مدرن را اختراع کرد. تست ها به خوبی پیش می رود. ده سال بعد، در سال 1939. لارنس برنده جایزه نوبل شد.
• در سال 1938 در اتحاد جماهیر شوروی ، فیزیکدان با استعداد V.I. Veksler شروع به رسیدگی فعالانه با موضوع ایجاد و بهبود شتاب دهنده ها کرد. در فوریه 1944 یک ایده انقلابی به او می رسد که چگونه بر سد انرژی غلبه کند. وکسلر روش خود را "اتوفازینگ" می نامد. درست یک سال بعد، E. Macmillan، دانشمندی از ایالات متحده آمریکا، به طور کاملا مستقل همین فناوری را کشف کرد.
• در سال 1949 در اتحاد جماهیر شوروی به رهبری V.I. وکسلر و اس.آی. واویلف، یک پروژه علمی در مقیاس بزرگ در حال گسترش است - ایجاد یک سنکروفازوترون با ظرفیت 10 میلیارد الکترون ولت. به مدت 8 سال، بر اساس مؤسسه تحقیقات هسته ای در شهر دوبنو در اوکراین، گروهی از فیزیکدانان نظری، طراحان و مهندسان به سختی بر روی نصب کار می کنند. بنابراین به آن سینکروفازوترون دوبنینسک نیز می گویند.

سنکروفازوترون در مارس 1957، شش ماه قبل از پرواز اولین ماهواره مصنوعی زمین به فضا، مورد بهره برداری قرار گرفت.

چه تحقیقاتی در سینکروفازوترون انجام می شود؟

شتاب‌دهنده چرخه‌ای تشدید کننده وکسلر، کهکشانی از اکتشافات برجسته را در بسیاری از جنبه‌های فیزیک بنیادی و به‌ویژه در برخی مسائل بحث‌برانگیز و کم‌مطالعه‌شده نظریه نسبیت اینشتین به وجود آورد:

• رفتار ساختار کوارک هسته ها در فرآیند برهمکنش.
• تشکیل ذرات تجمعی در نتیجه واکنش های مربوط به هسته.
• مطالعه خواص دوترون های شتابدار؛
• برهمکنش یون های سنگین با اهداف (بررسی مقاومت ریز مدارها)؛
• دفع اورانیوم 238

نتایج به‌دست‌آمده در این زمینه‌ها با موفقیت در ساخت فضاپیما، طراحی نیروگاه‌های هسته‌ای، توسعه رباتیک و تجهیزات برای کار در شرایط سخت اعمال می‌شود. اما شگفت‌انگیزترین چیز این است که مجموعه‌ای از مطالعات انجام‌شده در سینکروفازوترون، دانشمندان را به کشف راز بزرگ منشأ کیهان نزدیک‌تر و نزدیک‌تر می‌کند.

اینجا کلمه آشنای نامحسوس «سینکروفازوترون» است! به من یادآوری کن که چگونه در اتحاد جماهیر شوروی به گوش یک فرد عادی ساده رسیده است؟ یه جور فیلم یا آهنگ پرطرفدار بود، یه چیزی، دقیقا یادمه! یا فقط شبیه یک کلمه غیرقابل تلفظ بود؟

و حالا بیایید هنوز به یاد بیاوریم که چیست و چگونه ایجاد شده است ...

در سال 1957، اتحاد جماهیر شوروی یک پیشرفت علمی انقلابی در دو جهت به طور همزمان انجام داد: در ماه اکتبر، اولین ماهواره مصنوعی زمین به فضا پرتاب شد و چند ماه قبل از آن، در ماه مارس، سینکروفازوترون افسانه ای، یک تاسیسات غول پیکر برای مطالعه ریزجهان، آغاز شد. در دوبنا فعالیت می کند. این دو اتفاق تمام دنیا را شوکه کرد و کلمات "ماهواره" و "سینکروفازوترون" محکم وارد زندگی ما شده است.

سینکروفازوترون یکی از انواع شتاب دهنده های ذرات باردار است. ذرات موجود در آنها به سرعت بالا و در نتیجه به انرژی های بالا شتاب می گیرند. در نتیجه برخورد آنها با سایر ذرات اتمی، ساختار و خواص ماده مورد قضاوت قرار می گیرد. احتمال برخورد با شدت پرتو ذرات شتاب گرفته، یعنی تعداد ذرات موجود در آن تعیین می شود، بنابراین شدت، همراه با انرژی، پارامتر مهم شتاب دهنده است.

شتاب‌دهنده‌ها به اندازه‌های بسیار زیادی می‌رسند و تصادفی نیست که نویسنده ولادیمیر کارتسف آنها را اهرام عصر هسته‌ای نامیده است که بر اساس آن‌ها نوادگان سطح فناوری ما را قضاوت خواهند کرد.

قبل از ساخت شتاب دهنده ها، پرتوهای کیهانی تنها منبع ذرات پرانرژی بودند. اساساً، اینها پروتون هایی هستند با انرژی در حد چند گیگا الکترون ولت، که آزادانه از فضا می آیند، و ذرات ثانویه ای هستند که هنگام تعامل با جو به وجود می آیند. اما جریان پرتوهای کیهانی آشفته است و شدت کمی دارد، بنابراین با گذشت زمان، امکانات ویژه ای برای تحقیقات آزمایشگاهی ایجاد شد - شتاب دهنده هایی با پرتوهای ذرات کنترل شده با انرژی بالا و شدت بیشتر.

عملکرد همه شتاب دهنده ها بر اساس یک واقعیت شناخته شده است: یک ذره باردار توسط یک میدان الکتریکی شتاب می گیرد. با این حال، به دست آوردن ذرات با انرژی بسیار بالا با شتاب دادن به آنها فقط یک بار بین دو الکترود غیرممکن است، زیرا این امر مستلزم اعمال ولتاژ زیادی به آنها است که از نظر فنی غیرممکن است. بنابراین، ذرات پرانرژی با عبور مکرر آنها از بین الکترودها به دست می آیند.

شتاب دهنده هایی که در آنها ذره ای از شکاف های شتاب دهنده متوالی عبور می کند، خطی نامیده می شوند. توسعه شتاب‌دهنده‌ها با آن‌ها آغاز شد، اما نیاز به افزایش انرژی ذرات منجر به نصب تقریباً غیرواقعی بزرگی شد.

