Stosowany jest synchrofazotron. Synchrofazotron: co to jest, zasada działania i opis

Cały świat wie, że w 1957 roku ZSRR wystrzelił pierwszego na świecie sztucznego satelitę Ziemi. Mało kto jednak wie, że w tym samym roku Związek Radziecki rozpoczął testy synchrofazotronu, który jest protoplastą współczesnego Wielkiego Zderzacza Hadronów w Genewie. W artykule omówimy, czym jest i jak działa synchrofazotron.

Odpowiadając na pytanie, czym jest synchrofazotron, należy powiedzieć, że jest to zaawansowane technologicznie i wymagające nauki urządzenie, przeznaczone do badania mikrokosmosu. W szczególności idea synchrofazotronu była następująca: za pomocą silnych pól magnetycznych wytwarzanych przez elektromagnesy konieczne było przyspieszenie wiązki cząstek elementarnych (protonów) do dużych prędkości, a następnie skierowanie tej wiązki na cel w spoczynku. Z takiego zderzenia protony będą musiały „rozbić się” na kawałki. Niedaleko celu znajduje się specjalny detektor - komora bąbelkowa. Detektor ten umożliwia śledzenie śladów pozostawionych przez części protonowe w celu zbadania ich natury i właściwości.

Dlaczego konieczne było zbudowanie synchrofazotronu ZSRR? W tym eksperymencie naukowym, który został sklasyfikowany jako „ściśle tajny”, radzieccy naukowcy próbowali znaleźć nowe źródło tańszej i wydajniejszej energii niż wzbogacony uran. Realizowano również czysto naukowe cele głębszego zbadania natury oddziaływań jądrowych i świata cząstek subatomowych.

Zasada działania synchrofazotronu

Powyższy opis zadań, przed jakimi stanął synchrofazotron może wydawać się wielu niezbyt trudnym do ich realizacji w praktyce, ale tak nie jest. Pomimo prostoty pytania, czym jest synchrofazotron, aby rozpędzić protony do wymaganych ogromnych prędkości, potrzebne są napięcia elektryczne rzędu setek miliardów woltów. Takich napięć nie da się stworzyć nawet w chwili obecnej. Dlatego postanowiono rozłożyć w czasie energię wpompowaną do protonów.

Zasada działania synchrofazotronu była następująca: wiązka protonów zaczyna swój ruch wzdłuż tunelu pierścieniowego, w pewnym miejscu tego tunelu znajdują się kondensatory, które wytwarzają przepięcie w momencie przelatywania przez nie wiązki protonów. Tak więc na każdym zakręcie następuje niewielkie przyspieszenie protonów. Gdy wiązka cząstek wykona kilka milionów obrotów przez tunel synchrofazotronu, protony osiągną pożądane prędkości i zostaną skierowane na cel.

Należy zauważyć, że elektromagnesy stosowane podczas przyspieszania protonów pełniły rolę przewodnią, czyli wyznaczały trajektorię wiązki, ale nie brały udziału w jej przyspieszaniu.

Problemy, z jakimi borykają się naukowcy podczas przeprowadzania eksperymentów

Aby lepiej zrozumieć, czym jest synchrofazotron i dlaczego jego tworzenie jest procesem bardzo złożonym i naukowo intensywnym, należy wziąć pod uwagę problemy, jakie pojawiają się podczas jego działania.

Po pierwsze, im większa prędkość wiązki protonów, tym większą masę zaczynają mieć zgodnie ze słynnym prawem Einsteina. Przy prędkościach zbliżonych do światła masa cząstek staje się tak duża, że ​​aby utrzymać je na pożądanej trajektorii, konieczne jest posiadanie silnych elektromagnesów. Im większy rozmiar synchrofazotronu, tym większe magnesy można umieścić.

Po drugie, tworzenie synchrofazotronu komplikowały również straty energii wiązki protonów podczas ich kołowego przyspieszania, a im większa prędkość wiązki, tym bardziej znaczące stają się te straty. Okazuje się, że aby rozpędzić wiązkę do wymaganych gigantycznych prędkości, trzeba dysponować ogromnymi mocami.

Jakie wyniki uzyskano?

Niewątpliwie eksperymenty w sowieckim synchrofazotronie wniosły ogromny wkład w rozwój nowoczesnych dziedzin techniki. Tak więc dzięki tym eksperymentom radzieccy naukowcy byli w stanie ulepszyć proces przetwarzania zużytego uranu-238 i uzyskali kilka interesujących danych, zderzając przyspieszone jony różnych atomów z celem.

Wyniki eksperymentów na synchrofazotronie są do dziś wykorzystywane przy budowie elektrowni jądrowych, rakiet kosmicznych i robotyce. Do zbudowania najpotężniejszego synchrofazotronu naszych czasów, jakim jest Wielki Zderzacz Hadronów, wykorzystano osiągnięcia radzieckiej myśli naukowej. Sam akcelerator radziecki służy nauce Federacji Rosyjskiej, będąc w Instytucie FIAN (Moskwa), gdzie jest używany jako akcelerator jonów.

Co to jest synchrofazotron: zasada działania i uzyskane wyniki - wszystko o podróży na miejsce

+ faza + elektron) jest rezonansowym akceleratorem cyklicznym o niezmienionej długości orbity równowagowej podczas przyspieszania. Aby cząstki pozostały na tej samej orbicie podczas przyspieszania, zmienia się zarówno wiodące pole magnetyczne, jak i częstotliwość przyspieszającego pola elektrycznego. Ta ostatnia jest niezbędna, aby wiązka docierała do sekcji przyspieszającej zawsze w fazie z polem elektrycznym o wysokiej częstotliwości. W przypadku, gdy cząstki są ultrarelatywistyczne, częstotliwość obrotu o ustalonej długości orbity nie zmienia się wraz ze wzrostem energii, a częstotliwość generatora RF również musi pozostać stała. Taki akcelerator nazywa się już synchrotronem.

W kulturze

To właśnie na tym urządzeniu pierwszoklasista „pracował w pracy” w słynnej piosence Alli Pugaczowej „Pieśń pierwszej równiarki”. Synchrophasotron jest również wspomniany w komedii Gaidaia „Operacja Y i inne przygody Shurika”. Urządzenie to jest również pokazane jako przykład zastosowania teorii względności Einsteina w krótkometrażowym filmie edukacyjnym „Czym jest teoria względności?”. W humorystycznych programach o niskim poziomie inteligencji, dla szerokiej publiczności, często działa jako „niezrozumiałe” urządzenie naukowe lub przykład wysokiej technologii.

Zaledwie 15 minut zajęło brytyjskim parlamentarzystom podjęcie decyzji o zainwestowaniu 1 miliarda funtów w budowę synchrofazotronu. Potem - przez godzinę energicznie dyskutowali o kosztach kawy, ni mniej, ni więcej, w sejmowym bufecie. A jednak zdecydowaliśmy: obniżyliśmy cenę o 15%.

