Техника - молодёжи 1962-08, страница 44

коритель. Тяжелая частица движемся в нем прямолинейно, попадая поочередно в ускоряющие пролетные трубки, одна за другой «нанизанные» на пучок. Около этих трубок создается переменное электрическое поле. Длина трубок и расстояния между ними подобраны так, что к каждому новому промежутку частица приходит тогда, когда встречающий ее конец последующей трубки находится под более высоким потенциалом, чем конец предыдущей трубки, которую частица только что покинула. Внутри трубки она движется по инерции, так как внутрь проводящей электричество трубки электрическое поле не проникает. Проходя промежутки, частица порциями набирает энергию и ускоряется.

Частицу можно уподобить пассажиру, который съезжает вниз, переходя с эскалатора на эскалатор, причем каждый последующий эскалатор двигается быстрее предыдущего. Электрическое поле переменной частоты рассчитано так, что оно же и фокусирует частицы. Прибавляя все новые и новые ускоряющие промежутки, можно наращивать конечную энергию ускоренной частицы. Технический предел современных протонных линейных ускорителей — около I Бэв.

Третий тип — циклотрон. В нем частица движется подобно тому, как движется камень в праще с резиновыми веревками, раскручиваясь по спирали. Ускоряющее иоле — переменное по амплитуде, но постоянное по частоте. Управляет движением частиц и фокусирует их постоянное во времени магнитное поле, создаваемое мощным электромагнитом. Частота ускоряющего поля подобрана так, что частица, двигаясь по инерции внутри полого электрода — дуанта, — попадает в промежуток между дуантами в тот момент, когда электрическое поле между ними ускоряет частицу. От дуанта к дуанту частица ускоряется. Она двигается по кривой с возрастающим радиусом. И чем выше энергия частицы, тем более пологой становится ее орбита в одном и том же магнитном поле. Предельная энергия, достижимая на обычных циклотронах, ограничивается 25 Мэв. Это объясняется тем, что при больших энергиях начинает сказываться релятивистский эффект возрастания массы протона по мере приближения его скорости к скорости света. Чтобы подняться, скажем, до 40 Мэв, требуется идти на различные технические усовершенствования (вводя искусственные изменения магнитного поля по амплитуде).

Четвертым типом ускорителя тяжелых частиц является фазо-тро«. Принцип автофазировки, положенный в основу его работы, а также работы синхротрона, синхрофазотрона и других современных ускорителей, был предложен в 1944 году советским ученым академиком В. И. Векслером. Суть идеи в том, что при определенных условиях и правильном подборе ускоряющих и управляющих полей можг

но заставить каждую разгоняемую частицу двигаться так, что, несмотря на ее индивидуальные отклонения, она все-таки придет к концу пути с максимальной заданной энергией.

В фазотроне для компенсации релятивистского эффекта используется изменение частоты ускоряющего напряжения. Постепенным снижением частоты напряжения достигается своевременное многократное прохождение частицы через ускоряющие промежутки.

В фазотроне, как и в циклотроне, управляющее магнитное поле во времени не изменяется. Поэтому нужны большие постоянные электромагниты. Экономически нецелесообразно строить обычные фазотроны на энергию свыше 1 Бэв, так как вес магнита растет пропорционально третьей степени энергии.

В пятом тине ускорителя — синхрофазотроне — управляющее магнитное поле сделано уже переменным, периодически нарастающим и спадающим до некоторой начальной величины. Это обеспечивает возможность движения частиц по так называемой равновесной орбите постоянного радиуса. Каждому увеличению напряженности управляющего магнитного поля должно соответствовать вполне определенное нарастание частоты ускоряющего напряжения. Частица как бы все чаще и чаще «подхлестывается» и летит все быстрее и быстх)ее по одной и той же орбите. Такие условия движения позволяют сделать магнитную систему в виде кольца, собранного из отдельных электромагнитов. Но для достижения вы-

„А ЭТО Я И ЕСТЬ"

Известный американский физик Холл открыл эффект, названный его именем, Судучи еще студентом. Спустя несколько лет, когда этот эффект стал достоянием учебников, Холя был приглашен на одни из физических съездов. Многие из участников съезда, представляясь Холлу, осведомлялись: «Скажите, а вы не родственник-ли старого Холла?» На это неизменно следовал ответ, произносимый без тени улыбки: «А я и есть старый Холл»,

соких энергий требуется очень I шая электромагнитная система.

В дубненском синхрофазо^ рассчитанном на 10 Бэв, электромагнитов составляет 35 я Дальнейшее увеличение эне в ускорителе такого типа norj вало бы применения еще белее! ных систем. Поэтому изыскщ более совершенные принципы ] ты ускорителей. Оказалось, многие трудности можно преоди использованием в синхрофазот принципа жесткой фокусир: Его суть в увеличении магнит «обжатия» пучка ускоряемых тиц со всех сторон особой фо; управляющего магнитного поля,

В отличие от старых ускорит с «мягкой» фокусировкой, \ частицы фокусировались мат системой одновременно и в be калыюм и в горизонтальном правлениях, в ускорителях с «2 кой» фокусировкой применено < деление труда»: магниты к редно фокусируют частицы в вертикальном, то в горизош ном направлении. Это позва осуществить' более точную фее ровку и уменьшить размеры t ры и вес магнита. Для этого меняются магниты, в которых резко нарастает с увеличением диуса. Такая конструкция га ляет значительно уменьшить ах туду колебаний частиц при их жении в вакуумной камере и больше сократить размеры вак ной камеры и магнитной сиси Принцип жесткой фокусировки меняется во всех системах л нейших ускорителей. Будет ое пользован и в ускорителе на 70 сооружаемом в Советском

Рис. н. РУШЕВА

„РОЖДЕНИЕ" ПЛУТОН №

Когда группа ученых в Америк* получила 2 мг гидроокиси плутонии, от любопытных, жаждавших увидеть новый элемент, не было отбоя. По-скольку рисковать драгоценными кристаллами было нельзя, ученые н* сыпали в пробирку несколько крис« таллов гидроокиси алюминия, подкр! сили их зелеными чернилами и вы ставили для всеобщего обозрения, «Содержимое пробирки представляя собой гидроокись плутония», — неёо* мутимо заявляли они посетителям. Tt уходили удовлетворенные, наивно по нимая эту фразу так: «Содержимое пробирки есть гидроокись плутония»

Исследователи сделали исключен» лишь для генерала Гроувза, возгла» лявшего «атомный проект». Для него под микроскоп был положен весь имеющийся в наличии плутоний. Однако генерал, глянув в микроскоп недоуменно заявил: «Я ничего ю вижу».

38