در سال 1929، دانشمند آمریکایی E. Lawrence طراحی شتاب دهنده ای را پیشنهاد کرد که در آن ذره به صورت مارپیچی حرکت می کند و مکرراً از همان شکاف بین دو الکترود عبور می کند. مسیر ذرات توسط یک میدان مغناطیسی یکنواخت که عمود بر صفحه مدار قرار دارد خم شده و می پیچد. شتاب دهنده سیکلوترون نام داشت. در سالهای 1930-1931، لارنس و همکارانش اولین سیکلوترون را در دانشگاه کالیفرنیا (ایالات متحده آمریکا) ساختند. به خاطر این اختراع، در سال 1939 جایزه نوبل را دریافت کرد.

در یک سیکلوترون، یک الکترومغناطیس بزرگ یک میدان مغناطیسی یکنواخت ایجاد می کند و یک میدان الکتریکی بین دو الکترود توخالی شکل D (از این رو نام آنها - "dees" ایجاد می شود. یک ولتاژ متناوب به الکترودها اعمال می شود که هر بار که ذره نیم چرخش می کند، قطبیت را معکوس می کند. با توجه به این، میدان الکتریکی همیشه ذرات را شتاب می دهد. اگر ذرات با انرژی های مختلف دوره های مختلف انقلاب داشته باشند، این ایده محقق نمی شود. اما خوشبختانه، اگرچه سرعت با افزایش انرژی افزایش می یابد، دوره چرخش ثابت می ماند، زیرا قطر مسیر به همان نسبت افزایش می یابد. این ویژگی سیکلوترون است که استفاده از فرکانس ثابت میدان الکتریکی را برای شتاب ممکن می کند.

به زودی سیکلوترون ها در آزمایشگاه های تحقیقاتی دیگر ایجاد شدند.

ساختمان سینکروفازوترون در دهه 1950

نیاز به ایجاد یک پایگاه شتاب دهنده جدی در اتحاد جماهیر شوروی در سطح دولت در مارس 1938 اعلام شد. گروهی از محققان موسسه فیزیک و فناوری لنینگراد (LFTI) به سرپرستی آکادمیک A.F. آیوف به رئیس شورای کمیسرهای خلق اتحاد جماهیر شوروی V.M. مولوتف با نامه ای پیشنهاد ایجاد یک پایگاه فنی برای تحقیقات در زمینه ساختار هسته اتم. مسائل مربوط به ساختار هسته اتم به یکی از مشکلات اصلی علوم طبیعی تبدیل شد و اتحاد جماهیر شوروی در حل آنها بسیار عقب ماند. بنابراین، اگر در آمریکا حداقل پنج سیکلوترون وجود داشت، در اتحاد جماهیر شوروی حتی یک سیکلوترون وجود نداشت (تنها سیکلوترون موسسه رادیوم آکادمی علوم (RIAN)، که در سال 1937 راه اندازی شد، عملاً به دلیل کار نکرد. نقص طراحی). درخواست به مولوتوف شامل درخواستی برای ایجاد شرایط برای تکمیل ساخت سیکلوترون LPTI تا 1 ژانویه 1939 بود. کار بر روی ایجاد آن، که در سال 1937 آغاز شد، به دلیل ناهماهنگی بخش ها و خاتمه بودجه به حالت تعلیق درآمد.

در واقع، در زمان نگارش نامه، سوء تفاهم آشکاری در محافل دولتی کشور در مورد اهمیت تحقیقات در زمینه فیزیک اتمی وجود داشت. طبق خاطرات م.گ. مشچریاکوف، در سال 1938 حتی این سؤال مطرح شد که مؤسسه رادیوم را انحلال کند، که به گفته برخی، درگیر تحقیقات بی فایده در مورد اورانیوم و توریم بود، در حالی که کشور در تلاش برای افزایش معدن زغال سنگ و ذوب فولاد بود.

نامه به مولوتف تأثیر داشت و قبلاً در ژوئن 1938 کمیسیونی از آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی به سرپرستی P.L. کاپیتسا، بنا به درخواست دولت، در مورد نیاز به ساخت سیکلوترون LPTI 10-20 مگا ولت، بسته به نوع ذرات شتابدار، و بهبود سیکلوترون RIAN نتیجه‌گیری کرد.

در نوامبر 1938 S.I. واویلف، در درخواست خود به هیئت رئیسه آکادمی علوم، پیشنهاد ساخت سیکلوترون LFTI در مسکو و انتقال آزمایشگاه I.V. کورچاتوف که در ایجاد آن نقش داشت. سرگئی ایوانوویچ می خواست که آزمایشگاه مرکزی برای مطالعه هسته اتم در همان مکانی که آکادمی علوم در آن قرار داشت، یعنی در مسکو قرار گیرد. با این حال، او توسط LFTI حمایت نشد. اختلافات در پایان سال 1939، زمانی که A.F. Ioffe پیشنهاد ایجاد سه سیکلوترون را در یک زمان داد. در 30 ژوئیه 1940، در جلسه هیئت رئیسه آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، تصمیم گرفته شد که امسال به RIAN دستور داده شود تا سیکلوترون موجود، FIAN را تجهیز کند تا مواد لازم برای ساخت یک سیکلوترون قدرتمند جدید را تا 15 اکتبر آماده کند. و LFTI برای تکمیل ساخت سیکلوترون در سه ماهه اول سال 1941.

در ارتباط با این تصمیم، به اصطلاح تیپ سیکلوترون در FIAN ایجاد شد که شامل ولادیمیر ایوسیفویچ وکسلر، سرگئی نیکولاویچ ورنوف، پاول آلکسیویچ چرنکوف، لئونید واسیلیویچ گروشف و اوگنی لوویچ فینبرگ بود. در 26 سپتامبر 1940، دفتر دپارتمان علوم فیزیک و ریاضی (OPMS) اطلاعاتی را از V.I. وکسلر در مورد وظیفه طراحی سیکلوترون، مشخصات اصلی و برآورد ساخت و ساز آن را تایید کرد. سیکلوترون برای شتاب بخشیدن به دوترون ها تا انرژی 50 مگا ولت طراحی شده است. FIAN قصد داشت ساخت آن را در سال 1941 آغاز کند و در سال 1943 به بهره برداری برسد. برنامه های برنامه ریزی شده با جنگ مختل شد.