Wydawałoby się, że zadania nie są w ogóle porównywalne pod względem złożoności i zgodnie z logiką rzeczy wszystko powinno się stać dokładnie odwrotnie. Godzina na naukę, 15 minut na kawę. Ale nie! Jak się później okazało, większość czcigodnych polityków natychmiast oddała swoje najgłębsze „za”, nie mając absolutnie pojęcia, czym jest „synchrofasotron”.

Drogi czytelniku uzupełnijmy razem z Tobą tę lukę w wiedzy i nie stawajmy się naukową krótkowzrocznością niektórych towarzyszy.

Co to jest synchrofazotron?

Synchrofasotron - elektroniczna instalacja do badań naukowych - cykliczny akcelerator cząstek elementarnych (neutronów, protonów, elektronów itp.). Ma kształt ogromnego pierścienia, ważącego ponad 36 tysięcy ton. Jego super mocne magnesy i rurki przyspieszające nasycają mikroskopijne cząsteczki kolosalną energią kierunkową. W głębi rezonatora Phasotron, na głębokości 14,5 metra, na poziomie fizycznym zachodzą naprawdę fantastyczne przemiany: na przykład maleńki proton otrzymuje 20 milionów elektronowoltów, a ciężki jon - 5 milionów eV. A to tylko skromny ułamek wszystkich możliwości!

Mianowicie dzięki unikalnym właściwościom cyklicznego akceleratora naukowcom udało się poznać najbardziej tajne tajemnice wszechświata: zbadać budowę pomijalnie małych cząstek oraz procesy fizykochemiczne zachodzące wewnątrz ich powłok; obserwuj reakcję fuzji na własne oczy; odkryć naturę nieznanych dotąd mikroskopijnych obiektów.

Phasotron wyznaczył nową erę badań naukowych – obszar badań, w którym mikroskop był bezsilny, o czym z wielką ostrożnością wypowiadali się nawet nowatorzy science fiction (ich dalekowzroczny twórczy lot nie mógł przewidzieć dokonanych odkryć!).

Historia synchrofazotronu

Początkowo akceleratory były liniowe, to znaczy nie miały struktury cyklicznej. Ale wkrótce fizycy musieli je porzucić. Wzrosły wymagania dotyczące wartości energetycznych – potrzeba więcej. Ale konstrukcja liniowa nie mogła sobie poradzić: obliczenia teoretyczne wykazały, że dla tych wartości musi mieć niewiarygodną długość.

• W 1929 Amerykanin E. Lawrence podejmuje próby rozwiązania tego problemu i wynajduje cyklotron, prototyp współczesnego fasotronu. Testy idą dobrze. Dziesięć lat później, w 1939 roku. Lawrence otrzymuje Nagrodę Nobla.
• W 1938 w ZSRR utalentowany fizyk VI Veksler zaczął aktywnie zajmować się kwestią tworzenia i ulepszania akceleratorów. W lutym 1944 r. przychodzi mu do głowy rewolucyjny pomysł na pokonanie bariery energetycznej. Veksler nazywa swoją metodę „autofazowaniem”. Dokładnie rok później E. Macmillan, naukowiec z USA, zupełnie niezależnie odkrywa tę samą technologię.
• W 1949 w Związku Radzieckim pod dowództwem V.I. Veksler i S.I. Wawiłow, rozwija się projekt naukowy na dużą skalę - stworzenie synchrofazotronu o pojemności 10 miliardów elektronowoltów. Od 8 lat, w oparciu o Instytut Badań Jądrowych w mieście Dubno na Ukrainie, nad instalacją pracuje grupa fizyków teoretycznych, projektantów i inżynierów. Dlatego jest również nazywany synchrofazotronem Dubnińska.

Synchrofazotron został uruchomiony w marcu 1957 roku, sześć miesięcy przed lotem w kosmos pierwszego sztucznego satelity Ziemi.

Jakie badania są prowadzone w synchrofazotronie?

Rezonansowy akcelerator cykliczny Wexlera zrodził galaktykę wybitnych odkryć w wielu aspektach fizyki fundamentalnej, a w szczególności w niektórych kontrowersyjnych i mało zbadanych problemach teorii względności Einsteina:

• zachowanie się struktury kwarkowej jąder w procesie oddziaływania;
• tworzenie skumulowanych cząstek w wyniku reakcji z udziałem jąder;
• badanie właściwości przyspieszonych deuteronów;
• oddziaływanie ciężkich jonów z celami (sprawdzanie rezystancji mikroukładów);
• utylizacja uranu-238.

Wyniki uzyskane w tych dziedzinach są z powodzeniem stosowane w budowie statków kosmicznych, projektowaniu elektrowni jądrowych, rozwoju robotyki i sprzętu do pracy w ekstremalnych warunkach. Ale najbardziej zdumiewające jest to, że seria badań przeprowadzonych w synchrofazotronie zbliża naukowców coraz bardziej do rozwikłania wielkiej tajemnicy pochodzenia Wszechświata.

Oto subtelnie znajome słowo „synchrofazotron”! Przypomnij mi, jak dostał się do uszu prostego laika w Związku Radzieckim? Był jakiś film lub popularna piosenka, coś, dokładnie pamiętam! A może był to tylko odpowiednik niewymawialnego słowa?

A teraz pamiętajmy jeszcze, co to jest i jak powstało…

W 1957 r. Związek Radziecki dokonał rewolucyjnego przełomu naukowego w dwóch kierunkach jednocześnie: w październiku wystrzelono pierwszego sztucznego satelitę Ziemi, a kilka miesięcy wcześniej, w marcu, rozpoczął się legendarny synchrofasotron, gigantyczna instalacja do badania mikroświata działający w Dubnej. Te dwa wydarzenia wstrząsnęły całym światem, a słowa „satelita” i „synchrofasotron” mocno wkroczyły w nasze życie.

Synchrofazotron to jeden z rodzajów naładowanych akceleratorów cząstek. Cząsteczki w nich są przyspieszane do dużych prędkości, a co za tym idzie do wysokich energii. Na podstawie ich zderzeń z innymi cząsteczkami atomowymi ocenia się strukturę i właściwości materii. O prawdopodobieństwie zderzeń decyduje intensywność przyspieszonej wiązki cząstek, czyli liczba znajdujących się w niej cząstek, a więc intensywność wraz z energią jest ważnym parametrem akceleratora.

Akceleratory osiągają ogromne rozmiary i nieprzypadkowo pisarz Władimir Kartsev nazwał je piramidami ery nuklearnej, po których potomkowie będą oceniać poziom naszej technologii.

