Техника - молодёжи 1956-08, страница 21

Гигантские ускорители заряженных частиц

ГЕНЕРАТОРЫ

КОСМИЧЕСКИ) ЭНЕРГИЙ

О. СЕРГЕЕВ, инженер Рис. Б. ДАШКОВА

Фото Н. ХОРУНЖЕГО

За последнее десятилетие слова «атом», «атомная энергия», «атомное ядро» все больше входят в нашу повседневную жизнь. К этим словам присоединяются сейчас и слова «ускорители заряженных частиц».

Ускорительная техника, о первых шагах которой рассказывалось в номере 1—2 за 1956 г., в настоящее время развивается бурными темпами. Если до 1941 года число ускорительных установок во всем мире исчислялось несколькими десятками, то теперь их насчитывают сотни. Причиной такого быстрого роста числа ускорителей, этих великанов в мире физических приборов, является то, что без них немыслим современный физический эксперимент. Они нужны для познания строения материи, для изучения загадок природы, с которыми постоянно сталкивается ядерная физика.

ЛЕГКО ЛИ УСКОРИТЬ ЧАСТИЦУ?

Управлять движением таких мельчайших частиц, какими являются электроны, протоны, ядра тяжелого водорода — дейтроны, ядра гелия — альфа-части-цы, ядра азота, кислорода и ядра других элементов, необходимых в различных физических опытах, — задача сложная. Напомним, что размеры этих частиц ничтожно малы (менее одной триллионной доли сантиметра, то-есть менее Ю^-12 см) и что никакими механическими средствами Мы не сможем создать упорядоченного движения таких материальных тел.

Единственным средством для этого является применение электромагнитного поля, то-есть использование для ускорения электрически заряженных частиц и ядер их электрических и магнитных свойств.

В настоящее время известно много конструкций ускорителей, по-разному использующих свойства электромагнитного поля.

В циклотроне и фазотроне упорядоченное движение заряженных частиц по орбите создается постоянным магнитным полем.

Оказалось, что можно применить для управления движением и переменное магнитное поле. Этот метод имеет ряд своих преимуществ и недостатков.

БОРЬБА ЗА КПД

Расчеты показали, что для получения ускоренных электронов с энергиями в десятки миллионов и протонов с энергиями в миллиарды электрон-вольт эконо-

Начальная часть синхрофазотрона — инжектор, состоящий из высоки-вольтной трубки и линейного ускорителя.

корпуо ускоряющие дрейфовые высокое

ускорителя промежутки труьки напряжение ]

и30лят0р\

ВОЛНОВОДЫ

вакуумный

источник

протонов

генераторы ускоряющего напряжения

ми чески выгоднее именно ускорители с переменным во времени, управляющим магнитным полем.

Упорядоченное движение частиц в них происходит только в период нарастания магнитного поля. Как только поле перестает расти и начинает уменьшаться по величине, движение частиц по орбитам разлаживается и они оседают на стенках камеры. Процесс ускорения приостанавливается.

Понятно, что беспрерывно увеличивать магнитное поле нельзя. Его максимальная величина ограничена конструкцией ускорителя. Поэтому периоды нарастания поля приходится обязательно чередовать с периодами спада.

УСКОРИТЕЛЬ-КОЛОСС ДИАМЕТРОМ ПОЛКИЛОМЕТРА,

УСКОРИТЕЛЬ-КАРЛИК ДИАМЕТРОМ ПОЛМЕТРА

17