نیاز فوری به ایجاد بمب اتمی، اتحاد جماهیر شوروی را مجبور کرد تا تلاش‌هایی را برای مطالعه دنیای خرد بسیج کند. دو سیکلوترون یکی پس از دیگری در آزمایشگاه شماره 2 مسکو ساخته شد (1944، 1946). در لنینگراد، پس از رفع محاصره، سیکلوترون های RIAN و LFTI بازسازی شدند (1946).

اگرچه پروژه سیکلوترون فیانوفسکی قبل از جنگ تصویب شد، اما مشخص شد که طراحی لارنس خود را خسته کرده است، زیرا انرژی پروتون های شتاب گرفته نمی تواند از 20 مگا ولت تجاوز کند. از این انرژی است که اثر افزایش جرم یک ذره با سرعت های متناسب با سرعت نور شروع به تأثیر می کند که از نظریه نسبیت انیشتین ناشی می شود.

به دلیل رشد جرم، رزونانس بین عبور ذره از شکاف شتاب دهنده و فاز متناظر میدان الکتریکی نقض می شود که مستلزم کاهش سرعت است.

لازم به ذکر است که سیکلوترون فقط برای شتاب بخشیدن به ذرات سنگین (پروتون ها، یون ها) طراحی شده است. این به دلیل این واقعیت است که به دلیل جرم سکون بسیار کوچک، الکترون در انرژی های 1-3 مگا ولت به سرعت نزدیک به سرعت نور می رسد، در نتیجه جرم آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد و ذره به سرعت می رود. خارج از طنین

اولین شتاب دهنده الکترونی چرخه ای بتاترون بود که توسط کرست در سال 1940 بر اساس ایده ویدرو ساخته شد. بتاترون بر اساس قانون فارادی است که بر اساس آن، هنگامی که شار مغناطیسی نفوذ کننده در مدار بسته تغییر می کند، نیروی حرکتی الکتریکی در این مدار ایجاد می شود. در بتاترون، یک مدار بسته جریانی از ذرات است که در امتداد مدار حلقوی در یک محفظه خلاء با شعاع ثابت در یک میدان مغناطیسی به تدریج در حال افزایش است. هنگامی که شار مغناطیسی داخل مدار افزایش می یابد، یک نیروی حرکتی الکتریکی ایجاد می شود که جزء مماسی آن باعث شتاب الکترون ها می شود. در بتاترون، مانند سیکلوترون، محدودیتی برای تولید ذرات با انرژی بسیار بالا وجود دارد. این به این دلیل است که طبق قوانین الکترودینامیک، الکترون‌هایی که در مدارهای دایره‌ای حرکت می‌کنند، امواج الکترومغناطیسی ساطع می‌کنند که انرژی زیادی را با سرعت‌های نسبیتی منتقل می‌کنند. برای جبران این تلفات، باید اندازه هسته آهنربا را به میزان قابل توجهی افزایش داد که محدودیت عملی دارد.

بنابراین، در آغاز دهه 1940، امکانات برای به دست آوردن انرژی های بالاتر پروتون و الکترون تمام شد. برای مطالعات بیشتر در مورد جهان خرد، افزایش انرژی ذرات شتاب‌دار ضروری بود، بنابراین کار یافتن روش‌های جدید شتاب شدید شد.

در فوریه 1944 V.I. وکسلر یک ایده انقلابی در مورد چگونگی غلبه بر سد انرژی سیکلوترون و بتاترون ارائه کرد. آنقدر ساده بود که عجیب به نظر می رسید که قبلاً به آن نزدیک نشده بود. ایده این بود که در طول شتاب رزونانس، فرکانس‌های چرخش ذرات و میدان شتاب‌دهنده باید دائماً منطبق باشند، به عبارت دیگر، همزمان باشند. هنگام شتاب دادن ذرات نسبیتی سنگین در یک سیکلوترون برای همگام سازی، پیشنهاد شد که فرکانس میدان الکتریکی شتاب دهنده را طبق قانون خاصی تغییر دهید (بعداً چنین شتاب دهنده ای سنکروسیکلوترون نامیده شد).

برای شتاب دادن به الکترون های نسبیتی، شتاب دهنده ای پیشنهاد شد که بعداً سنکروترون نامیده شد. در آن، شتاب توسط یک میدان الکتریکی متناوب با فرکانس ثابت انجام می شود، و همزمانی توسط یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که طبق قانون خاصی تغییر می کند، که ذرات را در مداری با شعاع ثابت نگه می دارد.

برای اهداف عملی، لازم بود از نظر تئوری اطمینان حاصل شود که فرآیندهای شتاب پیشنهادی پایدار هستند، یعنی با انحرافات جزئی از رزونانس، فازبندی ذرات به طور خودکار انجام می شود. فیزیکدان نظری تیم سیکلوترون E.L. فاینبرگ توجه وکسلر را به این امر جلب کرد و خود ثبات فرآیندها را به روشی دقیق ریاضی ثابت کرد. به همین دلیل است که ایده وکسلر «اصل اتوفازینگ» نامیده شد.

برای بحث در مورد راه حل به دست آمده، FIAN سمیناری برگزار کرد که در آن Veksler یک گزارش مقدماتی و Feinberg گزارشی در مورد ثبات ارائه کرد. این کار مورد تایید قرار گرفت و در همان سال 1944، مجله "گزارش های آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی" دو مقاله منتشر کرد که در آنها روش های جدید شتاب در نظر گرفته شد (مقاله اول به یک شتاب دهنده بر اساس فرکانس های چندگانه می پردازد که بعدها به نام یک میکروترون). فقط وکسلر به عنوان نویسنده آنها ذکر شده بود و نام فاینبرگ اصلا ذکر نشده بود. خیلی زود، نقش فاینبرگ در کشف اصل اتوفازینگ به طور غیرمستقیم به فراموشی سپرده شد.

یک سال بعد، اصل autophasing به طور مستقل توسط فیزیکدان آمریکایی E. MacMillan کشف شد، اما Wexler اولویت را حفظ کرد.