Przed zbudowaniem akceleratorów promieniowanie kosmiczne było jedynym źródłem cząstek wysokoenergetycznych. Zasadniczo są to protony o energii rzędu kilku GeV, swobodnie nadchodzące z kosmosu oraz wtórne cząstki, które powstają, gdy wchodzą w interakcję z atmosferą. Ale przepływ promieni kosmicznych jest chaotyczny i ma niską intensywność, dlatego z czasem zaczęto tworzyć specjalne urządzenia do badań laboratoryjnych - akceleratory z kontrolowanymi wiązkami cząstek o wysokiej energii i większej intensywności.

Działanie wszystkich akceleratorów opiera się na dobrze znanym fakcie: naładowana cząstka jest przyspieszana przez pole elektryczne. Nie da się jednak uzyskać cząstek o bardzo dużej energii, przyspieszając je tylko raz między dwiema elektrodami, ponieważ wymagałoby to przyłożenia do nich ogromnego napięcia, co jest technicznie niemożliwe. Dlatego cząstki o wysokiej energii uzyskuje się poprzez wielokrotne przepuszczanie ich między elektrodami.

Akceleratory, w których cząsteczka przechodzi przez kolejne szczeliny przyspieszające, nazywamy liniowymi. Wraz z nimi rozpoczął się rozwój akceleratorów, ale wymóg zwiększania energii cząstek doprowadził do niemal nierealistycznie dużych długości instalacji.

W 1929 roku amerykański naukowiec E. Lawrence zaproponował projekt akceleratora, w którym cząsteczka porusza się po spirali, wielokrotnie przechodząc przez tę samą szczelinę między dwiema elektrodami. Trajektoria cząstki jest zakrzywiana i skręcana przez jednorodne pole magnetyczne skierowane prostopadle do płaszczyzny orbity. Akcelerator nazwano cyklotronem. W latach 1930-1931 Lawrence i jego współpracownicy zbudowali pierwszy cyklotron na Uniwersytecie Kalifornijskim (USA). Za ten wynalazek otrzymał w 1939 roku Nagrodę Nobla.

W cyklotronie duży elektromagnes wytwarza jednolite pole magnetyczne, a pole elektryczne powstaje między dwiema wydrążonymi elektrodami w kształcie litery D (stąd ich nazwa - „dees”). Do elektrod przykładane jest napięcie przemienne, które odwraca polaryzację za każdym razem, gdy cząstka wykonuje pół obrotu. Dzięki temu pole elektryczne zawsze przyspiesza cząstki. Pomysł ten nie mógłby zostać zrealizowany, gdyby cząstki o różnych energiach miały różne okresy obrotu. Ale na szczęście, chociaż prędkość rośnie wraz ze wzrostem energii, okres obrotu pozostaje stały, ponieważ średnica trajektorii wzrasta w tym samym stosunku. To właśnie ta właściwość cyklotronu umożliwia wykorzystanie stałej częstotliwości pola elektrycznego do przyspieszania.

Wkrótce zaczęto tworzyć cyklotrony w innych laboratoriach badawczych.

Budynek synchrofazotronu w latach 50.

Potrzebę stworzenia poważnej bazy akceleratorowej w Związku Radzieckim ogłoszono na szczeblu rządowym w marcu 1938 roku. Grupa badaczy z Leningradzkiego Instytutu Fizyki i Technologii (LFTI), kierowana przez akademika A.F. Ioffe zwrócił się do przewodniczącego Rady Komisarzy Ludowych ZSRR W.M. Mołotowa z pismem proponującym stworzenie zaplecza technicznego do badań w zakresie budowy jądra atomowego. Kwestie budowy jądra atomowego stały się jednym z głównych problemów nauk przyrodniczych, a Związek Radziecki pozostawał daleko w ich rozwiązaniu. Tak więc, jeśli w Ameryce było co najmniej pięć cyklotronów, to w Związku Radzieckim nie było ani jednego (jedyny cyklotron Instytutu Radowego Akademii Nauk (RIAN), uruchomiony w 1937 r., praktycznie nie działał z powodu wady projektowe). Apel do Mołotowa zawierał prośbę o stworzenie warunków do zakończenia do 1 stycznia 1939 roku budowy cyklotronu LPTI. Prace nad jego utworzeniem, rozpoczęte w 1937 r., zostały zawieszone z powodu wydziałowych niespójności i zakończenia finansowania.

Rzeczywiście, w momencie pisania tego listu, w kręgach rządowych kraju istniało wyraźne nieporozumienie dotyczące znaczenia badań w dziedzinie fizyki atomowej. Według wspomnień M.G. Mieszczeriakow w 1938 r. pojawiła się nawet kwestia likwidacji Instytutu Radowego, który według niektórych zajmował się bezużytecznymi badaniami uranu i toru, podczas gdy kraj dążył do zwiększenia wydobycia węgla i hutnictwa stali.

List do Mołotowa odniósł skutek i już w czerwcu 1938 r. komisja Akademii Nauk ZSRR pod przewodnictwem P.L. Kapitsa, na wniosek rządu, wydał wniosek o potrzebie zbudowania cyklotronu 10–20 MeV LPTI, w zależności od rodzaju przyspieszanych cząstek, oraz udoskonalenia cyklotronu RIAN.

W listopadzie 1938 S.I. Wawiłow w swoim apelu do Prezydium Akademii Nauk zaproponował budowę cyklotronu LFTI w Moskwie i przeniesienie laboratorium I.V. Kurczatow, który był zaangażowany w jego tworzenie. Siergiej Iwanowicz chciał, aby centralne laboratorium do badań jądra atomowego znajdowało się w tym samym miejscu, w którym znajdowała się Akademia Nauk, czyli w Moskwie. Nie był jednak wspierany przez LFTI. Spory zakończyły się pod koniec 1939 r., kiedy A.F. Ioffe zaproponował stworzenie trzech cyklotronów jednocześnie. 30 lipca 1940 r. na posiedzeniu Prezydium Akademii Nauk ZSRR podjęto decyzję o zleceniu RIANowi w tym roku wyposażenia istniejącego cyklotronu FIAN w celu przygotowania do 15 października niezbędnych materiałów do budowy nowego potężnego cyklotronu. , a LFTI zakończy budowę cyklotronu w pierwszym kwartale 1941 roku.

W związku z tą decyzją w FIAN utworzono tzw. brygadę cyklotronową, w skład której weszli Władimir Josifowicz Weksler, Siergiej Nikołajewicz Wernow, Paweł Aleksiejewicz Czerenkow, Leonid Wasiljewicz Groszew i Jewgienij Lwowicz Feinberg. 26 września 1940 r. biuro Wydziału Nauk Fizycznych i Matematycznych (OPMS) otrzymało informację od V.I. Veksler o zadaniu projektowym dla cyklotronu zatwierdził jego główne cechy i kosztorys budowy. Cyklotron został zaprojektowany do przyspieszania deuteronów do energii 50 MeV. FIAN planował rozpocząć jego budowę w 1941 roku, a oddanie do eksploatacji w 1943 roku. Planowane plany pokrzyżowała wojna.

