Синхрофазотрон

Что такое синхрофазотрон?

Синхрофазотрон –  предназначен для ускорения заряженных частиц. Речь идет о частицах любого типа: от атомных ядер до протонов (элементарных частиц). Первый современный синхрофазотрон появился в СССР в конце 1950-х годов. Над его разработкой трудилась группа ученых под руководством В.И. Векслера и С.И. Вавилова. Это был первый в мире десятимиллиардный электрон - вольтный синхрофазотрон, который был введен в эксплуатацию в 1957 году. Это осуществили сотрудники Объединенного института ядерных исследований, что базируется в г. Дубна. Этот супер-прибор стал революционным открытием для всей мировой ядерной физики. Благодаря ему научно-технический прогресс стал развиваться гораздо интенсивнее и всестороннее.

Синхрофазотрон – это прибор колоссальных масштабов. Он занимает отдельный корпус в научном институте, при этом около 70% площади занимает огромное магнитное кольцо, служащее для создания оптимального электромагнитного поля. Именно в этом поле и происходит ускорение частиц под влиянием собственной энергии. Параметры этого прибора просто фантастичны. Его вес равен 36 тысячам тонн, а диаметр составляет 60 метров. При этом показатели общей мощности  всех генераторов, создающих импульс, равны 140 МВт.

Принцип работы синхрофазотрона

Физики-ядерщики по всему миру предпринимали не одну попытку создать синхрофазотрон или любое другое устройство для ускорения частиц. Примером тому служит всем известный циклотрон. Его работа базируется на принципе, согласно которому ускоряющиеся ионы попадают в камеру с вакуумом, где находится заряженный электрон (дуант). Там на ионы действует магнитное поле, от чего они двигаются по оси дуги и набирают скорость. Пройдя ось и попав в другой зазор, они начинают набирать скорость (также за счет электрического поля). При этом для дальнейшего ускорения частицам нужно с каждым оборотом наращивать радиус дуги. Но несмотря на это, время движение ионов в заряженных частицах будет сохраняться. Таким образом, переменное движение, которое подводится к дуантам, имеет определенную и постоянную частоту. Вместе с тем, скорость ионов постоянно растет, а вместе с ней возрастает и энергия за счет затрачивания большего числа полюсов магнитов. При достижении ионами определенной скорости, их масса начинает полностью коррелироваться со скоростью. Период их обращения выведет электрическое поле из равновесия, начнет значительно колебаться и в определенный момент перестанет ускорять движение ионов. Синхрофазотрон полностью устраняет эти погрешности. Для того, чтобы получить частицы с большей скоростью и энергией, синхрофазотрон изменяет индукцию магнитного поля с привязкой к массе ускоряемой частицы и одновременно с этим меняет частоту перезарядки частиц. Попросту говоря, синхрофазотрон увеличивает энергию частиц с помощью электрического поля, при этом направляя по нужному курсу ионы за счет магнитного поля.