لازم به ذکر است که در شتاب دهنده های مبتنی بر اصل جدید، "قاعده اهرم" به شکل صریح خود را نشان می دهد - افزایش انرژی منجر به از دست دادن شدت پرتو ذرات شتاب شده است که با چرخه همراه است. از شتاب آنها، بر خلاف شتاب صاف در سیکلوترون ها و بتاترون ها. این لحظه ناخوشایند بلافاصله در جلسه گروه علوم فیزیک و ریاضی در 20 فوریه 1945 مورد توجه قرار گرفت، اما سپس همه به اتفاق آرا به این نتیجه رسیدند که این شرایط به هیچ وجه نباید در اجرای پروژه دخالت کند. اگرچه، به هر حال، مبارزه برای شدت متعاقباً دائماً "شتاب دهنده ها" را آزار می داد.

در همان جلسه، به پیشنهاد رئیس آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، S.I. واویلوف، تصمیم گرفته شد که فوراً دو نوع شتاب دهنده پیشنهادی وکسلر ساخته شود. در 19 فوریه 1946، کمیته ویژه زیر نظر شورای کمیسرهای خلق اتحاد جماهیر شوروی به کمیسیون مربوطه دستور داد تا پروژه های خود را توسعه دهند و ظرفیت، زمان تولید و محل ساخت و ساز را مشخص کنند. (FIAN از ایجاد سیکلوترون خودداری کرد.)

در نتیجه ، در 13 اوت 1946 ، دو فرمان شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی به طور همزمان صادر شد که توسط رئیس شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی I.V. استالین و مدیر شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی Ya.E. چادایف، در مورد ایجاد یک سینکروسیکلوترون برای انرژی دوترون 250 مگا ولت و یک سینکروترون برای انرژی 1 گیگا ولت. انرژی شتاب دهنده ها در درجه اول توسط رویارویی سیاسی بین ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی دیکته شد. ایالات متحده قبلاً یک سینکروسیکلوترون با انرژی دوترون حدود 190 مگا ولت ساخته است و شروع به ساخت یک سینکروترون با انرژی 250 تا 300 مگا ولت کرده است. قرار بود شتاب دهنده های داخلی از نظر انرژی از آمریکایی ها پیشی بگیرند.

امیدها به synchrocyclotron برای کشف عناصر جدید، روش‌های جدید برای به دست آوردن انرژی اتمی از منابع ارزان‌تر از اورانیوم بود. با کمک سنکروترون، آنها قصد داشتند به طور مصنوعی مزون هایی را به دست آورند، که، همانطور که فیزیکدانان شوروی در آن زمان تصور می کردند، قادر به ایجاد شکافت هسته ای بودند.

از آنجایی که ساخت شتاب دهنده ها بخشی از پروژه ساخت بمب اتمی بود، هر دو حکم با مهر "فوق سری (پوشه ویژه)" صادر شد. با کمک آنها، امید می رفت که نظریه دقیق نیروهای هسته ای، لازم برای محاسبات بمب، که در آن زمان تنها با کمک مجموعه بزرگی از مدل های تقریبی انجام می شد، به دست آید. درست است، معلوم شد که همه چیز به آن سادگی که در ابتدا تصور می شد نیست، و باید توجه داشت که چنین نظریه ای تا به امروز ایجاد نشده است.

قطعنامه ها مکان های ساخت شتاب دهنده ها را تعیین کردند: سنکروترون - در مسکو، در بزرگراه کالوگا (در حال حاضر خیابان لنینسکی)، در قلمرو FIAN. سنکروسیکلوترون - در منطقه نیروگاه برق آبی ایوانکوفسکایا، 125 کیلومتری شمال مسکو (در آن زمان منطقه کالینین). در ابتدا، ایجاد هر دو شتاب دهنده به FIAN سپرده شد. V.I. Veksler، و برای synchrocyclotron - D.V. اسکوبلتسین.

در سمت چپ - دکترای علوم فنی پروفسور L.P. زینوویف (1912-1998)، در سمت راست - آکادمی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی V.I. وکسلر (1907-1966) در طی ایجاد سینکروفازوترون

شش ماه بعد، رئیس پروژه اتمی، I.V. کورچاتوف که از پیشرفت کار روی سینکروسیکلوترون فیانوو ناراضی بود، این موضوع را به آزمایشگاه شماره 2 خود منتقل کرد. او M.G. مشچریاکوف، او را از کار در موسسه رادیوم لنینگراد آزاد کرد. تحت رهبری مشچریاکوف، یک مدل سنکروسیکلوترون در آزمایشگاه شماره 2 ایجاد شد که قبلاً صحت اصل اتوفازینگ را به طور تجربی تأیید کرده است. در سال 1947 ساخت یک شتاب دهنده در منطقه کالینین آغاز شد.

14 دسامبر 1949 به رهبری M.G. Meshcheryakov Synchrocyclotron با موفقیت در برنامه راه اندازی شد و اولین شتاب دهنده از این نوع در اتحاد جماهیر شوروی شد و انرژی یک شتاب دهنده مشابه ایجاد شده در سال 1946 در برکلی (ایالات متحده آمریکا) را مسدود کرد. این رکورد تا سال 1953 باقی ماند.

در ابتدا آزمایشگاه مبتنی بر سینکروسیکلوترون به‌خاطر محرمانه بودن، آزمایشگاه هیدروتکنیکی آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (GTL) نامیده شد و شاخه‌ای از آزمایشگاه شماره 2 بود. در سال 1953 به یک موسسه مستقل مسائل هسته‌ای تبدیل شد. آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (INP) به ریاست M.G. مشچریاکوف.

آکادمی آکادمی علوم اوکراین A.I. لایپونسکی (1907-1972)، بر اساس اصل اتوفازینگ، طراحی یک شتاب دهنده را پیشنهاد کرد که بعدها سینکروفازوترون نامیده شد (عکس: علم و زندگی)
ایجاد سنکروترون به دلایلی ناموفق بود. ابتدا، به دلیل مشکلات پیش بینی نشده، دو سنکروترون برای انرژی های پایین تر - 30 و 250 مگا ولت - ساخته می شد. آنها در قلمرو FIAN قرار داشتند و قرار شد سنکروترون 1 GeV در خارج از مسکو ساخته شود. در ژوئن 1948، به او مکانی در فاصله چند کیلومتری از سینکروسیکلوترون در حال ساخت در منطقه کالینین داده شد، اما هرگز در آنجا ساخته نشد، زیرا اولویت به شتاب دهنده پیشنهاد شده توسط الکساندر ایلیچ لایپونسکی، آکادمی آکادمی اوکراین داده شد. علوم. به شکل زیر اتفاق افتاد.