Pilna potrzeba stworzenia bomby atomowej zmusiła Związek Radziecki do zmobilizowania wysiłków w badaniu mikroświata. Dwa cyklotrony zbudowano jeden po drugim w Laboratorium nr 2 w Moskwie (1944, 1946); w Leningradzie po zniesieniu blokady przywrócono cyklotrony RIAN i LFTI (1946).

Chociaż projekt cyklotronu Fianovsky'ego został zatwierdzony przed wojną, stało się jasne, że projekt Lawrence'a wyczerpał się, ponieważ energia przyspieszonych protonów nie mogła przekroczyć 20 MeV. To z tej energii zaczyna oddziaływać efekt wzrostu masy cząstki przy prędkościach proporcjonalnych do prędkości światła, co wynika z teorii względności Einsteina.

Na skutek wzrostu masy dochodzi do naruszenia rezonansu między przejściem cząstki przez szczelinę przyspieszającą a odpowiednią fazą pola elektrycznego, co pociąga za sobą wyhamowanie.

Należy zauważyć, że cyklotron jest przeznaczony do przyspieszania tylko ciężkich cząstek (protonów, jonów). Wynika to z faktu, że ze względu na zbyt małą masę spoczynkową elektron już przy energiach 1–3 MeV osiąga prędkość zbliżoną do prędkości światła, w wyniku czego jego masa zauważalnie wzrasta, a cząstka szybko się przemieszcza. z rezonansu.

Pierwszym cyklicznym akceleratorem elektronów był betatron zbudowany przez Kersta w 1940 roku według pomysłu Wideröego. Betatron opiera się na prawie Faradaya, zgodnie z którym, gdy zmienia się strumień magnetyczny przenikający do obwodu zamkniętego, w tym obwodzie powstaje siła elektromotoryczna. W betatronie obwód zamknięty to strumień cząstek poruszający się po orbicie pierścieniowej w komorze próżniowej o stałym promieniu w stopniowo narastającym polu magnetycznym. Gdy strumień magnetyczny wewnątrz orbity wzrasta, powstaje siła elektromotoryczna, której składowa styczna przyspiesza elektrony. W betatronie, podobnie jak w cyklotronie, istnieje granica wytwarzania cząstek o bardzo wysokiej energii. Wynika to z faktu, że zgodnie z prawami elektrodynamiki elektrony poruszające się po kołowych orbitach emitują fale elektromagnetyczne, które z relatywistycznymi prędkościami unoszą dużo energii. Aby zrekompensować te straty, konieczne jest znaczne zwiększenie rozmiaru rdzenia magnesu, co ma praktyczne ograniczenie.

Tym samym na początku lat 40. wyczerpały się możliwości uzyskania wyższych energii zarówno dla protonów, jak i elektronów. Do dalszych badań mikrokosmosu konieczne było zwiększenie energii przyspieszanych cząstek, więc zadanie znalezienia nowych metod przyspieszania stało się pilne.

W lutym 1944 V.I. Veksler przedstawił rewolucyjny pomysł na pokonanie bariery energetycznej cyklotronu i betatronu. To było tak proste, że wydawało się dziwne, że nie zbliżył się do niego wcześniej. Pomysł polegał na tym, że podczas przyspieszenia rezonansowego częstotliwości obrotu cząstek i pole przyspieszające muszą stale się pokrywać, innymi słowy, być synchroniczne. Podczas przyspieszania ciężkich cząstek relatywistycznych w cyklotronie w celu synchronizacji, zaproponowano zmianę częstotliwości przyspieszającego pola elektrycznego zgodnie z pewnym prawem (później taki akcelerator nazwano synchrocyklotronem).

Aby przyspieszyć relatywistyczne elektrony, zaproponowano akcelerator, nazwany później synchrotronem. W nim przyspieszenie odbywa się za pomocą zmiennego pola elektrycznego o stałej częstotliwości, a synchronizację zapewnia pole magnetyczne, które zmienia się zgodnie z pewnym prawem, które utrzymuje cząstki na orbicie o stałym promieniu.

Ze względów praktycznych należało teoretycznie upewnić się, że proponowane procesy przyspieszania są stabilne, to znaczy przy niewielkich odchyleniach od rezonansu fazowanie cząstek będzie realizowane automatycznie. Fizyk teoretyczny zespołu cyklotronowego E.L. Feinberg zwrócił na to uwagę Vekslera i sam udowodnił stabilność procesów w sposób ściśle matematyczny. Dlatego pomysł Wexlera nazwano „zasadą autofazowania”.

Aby omówić uzyskane rozwiązanie, FIAN zorganizował seminarium, na którym Veksler sporządził raport wprowadzający, a Feinberg raport dotyczący stabilności. Praca została zatwierdzona i w tym samym 1944 roku w czasopiśmie „Sprawozdania Akademii Nauk ZSRR” opublikowano dwa artykuły, w których rozważano nowe metody przyspieszania (pierwszy artykuł dotyczył akceleratora opartego na wielu częstotliwościach, później nazwanego mikrotron). Jako ich autora wymieniono tylko Vekslera, a nazwisko Feinberga w ogóle nie zostało wymienione. Bardzo szybko rola Feinberga w odkryciu zasady autofazowania została całkowicie zapomniana.

Rok później zasada autofazowania została niezależnie odkryta przez amerykańskiego fizyka E. MacMillana, ale Wexler zachował priorytet.

Należy zauważyć, że w akceleratorach opartych na nowej zasadzie „zasada dźwigni” przejawiała się w jednoznacznej formie – przyrost energii prowadził do utraty natężenia wiązki przyspieszanych cząstek, co jest związane z cyklicznością ich przyspieszenia, w przeciwieństwie do płynnego przyspieszenia w cyklotronach i betatronach. Ten nieprzyjemny moment został natychmiast wskazany na posiedzeniu Wydziału Nauk Fizycznych i Matematycznych 20 lutego 1945 r., ale wtedy wszyscy jednogłośnie doszli do wniosku, że ta okoliczność w żadnym wypadku nie powinna przeszkadzać w realizacji projektu. Chociaż, nawiasem mówiąc, walka o intensywność stale denerwowała „akceleratory”.

Na tej samej sesji, na sugestię Prezydenta Akademii Nauk ZSRR S.I. Wawiłow zdecydowano się na natychmiastową budowę dwóch typów akceleratorów zaproponowanych przez Vekslera. 19 lutego 1946 r. Komisja Specjalna przy Radzie Komisarzy Ludowych ZSRR poleciła odpowiedniej komisji opracowanie projektów, wskazując moce produkcyjne, czas produkcji i plac budowy. (FIAN odmówił stworzenia cyklotronu.)