در سال 1946 A.I. لایپونسکی، بر اساس اصل اتوفازینگ، ایده امکان ایجاد یک شتاب دهنده را مطرح کرد که در آن ویژگی های یک سنکروترون و یک سنکروسیکلوترون ترکیب شده است. متعاقباً وکسلر این نوع شتاب دهنده را سینکروفازوترون نامید. اگر در نظر بگیریم که سینکروسیکلوترون در ابتدا فازوترون نامیده می شد و در ارتباط با سینکروترون یک سینکروفازوترون به دست می آید، این نام روشن می شود. در آن، در نتیجه تغییر در میدان مغناطیسی کنترل، ذرات در طول حلقه حرکت می کنند، مانند یک سنکروترون، و شتاب یک میدان الکتریکی با فرکانس بالا ایجاد می کند، که فرکانس آن با زمان تغییر می کند، مانند یک سنکروسیکلوترون. این امر باعث شد تا انرژی پروتون های شتاب گرفته در مقایسه با سینکروسیکلوترون به میزان قابل توجهی افزایش یابد. در سینکروفازوترون، پروتون ها به طور مقدماتی در یک شتاب دهنده خطی - یک انژکتور، شتاب می گیرند. ذرات وارد شده به محفظه اصلی تحت تأثیر میدان مغناطیسی شروع به گردش در آن می کنند. این حالت حالت بتاترون نامیده می شود. سپس ولتاژ شتاب دهنده فرکانس بالا در الکترودهایی که در دو شکاف مستطیل کاملاً مخالف قرار دارند روشن می شود.

از هر سه نوع شتاب دهنده بر اساس اصل اتوفازینگ، سنکروفازوترون از نظر فنی پیچیده ترین است و سپس بسیاری در امکان ایجاد آن تردید داشتند. اما لایپونسکی، با اطمینان از اینکه همه چیز درست خواهد شد، جسورانه شروع به اجرای ایده خود کرد.

در سال 1947، در آزمایشگاه "B" در نزدیکی ایستگاه Obninskoye (در حال حاضر شهر Obninsk)، یک گروه شتاب دهنده ویژه تحت رهبری او شروع به توسعه یک شتاب دهنده کرد. اولین نظریه پردازان سینکروفازوترون یو.آ. کروتکوف، O.D. کازاکوفسکی و ال.ال. سابسوویچ. در فوریه 1948 کنفرانس غیرعلنی شتاب دهنده ها برگزار شد که علاوه بر وزرا، A.L. مینتس، متخصص مشهور مهندسی رادیو در آن زمان و مهندسان ارشد نیروگاه های الکتروسیلا و ترانسفورماتور لنینگراد. همه آنها اظهار داشتند که شتاب دهنده پیشنهادی لایپون قابل انجام است. تشویق اولین نتایج نظری و حمایت مهندسان از کارخانه‌های پیشرو، شروع کار بر روی یک پروژه فنی خاص برای یک شتاب‌دهنده بزرگ برای انرژی‌های پروتون 1.3-1.5 گیگا ولت و توسعه کارهای تجربی که صحت ایده لایپونسکی را تأیید می‌کرد، ممکن کرد. تا دسامبر 1948، طراحی فنی شتاب دهنده آماده شد و تا مارس 1949، لایپونسکی باید پیش نویس طرحی از سنکروفازوترون 10 گیگا ولت را ارائه می کرد.

و ناگهان در سال 1949، در اوج کار، دولت تصمیم گرفت کار روی سینکروفازوترون را که شروع شده بود به FIAN منتقل کند. برای چی؟ چرا؟ از این گذشته، FIAN در حال ساخت یک سنکروترون 1 GeV است! بله، واقعیت این است که هر دو پروژه، هم سنکروترون 1.5 گیگا ولت و هم سینکروترون 1 گیگا ولت بسیار گران بودند و این سوال در مورد مصلحت آنها مطرح شد. سرانجام در یکی از جلسات ویژه در FIAN که فیزیکدانان برجسته کشور گرد هم آمدند، حل شد. آنها به دلیل عدم توجه زیاد به شتاب الکترون، ساخت یک سنکروترون 1 GeV را غیر ضروری می دانستند. مخالف اصلی این سمت م.ع. مارکوف استدلال اصلی او این بود که مطالعه پروتون ها و نیروهای هسته ای با کمک برهم کنش الکترومغناطیسی که قبلاً به خوبی مطالعه شده بود بسیار کارآمدتر است. با این حال، او نتوانست از دیدگاه خود دفاع کند و تصمیم مثبت به نفع پروژه لایپونسکی بود.

این همان چیزی است که سینکروفازوترون 10 گیگا ولت در دوبنا به نظر می رسد

رویای گرامی وکسلر برای ساختن بزرگترین شتاب دهنده در حال فروپاشی بود. او که نمی خواست شرایط فعلی را تحمل کند، با حمایت S.I. واویلف و دی.و. Skobeltsyna پیشنهاد کرد که ساخت یک سنکروفازوترون 1.5 GeV را کنار بگذاریم و بلافاصله به طراحی یک شتاب دهنده 10 GeV که قبلاً به A.I سپرده شده بود، ادامه دهیم. لایپونسکی دولت این پیشنهاد را پذیرفت، زیرا در آوریل 1948 در مورد پروژه سنکروفازوترون 6-7 GeV در دانشگاه کالیفرنیا شناخته شد و آنها می خواستند حداقل برای مدتی از ایالات متحده جلوتر باشند.

در 2 مه 1949، شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی قطعنامه ای در مورد ایجاد یک سینکروفازوترون برای انرژی 7-10 گیگا ولت در قلمروی که قبلاً برای سینکروترون اختصاص داده شده بود، صادر کرد. موضوع به FIAN منتقل شد و V.I. وکسلر، اگرچه تجارت لایپونسکی به خوبی پیش می رفت.

این را می توان اولاً با این واقعیت توضیح داد که وکسلر نویسنده اصل اتوفازینگ به حساب می آمد و طبق خاطرات معاصران خود ، L.P. بسیار از او حمایت می کرد. بریا. ثانیا، S. I. Vavilov در آن زمان نه تنها مدیر FIAN، بلکه رئیس آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی نیز بود. به لایپونسکی پیشنهاد شد که معاون وکسلر شود، اما او نپذیرفت و بعداً در ایجاد سینکروفازوترون شرکت نکرد. به گفته معاون Leipunsky O.D. کازاکوفسکی، "روشن بود که دو خرس نمی توانند در یک لانه کنار بیایند." متعاقباً A.I. لایپونسکی و O.D. کازاکوفسکی به متخصصان پیشرو در راکتورها تبدیل شد و در سال 1960 جایزه لنین را دریافت کرد.

این قطعنامه حاوی بندی در مورد انتقال به کار در FIAN کارمندان آزمایشگاه "V" بود که با انتقال تجهیزات مربوطه مشغول توسعه شتاب دهنده بودند. و چیزی برای انتقال وجود داشت: کار بر روی شتاب دهنده در آزمایشگاه "B" تا آن زمان به مرحله یک مدل و اثبات تصمیمات اصلی رسیده بود.

همه در مورد انتقال به FIAN مشتاق نبودند، زیرا کار با لیپونسکی آسان و جالب بود: او نه تنها یک مشاور علمی عالی، بلکه یک فرد فوق العاده بود. با این حال ، امتناع از انتقال تقریباً غیرممکن بود: در آن زمان سخت ، امتناع با محاکمه و اردوگاه تهدید می شد.

گروه انتقال یافته از آزمایشگاه "B" شامل مهندس لئونید پتروویچ زینوویف بود. او، مانند سایر اعضای گروه شتاب دهنده، در آزمایشگاه لایپونسکی ابتدا درگیر توسعه اجزای فردی لازم برای مدل شتاب دهنده آینده، به ویژه، منبع یون و مدارهای پالس ولتاژ بالا برای تغذیه انژکتور بود. لایپونسکی بلافاصله توجه را به یک مهندس صالح و خلاق جلب کرد. به دستور او، زینوویف اولین کسی بود که در ایجاد یک کارخانه آزمایشی شرکت کرد که در آن امکان شبیه‌سازی کل فرآیند شتاب پروتون وجود داشت. پس از آن هیچ کس نمی توانست تصور کند که با تبدیل شدن به یکی از پیشگامان در کار برای زنده کردن ایده سینکروفازوترون، زینوویف تنها فردی باشد که تمام مراحل ایجاد و بهبود آن را طی خواهد کرد. و نه فقط پاس، بلکه آنها را هدایت کنید.

نتایج تئوری و تجربی به‌دست‌آمده در آزمایشگاه "V" در موسسه فیزیکی Lebedev در طراحی سینکروفازوترون 10 GeV استفاده شد. با این حال، افزایش انرژی شتاب دهنده به این مقدار نیاز به پیشرفت های قابل توجهی داشت. مشکلات ایجاد آن تا حد زیادی با این واقعیت تشدید شد که در آن زمان هیچ تجربه ای در ساخت چنین تاسیسات بزرگی در سراسر جهان وجود نداشت.

به راهنمایی نظریه پردازان M.S. رابینوویچ و A.A. کولومنسکی در FIAN یک توجیه فیزیکی از پروژه فنی ارائه کرد. اجزای اصلی سینکروفازوترون توسط مؤسسه مهندسی رادیو مسکو آکادمی علوم و مؤسسه تحقیقاتی لنینگراد تحت هدایت مدیران آنها A.L. Mints و E.G. پشه.

برای کسب تجربه لازم، تصمیم گرفتیم مدلی از یک سنکروفازوترون برای انرژی 180 مگا ولت بسازیم. در قلمرو FIAN در یک ساختمان ویژه قرار داشت که به دلایل محرمانه آن را انبار شماره 2 می نامیدند. در آغاز سال 1951، Veksler تمام کارهای مربوط به مدل، از جمله نصب تجهیزات، تنظیم و آن را به Zinoviev سپرد. راه اندازی یکپارچه

مدل فیانوفسکی به هیچ وجه کودک نبود - آهنربای آن با قطر 4 متر 290 تن وزن داشت. متعاقباً ، زینوویف به یاد آورد که وقتی آنها مدل را مطابق با اولین محاسبات مونتاژ کردند و سعی کردند آن را راه اندازی کنند ، در ابتدا هیچ چیز کار نکرد. بسیاری از مشکلات فنی پیش بینی نشده باید قبل از عرضه مدل برطرف می شد. وقتی این اتفاق در سال 1953 افتاد، وکسلر گفت: «خب، همین! سینکروفازوترون ایوانکوفسکی کار خواهد کرد! این در مورد یک سنکروفازوترون بزرگ 10 GeV بود که قبلاً در سال 1951 در منطقه کالینین ساخته شده بود. ساخت و ساز توسط سازمانی با کد TDS-533 (اداره فنی ساخت و ساز 533) انجام شد.

اندکی قبل از عرضه این مدل، یک مجله آمریکایی به طور غیرمنتظره گزارشی از طراحی جدید سیستم مغناطیسی شتاب دهنده به نام «فوکوس سخت» منتشر کرد. این به عنوان مجموعه ای از مقاطع متناوب با گرادیان میدان مغناطیسی مخالف انجام می شود. این به طور قابل توجهی دامنه نوسانات ذرات شتاب را کاهش می دهد، که به نوبه خود امکان کاهش قابل توجه سطح مقطع محفظه خلاء را فراهم می کند. در نتیجه مقدار زیادی آهن ذخیره می شود که به ساخت آهنربا می رود. به عنوان مثال، شتاب دهنده 30 گیگا ولت در ژنو بر اساس فوکوس سخت، سه برابر سینکروفازوترون دوبنا انرژی و سه برابر محیط دوبنا دارد و آهنربای آن ده برابر سبک تر است.

طراحی آهنرباهای متمرکز سخت توسط دانشمندان آمریکایی کورانت، لیوینگستون و اسنایدر در سال 1952 پیشنهاد و توسعه داده شد. چند سال قبل از آنها، همان چیزی اختراع شد، اما توسط کریستوفیلوس منتشر نشد.