W efekcie 13 sierpnia 1946 r. wydano jednocześnie dwa dekrety Rady Ministrów ZSRR, podpisane przez Prezesa Rady Ministrów ZSRR I.V. Stalin i kierownik Rady Ministrów ZSRR Ja.E. Czadajewa w sprawie stworzenia synchrocyklotronu o energii deuteronu 250 MeV i synchrotronu o energii 1 GeV. Energia akceleratorów była podyktowana przede wszystkim konfrontacją polityczną między USA a ZSRR. Stany Zjednoczone zbudowały już synchrocyklotron o energii deuteronu około 190 MeV i rozpoczęły budowę synchrotronu o energii 250–300 MeV. Akceleratory domowe miały prześcignąć amerykańskie energetycznie.

W synchrocyklotronie pokładano nadzieje na odkrycie nowych pierwiastków, nowych metod pozyskiwania energii atomowej ze źródeł tańszych niż uran. Za pomocą synchrotronu zamierzali sztucznie pozyskać mezony, które, jak zakładali ówcześni sowieccy fizycy, mogły powodować rozszczepienie jądra atomowego.

Oba dekrety wyszły z pieczątką „Top Secret (specjalny folder)”, ponieważ budowa akceleratorów była częścią projektu stworzenia bomby atomowej. Z ich pomocą liczono na uzyskanie dokładnej teorii sił jądrowych, niezbędnej do obliczeń bomb, które w tamtych czasach prowadzono jedynie za pomocą dużego zestawu modeli przybliżonych. Co prawda wszystko okazało się nie tak proste, jak początkowo sądzono, a należy zauważyć, że taka teoria nie powstała do dziś.

Uchwały określiły miejsca budowy akceleratorów: synchrotron - w Moskwie, na autostradzie Kaługa (obecnie Prospekt Leninskiego), na terenie FIAN; synchrocyklotron – na terenie elektrowni wodnej Ivankovskaya, 125 kilometrów na północ od Moskwy (wówczas obwód kalinin). Początkowo stworzenie obu akceleratorów powierzono FIAN. V.I. Vekslera, a dla synchrocyklotronu - D.V. Skobeltsyn.

Po lewej - doktor nauk technicznych prof. L.P. Zinowiew (1912–1998), po prawej - akademik Akademii Nauk ZSRR V.I. Veksler (1907–1966) podczas tworzenia synchrophasotron

Sześć miesięcy później szef projektu atomowego I.V. Kurczatow, niezadowolony z postępu prac nad synchrocyklotronem Fianovo, przeniósł ten temat do swojego Laboratorium nr 2. Powołał M.G. Meshcheryakov, zwalniając go z pracy w Leningradzkim Instytucie Radowym. Pod kierownictwem Meshcheryakova w Laboratorium nr 2 powstał model synchrocyklotronu, który już eksperymentalnie potwierdził poprawność zasady autofazowania. W 1947 r. rozpoczęto budowę akceleratora w obwodzie kalinińskim.

14 grudnia 1949 pod przewodnictwem M.G. Synchrocyklotron Meshcheryakov został pomyślnie uruchomiony zgodnie z harmonogramem i stał się pierwszym tego typu akceleratorem w Związku Radzieckim, blokując energię podobnego akceleratora stworzonego w 1946 roku w Berkeley (USA). Pozostał rekordem do 1953 roku.

Początkowo laboratorium oparte na synchrocyklotronie nosiło w tajemnicy nazwę Laboratorium Hydrotechnicznego Akademii Nauk ZSRR (GTL) i było oddziałem Laboratorium nr 2. W 1953 roku zostało przekształcone w samodzielny Instytut Problemów Jądrowych im. Akademia Nauk ZSRR (INP), kierowana przez M.G. Meshcheryakov.

Akademik Ukraińskiej Akademii Nauk A.I. Leipunsky (1907–1972), opierając się na zasadzie autofazowania, zaproponował projekt akceleratora, zwanego później synchrofazotronem (fot. Science and Life)
Stworzenie synchrotronu z wielu powodów nie powiodło się. Najpierw, z powodu nieprzewidzianych trudności, trzeba było zbudować dwa synchrotrony dla niższych energii - 30 i 250 MeV. Znajdowały się one na terytorium FIAN, a synchrotron 1 GeV postanowiono zbudować poza Moskwą. W czerwcu 1948 r. otrzymał miejsce kilka kilometrów od budowanego już synchrocyklotronu w obwodzie kalinińskim, ale tam też go nie zbudowano, ponieważ preferowano akcelerator zaproponowany przez Aleksandra Iljicza Lejpuńskiego, akademika Ukraińskiej Akademii im. Nauki. Stało się to w następujący sposób.

W 1946 r. A.I. Leipunsky, opierając się na zasadzie autofazy, wysunął ideę możliwości stworzenia akceleratora, w którym połączono cechy synchrotronu i synchrocyklotronu. Następnie Veksler nazwał ten rodzaj akceleratora synchrofazotronem. Nazwa staje się jasna, jeśli weźmiemy pod uwagę, że synchrocyklotron był pierwotnie nazywany fazotronem, aw połączeniu z synchrotronem otrzymuje się synchrofazotron. W nim, w wyniku zmiany sterującego pola magnetycznego, cząstki poruszają się wzdłuż pierścienia, jak w synchrotronie, a przyspieszenie wytwarza pole elektryczne o wysokiej częstotliwości, którego częstotliwość zmienia się w czasie, jak w synchrocyklotronie. Umożliwiło to znaczne zwiększenie energii przyspieszonych protonów w porównaniu z synchrocyklotronem. W synchrofazotronie protony są wstępnie przyspieszane w akceleratorze liniowym – wtryskiwaczu. Cząsteczki wprowadzone do komory głównej pod działaniem pola magnetycznego zaczynają w niej krążyć. Ten tryb nazywa się trybem betatronu. Następnie na elektrodach umieszczonych w dwóch diametralnie przeciwległych szczelinach prostoliniowych załączane jest napięcie przyspieszające o wysokiej częstotliwości.

Spośród wszystkich trzech typów akceleratorów opartych na zasadzie autofazowania, synchrofazotron jest technicznie najbardziej złożony, a wtedy wielu wątpiło w możliwość jego powstania. Ale Leipunsky, pewny, że wszystko się ułoży, śmiało przystąpił do realizacji swojego pomysłu.

W 1947 r. w Laboratorium „B” w pobliżu stacji Obninskoje (obecnie miasto Obnińsk) specjalna grupa akceleratorów pod jego kierownictwem zaczęła opracowywać akcelerator. Pierwszymi teoretykami synchrofazotronu byli Yu.A. Krutkov, OD Kazachkowski i L.L. Sabsowicz. W lutym 1948 r. odbyła się zamknięta konferencja na temat akceleratorów, w której oprócz ministrów wzięli udział A.L. Mennice, znany wówczas specjalista w dziedzinie radiotechniki oraz główni inżynierowie Leningrad Electrosila i zakładów transformatorowych. Wszyscy stwierdzili, że akcelerator zaproponowany przez Leipuna da się zrobić. Zachęcanie do pierwszych wyników teoretycznych i wsparcie inżynierów czołowych zakładów umożliwiło rozpoczęcie prac nad konkretnym projektem technicznym dużego akceleratora o energiach protonów 1,3–1,5 GeV oraz opracowanie prac eksperymentalnych, które potwierdziły słuszność pomysłu Leipunsky'ego. W grudniu 1948 r. projekt techniczny akceleratora był gotowy, a do marca 1949 r. Leipunsky miał przedstawić projekt projektu synchrofazotronu 10 GeV.

I nagle, w 1949 roku, w szczytowym momencie prac, rząd zdecydował o przeniesieniu prac nad rozpoczętym synchrofazotronem do FIAN. Po co? Czemu? W końcu FIAN już buduje synchrotron o napięciu 1 GeV! Tak, faktem jest, że oba projekty, zarówno synchrotron 1,5 GeV, jak i synchrotron 1 GeV, były zbyt drogie i pojawiło się pytanie o ich celowość. Zostało to ostatecznie rozwiązane na jednym ze specjalnych spotkań w FIAN, na którym zebrali się czołowi fizycy w kraju. Uznali za niepotrzebne zbudowanie synchrotronu o napięciu 1 GeV ze względu na brak zainteresowania przyspieszaniem elektronów. Głównym przeciwnikiem tego stanowiska był mgr inż. Markowa. Jego głównym argumentem było to, że znacznie wydajniejsze jest badanie zarówno protonów, jak i sił jądrowych za pomocą dobrze już zbadanego oddziaływania elektromagnetycznego. Nie udało mu się jednak obronić swojego punktu widzenia, a pozytywna decyzja okazała się na korzyść projektu Leipunsky'ego.

Tak wygląda synchrofasotron 10 GeV w Dubnej

Ukochane marzenie Vekslera o zbudowaniu największego akceleratora legło w gruzach. Nie chcąc pogodzić się z obecną sytuacją, przy wsparciu S.I. Wawiłow i D.W. Skobeltsyna zaproponowała rezygnację z budowy synchrofazotronu o napięciu 1,5 GeV i natychmiastowe przystąpienie do projektowania akceleratora o napięciu 10 GeV, który wcześniej powierzono A.I. Leipunsky. Rząd przyjął tę propozycję, ponieważ w kwietniu 1948 r. dowiedział się o projekcie synchrofazotronu 6–7 GeV na Uniwersytecie Kalifornijskim i chciał przynajmniej na chwilę wyprzedzić Stany Zjednoczone.

2 maja 1949 r. Rada Ministrów ZSRR wydała uchwałę o utworzeniu synchrofazotronu o energii 7–10 GeV na terenie uprzednio przeznaczonym dla synchrotronu. Temat został przeniesiony do FIAN, a V.I. Veksler, chociaż interesy Leipunsky'ego szły całkiem dobrze.

Można to wyjaśnić, po pierwsze, tym, że Veksler był uważany za autora zasady autofazowania i według wspomnień jego współczesnych L.P. bardzo go faworyzował. Berii. Po drugie, S. I. Wawiłow był w tym czasie nie tylko dyrektorem FIAN, ale także prezydentem Akademii Nauk ZSRR. Leipunsky'emu zaproponowano, aby został zastępcą Vekslera, ale odmówił, a później nie brał udziału w tworzeniu synchrophasotronu. Według zastępcy Leipunsky'ego O.D. Kazachkovsky „było jasne, że dwa niedźwiedzie nie mogą się dogadać w jednym legowisku”. Następnie A.I. Leipunsky i O.D. Kazachkowski stał się czołowymi specjalistami w dziedzinie reaktorów, aw 1960 otrzymał Nagrodę Lenina.

Uchwała zawierała klauzulę o przeniesieniu do pracy w FIAN pracowników Laboratorium „V”, zaangażowanych w rozwój akceleratora, wraz z przekazaniem odpowiedniego sprzętu. I było coś do przekazania: prace nad akceleratorem w Laboratorium „B” do tego czasu zostały sprowadzone do etapu modelu i uzasadnienia głównych decyzji.

Nie wszyscy byli entuzjastycznie nastawieni do przejścia do FIAN, ponieważ praca z Leipunsky była łatwa i interesująca: był nie tylko doskonałym doradcą naukowym, ale także wspaniałą osobą. Odmowa przeniesienia była jednak prawie niemożliwa: w tym trudnym czasie odmowa groziła procesem i obozami.

W grupie przeniesionej z Laboratorium „B” znalazł się inżynier Leonid Pietrowicz Zinowiew. On, podobnie jak inni członkowie grupy akceleratorów, w laboratorium Leipunsky'ego po raz pierwszy zajął się opracowywaniem poszczególnych elementów niezbędnych do modelu przyszłego akceleratora, w szczególności źródła jonów i obwodów impulsowych wysokiego napięcia do zasilania wtryskiwacza. Leipunsky natychmiast zwrócił uwagę na kompetentnego i kreatywnego inżyniera. Na jego polecenie Zinowjew jako pierwszy zaangażował się w stworzenie pilotażowej instalacji, w której można było symulować cały proces przyspieszania protonów. Wtedy nikt nie mógł sobie wyobrazić, że stając się jednym z pionierów prac nad wprowadzeniem w życie idei synchrofazotronu, Zinowjew będzie jedyną osobą, która przejdzie przez wszystkie etapy jego tworzenia i doskonalenia. I nie tylko przechodź, ale poprowadź ich.

Teoretyczne i doświadczalne wyniki uzyskane w Laboratorium „V” zostały wykorzystane w Instytucie Fizyki im. Lebiediewa przy projektowaniu synchrofazotronu 10 GeV. Jednak zwiększenie energii akceleratora do tej wartości wymagało znacznych ulepszeń. Trudności w jego tworzeniu potęgował w bardzo dużym stopniu fakt, że w tamtym czasie nie było doświadczenia w budowaniu tak dużych instalacji na całym świecie.

Pod kierunkiem teoretyków M.S. Rabinowicza i A.A. Kolomensky w FIAN wykonał fizyczne uzasadnienie projektu technicznego. Główne składniki synchrofazotronu zostały opracowane przez Moskiewski Instytut Radiotechniczny Akademii Nauk i Leningradzki Instytut Badawczy pod kierunkiem ich dyrektorów A.L. Mennice i E.G. Komar.