زینوویف بلافاصله از کشف آمریکایی ها قدردانی کرد و پیشنهاد طراحی مجدد سینکروفازوترون دوبنا را داد. اما برای این کار باید زمان را فدا کرد. وکسلر سپس گفت: نه، حتی برای یک روز، اما ما باید از آمریکایی ها جلوتر باشیم. احتمالاً در شرایط جنگ سرد حق با او بود - "اسب ها در میانه جریان تغییر نمی کنند." و شتاب دهنده بزرگ طبق پروژه قبلی ساخته شد. در سال 1953، بر اساس سنکروفازوترون در حال ساخت، آزمایشگاه الکتروفیزیک آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی (EFLAN) ایجاد شد. وی به عنوان مدیر آن منصوب شد. وکسلر.

در سال 1956، INP و EFLAN اساس مؤسسه مشترک تحقیقات هسته ای (JINR) را تشکیل دادند. محل آن به شهر دوبنا معروف شد. در آن زمان، انرژی پروتون در سینکروسیکلوترون 680 مگا ولت بود و ساخت سینکروفازوترون در حال تکمیل بود. از اولین روزهای شکل گیری JINR، طراحی تلطیف شده ساختمان سنکروفازوترون (نویسنده V.P. Bochkarev) نماد رسمی آن شد.

این مدل به حل تعدادی از مسائل برای شتاب دهنده 10 گیگا ولت کمک کرد، با این حال، طراحی بسیاری از گره ها به دلیل تفاوت زیاد در اندازه، دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است. قطر متوسط ​​الکترومغناطیس سنکروفازوترون 60 متر و وزن آن 36 هزار تن بود (با توجه به پارامترهای آن هنوز در کتاب رکوردهای گینس باقی مانده است). طیف کاملی از مشکلات پیچیده مهندسی جدید بوجود آمد که تیم با موفقیت آنها را حل کرد.

بالاخره همه چیز برای راه اندازی یکپارچه شتاب دهنده آماده شد. به دستور Veksler، توسط L.P. زینوویف کار در اواخر دسامبر 1956 آغاز شد، اوضاع متشنج بود و ولادیمیر ایوسیفوویچ نه خود و نه کارمندانش را دریغ نکرد. ما اغلب یک شب را روی تخت‌خواب‌ها درست در اتاق کنترل بزرگ تأسیسات می‌ماندیم. بر اساس خاطرات ع.الف. کولومنسکی، وکسلر بیشتر انرژی پایان ناپذیر خود را در آن زمان صرف "اخاذی" کمک از سازمان های خارجی و در عملی کردن پیشنهادهای عملی کرد که عمدتاً از زینوویف می آمد. وکسلر به شهود تجربی خود که نقش تعیین کننده ای در راه اندازی این شتاب دهنده غول پیکر ایفا کرد، ارزش زیادی قائل بود.

برای مدت طولانی آنها نمی توانستند حالت بتاترون را دریافت کنند که بدون آن راه اندازی غیرممکن است. و این زینوویف بود که در لحظه حیاتی متوجه شد که برای دمیدن زندگی در سنکروفازوترون چه باید کرد. این آزمایش که به مدت دو هفته آماده شده بود و باعث خوشحالی همه شد، سرانجام با موفقیت به پایان رسید. در 15 مارس 1957، دوبنا سینکروفازوترون شروع به کار کرد که در 11 آوریل 1957 توسط روزنامه پراودا به کل جهان گزارش شد (مقاله وی. آی وکسلر). جالب اینجاست که این خبر تنها زمانی ظاهر شد که انرژی شتاب دهنده، که به تدریج از روز پرتاب افزایش یافت، از انرژی 6.3 گیگا ولت در آن زمان سنکروفازوترون پیشرو آمریکایی در برکلی فراتر رفت. "8.3 میلیارد الکترون ولت وجود دارد!" - این روزنامه گزارش داد و اعلام کرد که یک شتاب دهنده رکورد در اتحاد جماهیر شوروی ایجاد شده است. رویای گرامی وکسلر به حقیقت پیوست!

در 16 آوریل، انرژی پروتون به ارزش طراحی 10 GeV رسید، اما شتاب دهنده تنها چند ماه بعد به بهره برداری رسید، زیرا هنوز مشکلات فنی حل نشده کافی وجود داشت. و با این حال چیز اصلی پشت سر بود - سینکروفازوترون شروع به کار کرد.

وکسلر این را در دومین جلسه شورای علمی مؤسسه مشترک در می 1957 گزارش کرد. همزمان مدیر موسسه دی.آی. بلوخینتسف خاطرنشان کرد که اولاً، مدل سنکروفازوترون در یک سال و نیم ایجاد شد، در حالی که در آمریکا حدود دو سال طول کشید. ثانیاً خود سینکروفازوترون در سه ماه راه اندازی شد و برنامه را رعایت کرد، اگرچه در ابتدا غیر واقعی به نظر می رسید. راه اندازی سینکروفازوترون بود که اولین شهرت جهانی دوبنا را به ارمغان آورد.

در سومین جلسه شورای علمی موسسه، عضو مسئول فرهنگستان علوم V.P. جلپوف خاطرنشان کرد که "زینوویف از همه لحاظ روح پرتاب بود و انرژی و تلاش زیادی را در این تجارت به ارمغان آورد، یعنی تلاش های خلاقانه در مسیر راه اندازی ماشین." A D.I. بلوخینتسف افزود که "زینوویف در واقع کار عظیم تعدیل پیچیده را تحمل کرد."

هزاران نفر در ایجاد سینکروفازوترون شرکت داشتند، اما لئونید پتروویچ زینوویف نقش ویژه ای در این امر ایفا کرد. وکسلر نوشت: "موفقیت راه اندازی سینکروفازوترون و امکان شروع یک جبهه گسترده کار فیزیکی روی آن تا حد زیادی با مشارکت L.P. زینوویف

Zinoviev قصد داشت پس از راه اندازی شتاب دهنده به FIAN بازگردد. با این حال، وکسلر از او التماس کرد که بماند، زیرا معتقد بود که نمی تواند مدیریت سینکروفازوترون را به شخص دیگری بسپارد. زینوویف موافقت کرد و بیش از سی سال بر کار شتاب دهنده نظارت داشت. تحت رهبری او و با مشارکت مستقیم، شتاب دهنده به طور مداوم بهبود می یافت. زینوویف سینکروفازوترون را دوست داشت و نفس این غول آهنی را بسیار ظریف احساس کرد. به گفته او، حتی کوچکترین جزئیاتی از پدال گاز وجود نداشت که او به آن دست نزند و هدفش را متوجه نشود.