Aby zdobyć niezbędne doświadczenie, postanowiliśmy zbudować model synchrofazotronu o energii 180 MeV. Mieściło się ono na terenie FIAN w specjalnym budynku, który ze względu na tajemnicę nazwano magazynem nr 2. Na początku 1951 roku Veksler powierzył Zinowjewowi wszystkie prace nad modelem, w tym montaż, regulację i jego montaż. zintegrowane uruchomienie.

Model Fianovsky bynajmniej nie był dzieckiem – jego magnes o średnicy 4 metrów ważył 290 ton. Następnie Zinowiew przypomniał sobie, że kiedy zmontowali model zgodnie z pierwszymi obliczeniami i próbowali go uruchomić, początkowo nic nie działało. Wiele nieprzewidzianych trudności technicznych musiało zostać pokonanych przed wprowadzeniem modelu na rynek. Kiedy to się wydarzyło w 1953 roku, Veksler powiedział: „No to jest to! Synchrofazotron Iwankowskiego zadziała!” Chodziło o duży synchrofasotron o napięciu 10 GeV, którego budowę rozpoczęto już w 1951 roku w obwodzie kalinińskim. Budowę prowadziła organizacja o kryptonimie TDS-533 (Dyrekcja Techniczna Budownictwa 533).

Na krótko przed premierą modelu amerykański magazyn niespodziewanie opublikował raport na temat nowej konstrukcji układu magnetycznego akceleratora, zwanego hard-focusing. Jest wykonywany jako zestaw naprzemiennych odcinków z przeciwnie skierowanymi gradientami pola magnetycznego. Zmniejsza to znacznie amplitudę oscylacji przyspieszanych cząstek, co z kolei umożliwia znaczne zmniejszenie przekroju komory próżniowej. Dzięki temu zostaje zaoszczędzona duża ilość żelaza, które trafia na konstrukcję magnesu. Na przykład akcelerator 30 GeV w Genewie, oparty na twardym ogniskowaniu, ma trzykrotnie większą energię i trzykrotnie obwód synchrofazotronu Dubna, a jego magnes jest dziesięć razy lżejszy.

Konstrukcja magnesów z twardym ogniskowaniem została zaproponowana i opracowana przez amerykańskich naukowców Courant, Livingston i Snyder w 1952 roku. Kilka lat wcześniej to samo zostało wymyślone, ale nie opublikowane przez Christophilosa.

Zinowiew natychmiast docenił odkrycie Amerykanów i zaproponował przeprojektowanie synchrofazotronu Dubna. Ale na to trzeba by poświęcić czas. Veksler powiedział wtedy: „Nie, nawet na jeden dzień, ale musimy wyprzedzić Amerykanów”. Prawdopodobnie w warunkach zimnej wojny miał rację – „konie nie przemieniają się w środkowym biegu”. A wielki akcelerator był nadal budowany zgodnie z wcześniej opracowanym projektem. W 1953 r. na bazie budowanego synchrofazotronu utworzono Laboratorium Elektrofizyczne Akademii Nauk ZSRR (EFLAN). V.I. został mianowany jej dyrektorem. Vekslera.

W 1956 r. INP i EFLAN utworzyły podstawę utworzonego Wspólnego Instytutu Badań Jądrowych (ZIBJ). Jego lokalizacja stała się znana jako miasto Dubna. W tym czasie energia protonu w synchrocyklotronie wynosiła 680 MeV, a budowa synchrofazotronu była już na ukończeniu. Od pierwszych dni powstania ZIBJ stylizowany rysunek budynku synchrofazotronu (autor V.P. Bochkarev) stał się jego oficjalnym symbolem.

Model pomógł w rozwiązaniu szeregu problemów związanych z akceleratorem 10 GeV, jednak konstrukcja wielu węzłów uległa znaczącym zmianom ze względu na dużą różnicę w wielkości. Średnia średnica elektromagnesu synchrofazotronowego wynosiła 60 metrów, a waga 36 tys. ton (według jego parametrów nadal znajduje się w Księdze Rekordów Guinnessa). Powstał cały szereg nowych złożonych problemów inżynierskich, które zespół z powodzeniem rozwiązał.

Wreszcie wszystko było gotowe do zintegrowanego uruchomienia akceleratora. Z rozkazu Vekslera kierował nim L.P. Zinowjew. Prace rozpoczęły się pod koniec grudnia 1956 r., sytuacja była napięta, a Władimir Iosifowicz nie oszczędzał ani siebie, ani swoich pracowników. Często nocowaliśmy na łóżeczkach dziecięcych w ogromnej sterowni instalacji. Według wspomnień A.A. Kołomienski Weksler większość swojej niewyczerpanej wówczas energii poświęcił na „wyłudzanie” pomocy od organizacji zewnętrznych i wprowadzanie w życie praktycznych propozycji, w dużej mierze pochodzących od Zinowjewa. Veksler wysoko cenił intuicję eksperymentalną, która odegrała decydującą rolę w uruchomieniu gigantycznego akceleratora.

Bardzo długo nie mogli uzyskać trybu betatron, bez którego start jest niemożliwy. I to Zinowjew w kluczowym momencie zdał sobie sprawę, co należy zrobić, aby tchnąć życie w synchrofazotron. Przygotowywany przez dwa tygodnie eksperyment, ku radości wszystkich, w końcu zakończył się sukcesem. 15 marca 1957 r. zaczął działać synchrofazotron Dubna, o czym doniosła na cały świat gazeta „Prawda” 11 kwietnia 1957 r. (artykuł V.I. Vekslera). Co ciekawe, ta wiadomość pojawiła się dopiero wtedy, gdy energia akceleratora, stopniowo podnoszona od dnia startu, przekroczyła energię 6,3 GeV ówczesnego czołowego amerykańskiego synchrofazotronu w Berkeley. „Istnieje 8,3 miliarda elektronowoltów!” - podała gazeta, informując, że w Związku Radzieckim powstał akcelerator rekordów. Ukochane marzenie Vekslera się spełniło!

16 kwietnia energia protonów osiągnęła projektowaną wartość 10 GeV, ale akcelerator uruchomiono dopiero kilka miesięcy później, ponieważ wciąż było wystarczająco dużo nierozwiązanych problemów technicznych. A jednak najważniejsze było za sobą - zaczął działać synchrofasotron.

Veksler poinformował o tym na drugiej sesji Rady Naukowej Instytutu Wspólnego w maju 1957 r. Jednocześnie dyrektor instytutu D.I. Błochincew zauważył, że po pierwsze, model synchrofazotronu powstał w półtora roku, podczas gdy w Ameryce trwało to około dwóch lat. Po drugie, sam synchrofasotron został uruchomiony w ciągu trzech miesięcy, zgodnie z harmonogramem, choć początkowo wydawało się to nierealne. To właśnie uruchomienie synchrofasotronu przyniosło Dubnej pierwszą światową sławę.

Na III posiedzeniu Rady Naukowej Instytutu Członek Korespondent Akademii Nauk V.P. Dżelepow zauważył, że „Zinowjew był pod każdym względem duszą startu i wniósł do tego biznesu ogromną ilość energii i wysiłku, a mianowicie twórcze wysiłki podczas konfigurowania maszyny”. D.I. Błochincew dodał, że „Zinowjew faktycznie zniósł ogromną pracę złożonej korekty”.

W tworzenie synchrofazotronu brały udział tysiące ludzi, ale Leonid Pietrowicz Zinowiew odegrał w tym szczególną rolę. Veksler napisał: „Sukces uruchomienia synchrofazotronu i możliwość rozpoczęcia nad nim szerokiego frontu pracy fizycznej są w dużej mierze związane z udziałem L.P. Zinowjew.

Zinowiew planował powrót do FIAN po uruchomieniu akceleratora. Veksler błagał go jednak, by został, wierząc, że nie może nikomu powierzyć zarządzania synchrofazotronem. Zinowjew zgodził się i nadzorował pracę akceleratora przez ponad trzydzieści lat. Pod jego kierownictwem i przy bezpośrednim udziale akcelerator był stale ulepszany. Zinowjew kochał synchrofazotron i bardzo subtelnie czuł oddech tego żelaznego giganta. Według niego nie było ani jednego, nawet najmniejszego szczegółu akceleratora, którego by nie dotknął i którego przeznaczenia by nie znał.

W październiku 1957 r. na rozszerzonym posiedzeniu Rady Naukowej Instytutu Kurczatowa pod przewodnictwem samego Igora Wasiljewicza 17 osób z różnych organizacji, które uczestniczyły w tworzeniu synchrofazotronu, zostało nominowanych do najbardziej prestiżowej wówczas Nagrody im. Lenina w ZSRR. Unia. Jednak zgodnie z warunkami liczba laureatów nie mogła przekroczyć dwunastu osób. W kwietniu 1959 r. dyrektor Laboratorium Wysokich Energii ZIBJ V.I. Veksler, kierownik działu tego samego laboratorium L.P. Zinowiew, zastępca szefa Głównej Dyrekcji ds. Wykorzystania Energii Atomowej przy Radzie Ministrów ZSRR D.V. Efremov, dyrektor Leningradzkiego Instytutu Badawczego E.G. Komar i jego współpracownicy N.A. Monoszon, A.M. Stołow, dyrektor Moskiewskiego Instytutu Radiotechnicznego Akademii Nauk ZSRR A.L. Mennice, pracownicy tego samego instytutu F.A. Vodopyanov, S.M. Rubchinsky, sztab FIAN A.A. Kołomienski, W.A. Petuchow, M.S. Rabinowicz. Veksler i Zinowiew zostali honorowymi obywatelami Dubnej.

Synchrofazotron służył przez czterdzieści pięć lat. W tym czasie dokonano na nim szeregu odkryć. W 1960 roku model synchrofazotronu został przekształcony w akcelerator elektronów, który nadal działa w FIAN.

źródła

Literatura:
Kolomensky A. A., Lebedev A. N. Teoria akceleratorów cyklicznych. - M., 1962.
Akceleratory cząstek naładowanych Komar EG. - M., 1964.
Livinggood J. Zasady działania akceleratorów cyklicznych - M., 1963.
Oganesyan Yu Jak powstał cyklotron / Science and Life, 1980 nr 4, s. 73.
Hill R. W ślad za cząstkami - 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

A przypomnę o kilku innych ustawieniach: na przykład i jak to wygląda. Pamiętaj, co to jest. A może nie wiesz? lub co to jest Oryginalny artykuł znajduje się na stronie internetowej InfoGlaz.rf Link do artykułu, z którego pochodzi ta kopia -

Co to jest synchrofazotron?

Najpierw zagłębmy się trochę w historię. Zapotrzebowanie na to urządzenie pojawiło się po raz pierwszy w 1938 roku. Grupa fizyków z Leningradzkiego Instytutu Fizyki i Techniki zwróciła się do Mołotowa z oświadczeniem, że ZSRR potrzebuje bazy badawczej do badania struktury jądra atomowego. Argumentowali to tym, że taki kierunek studiów odgrywa bardzo ważną rolę, a w chwili obecnej Związek Sowiecki jest nieco w tyle za swoimi zachodnimi odpowiednikami. Rzeczywiście, w Ameryce w tym czasie było już 5 synchrophasotronów, w ZSRR nie było ani jednego. Zaproponowano dokończenie budowy rozpoczętego już cyklotronu, którego rozwój został wstrzymany ze względu na brak środków finansowych i brak kompetentnej kadry.

Ostatecznie podjęto decyzję o budowie synchrofazotronu, a Veksler stanął na czele tego projektu. Budowa została zakończona w 1957 roku. Czym więc jest synchrofazotron? Mówiąc najprościej, jest to akcelerator cząstek. Zdradza cząstki o ogromnej energii kinetycznej. Opiera się na zmiennym wiodącym polu magnetycznym i zmiennej częstotliwości pola głównego. Ta kombinacja umożliwia utrzymywanie cząstek na stałej orbicie. Urządzenie to służy do badania najróżniejszych właściwości cząstek i ich interakcji na wysokich poziomach energii.

Urządzenie ma bardzo intrygujące wymiary: zajmuje cały budynek uczelni, jego waga to 36 tysięcy ton, a średnica pierścienia magnetycznego to 60 m. Dość imponujące gabaryty jak na urządzenie, którego głównym zadaniem jest badanie cząstek o wymiarach mierzone w mikrometrach.

Zasada działania synchrofazotronu

Wielu fizyków próbowało opracować urządzenie, które umożliwiłoby przyspieszanie cząstek, zdradzając je ogromną energią. Rozwiązaniem tego problemu jest synchrofazotron. Jak to działa i jaka jest podstawa?

Początek dał cyklotron. Rozważ zasadę jego działania. Jony, które przyspieszą, wpadają do próżni, w której znajduje się dee. W tym czasie na jony działa pole magnetyczne: nadal poruszają się wzdłuż osi, nabierając prędkości. Po pokonaniu osi i uderzeniu w następną lukę zaczynają nabierać prędkości. Aby uzyskać większe przyspieszenie, wymagany jest stały wzrost promienia łuku. W takim przypadku czas przejścia będzie stały, pomimo wzrostu odległości. Ze względu na wzrost prędkości obserwuje się wzrost masy jonów.

Zjawisko to pociąga za sobą utratę przyrostu prędkości. To jest główna wada cyklotronu. W synchrofazotronie problem ten jest całkowicie eliminowany poprzez zmianę indukcji pola magnetycznego o związanej masie i jednoczesną zmianę częstotliwości ładowania cząstek. Oznacza to, że energia cząstek wzrasta dzięki polu elektrycznemu, ustalając kierunek dzięki obecności pola magnetycznego.