در اکتبر 1957، در جلسه گسترده شورای علمی موسسه کورچاتوف، به ریاست خود ایگور واسیلیویچ، هفده نفر از سازمان های مختلف که در ایجاد سینکروفازوترون شرکت داشتند برای معتبرترین جایزه لنین در آن زمان در شوروی نامزد شدند. اتحاد. اتصال. اما با توجه به شرایط تعداد برندگان از دوازده نفر بیشتر نمی شد. در آوریل 1959، مدیر آزمایشگاه انرژی بالا JINR V.I. وکسلر، رئیس بخش همان آزمایشگاه L.P. زینوویف، معاون اداره اصلی استفاده از انرژی اتمی زیر نظر شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی D.V. افرموف، مدیر موسسه تحقیقات لنینگراد E.G. کومار و همکارانش N.A. Monoszon, A.M. استولوف، مدیر موسسه مهندسی رادیو مسکو آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی A.L. ضرابخانه ها، کارکنان همین موسسه ف.الف. وودوپیانوف، اس.م. روبچینسکی، کارکنان FIAN A.A. کولومنسکی، V.A. پتوخوف، M.S. رابینوویچ وکسلر و زینوویف شهروند افتخاری دوبنا شدند.

سنکروفازوترون به مدت چهل و پنج سال در خدمت باقی ماند. در این مدت اکتشافات زیادی روی آن انجام شد. در سال 1960، مدل سنکروفازوترون به یک شتاب دهنده الکترونی تبدیل شد که هنوز در FIAN کار می کند.

منابع

ادبیات:
Kolomensky A. A., Lebedev A. N. نظریه شتاب دهنده های چرخه ای. - م.، 1962.
شتاب دهنده های ذرات باردار کومار EG. - م.، 1964.
Livinggood J. اصول عملکرد شتاب دهنده های چرخه ای - M.، 1963.
Oganesyan Yu. چگونه سیکلوترون ایجاد شد / علم و زندگی، 1980 شماره 4، ص. 73.
Hill R. در پی ذرات - 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

و من برخی تنظیمات دیگر را به شما یادآوری می کنم: به عنوان مثال، و اینکه چگونه به نظر می رسد. به یاد داشته باشید که چیست. یا شاید شما نمی دانید؟ یا چی هست اصل مقاله در وب سایت موجود است InfoGlaz.rfپیوند به مقاله ای که این کپی از آن ساخته شده است -

سینکروفازوترون چیست؟

ابتدا اجازه دهید کمی به تاریخ بپردازیم. نیاز به این دستگاه برای اولین بار در سال 1938 به وجود آمد. گروهی از فیزیکدانان مؤسسه فیزیک و فناوری لنینگراد با بیانیه‌ای به مولوتف خطاب کردند که اتحاد جماهیر شوروی به یک پایگاه تحقیقاتی برای مطالعه ساختار هسته اتم نیاز دارد. این درخواست با این واقعیت توجیه شد که چنین رشته تحصیلی نقش بسیار مهمی دارد و در حال حاضر اتحاد جماهیر شوروی تا حدودی از همتایان غربی خود عقب است. در واقع، در آن زمان در آمریکا 5 سینکروفازوترون وجود داشت، در اتحاد جماهیر شوروی هیچ یک وجود نداشت. پیشنهاد شد که ساخت سیکلوترون از قبل آغاز شده تکمیل شود که توسعه آن به دلیل بودجه ضعیف و کمبود پرسنل شایسته متوقف شد.

در نهایت تصمیم به ساخت سینکروفازوترون گرفته شد و وکسلر در رأس این پروژه قرار گرفت. ساخت و ساز در سال 1957 به پایان رسید. بنابراین سینکروفازوترون چیست؟ به زبان ساده، این یک شتاب دهنده ذرات است. این ذرات انرژی جنبشی عظیم را نشان می دهد. بر اساس یک میدان مغناطیسی پیشرو متغیر و فرکانس متغیر میدان اصلی است. این ترکیب باعث می شود که ذرات در یک مدار ثابت نگه داشته شوند. از این دستگاه برای بررسی متنوع ترین خواص ذرات و برهمکنش آنها در سطوح انرژی بالا استفاده می شود.

این دستگاه ابعاد بسیار جالبی دارد: کل ساختمان دانشگاه را اشغال می کند، وزن آن 36 هزار تن و قطر حلقه مغناطیسی 60 متر است. ابعاد کاملاً چشمگیر برای دستگاهی که وظیفه اصلی آن مطالعه ذراتی است که ابعاد آن ها در میکرومتر اندازه گیری می شود.

اصل عملکرد سنکروفازوترون

بسیاری از فیزیکدانان سعی کردند دستگاهی بسازند که شتاب ذرات را ممکن کند و با انرژی بسیار زیاد به آنها خیانت کند. راه حل این مشکل سینکروفازوترون است. چگونه کار می کند و اساس آن چیست؟

آغاز توسط سیکلوترون گذاشته شد. اصل عملکرد آن را در نظر بگیرید. یون‌هایی که شتاب می‌گیرند به خلأی می‌افتند که دی در آن قرار دارد. در این زمان، یون ها تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند: آنها به حرکت در امتداد محور ادامه می دهند و سرعت می گیرند. با غلبه بر محور و برخورد به شکاف بعدی، آنها شروع به افزایش سرعت می کنند. برای شتاب بیشتر، افزایش ثابت در شعاع قوس مورد نیاز است. در این حالت زمان عبور با وجود افزایش مسافت ثابت خواهد بود. به دلیل افزایش سرعت، افزایش جرم یون ها مشاهده می شود.

این پدیده مستلزم کاهش در افزایش سرعت است. این نقطه ضعف اصلی سیکلوترون است. در سنکروفازوترون با تغییر القای میدان مغناطیسی با جرم محدود و همزمان تغییر فرکانس شارژ مجدد ذرات، این مشکل به طور کامل برطرف می شود. یعنی انرژی ذرات در اثر میدان الکتریکی افزایش می یابد و به دلیل وجود میدان مغناطیسی جهت را تنظیم می کند.