Техника - молодёжи 1967-10, страница 23

В. Васильев, инженер

протоны ускоряются до энергии 760 тыс, электрон-вольт и попадают на вход линейного ускорителя.

Линейный ускоритель представляет собой систему из трех огромных резонаторов — медных цилиндров длиной около 30 м и диаметром около 1,5 м. Мощные генераторы возбуждают в них электромагнитные волны. Под действием переменного электрического поля этих волн и происходит ускорение протоном до 100 млн. электрон-вольт.

Далее специальная ионно-оптичсская система транспортиру» ет протоны вакуумной камеры протонного синхротрона — так нчзынается основное электромагнитное кольцо, в котором протоны должны ускоряться до энергии в 70 млрд. влектрон-вольт. Здесь же происходит и фокусировка пучка протонов.

Фокусировка бывает двух видов: мягкая и жесткая. При мягкой к пучку предъявляют не очень строгие требования — он может быть широким.

Сложнее добиться жесткой фокусировки.

В серпуховском ускорителе пучок протонов станет тонким лучом. Добиться втого будет нелегко, Рассудите сами — нужна поразительная точность в установке магнитов: 100 микрон — таков допуск по высоте и радиусу. (Это при полуто-ракилометровой длине самого кольца!)

За магнитными блоками будут бдительно следить контролеры — теодолиты. Внутри тоннеля расположится сложнейшая система фокусирующих и дефокусирующнх магнитных линз.

Попадая в зазор первого магнитного блока, протоны с энергией 100 млн. электрон-вольт испытывают на себе действие магнитного поля, заворачивающего их вдоль так нляываемой равновесной орбиты. Двигаясь по этой траектории, протон ускоряется наиболее эффективно. Однако у движущихся ча стиц возникают небольшие колебания. Вот почему их нужно фокусировать. Магнитное ноле первого блока подобрано таким образом, что одновременно с поворотом частиц оно уменьшает их вертикальные колебания протонов, не препятствуя колебаниям в горизонтальном направлении. Магнитное поле в зазоре следующего магнита, наоборот, фокусирует протоны в горизонтальном направлении. Короче говоря, свойства магнитных полей соседних блоков чередуются. Результирующее действие всех этих магнитных полей уменьшает возникшие по той или иной причине отклонения ускоряемых протонов от равновесной ороиты, стягивает их в тонкий пучок сечением несколько мм.

Между магнитными блоками расположены 54 ускоряющие станции. Ускоряет протоны высокочастотное электромагнитное поле. Это происходит только в те моменты, когда протоны находятся в одной из ускоряющих станций. Совершив один оборот в основном кольце ускорителя и пройдя путь длиной 1,5 км, протоны наращивают свою энергию на 190 тыс. электрон-вольт. Конечная энергия набирается за 400 тыс. оборотов, при этом протоны пробегают путь более 500 тыс. км. Каждый следующий оборот протоны проходят с большей скоростью, поэтому необходимо соответствующим образом изменять частоту электромагнитного поля в ускоряющих станциях. Подстройка частоты происходит автоматически но информации, поступающей от специальных датчиков, следящих за движени

ем частиц. С ростом энергии протонов плавно увеличивается напряженность поля в зазоре электромагнита. Это и дает возможность удерживать ускоряемые частицы на постоянной равновесной орбите. Цикл ускорения заканчивается. После короткой паузы во всех системах ускорителя создаются первоначальные условия, и все повторяется сначала. В минуту совершается 8 таких циклов. Во время каждого из них будет ускоряться до 10 (миллион миллионов) протонов, которые затем поступят в распоряжение экспериментаторов. В Серпухове ученые будут пользоваться в первую очередь вторичными пучками отрицательных Я-мезонов, отрицательных к-мезоиов и антипротонов с энергиями от 20 до 60 млрд. влектрон-вольт.

В измерительных приборах—регистраторах процесса частица оставляет следы, называемые «треками». Треки сфотографи роваиы. На этом оканчивается первая часть эксперимента Фотографии содержат нужную, но завуалированную инфор мацню. Чтобы получить необходимые физические характери стики, снимки нужно еще обработать. Прежде это был изну рительный труд — каждая фотография просматривалась, из мерялись параметры треков (заряд, масса, энергия и др.) А ведь треков на одном снимке может быть несколько сотен! Контраст между организованным по последнему слову науки и техники экспериментом и кустарным уровнем обработки данных очевиден. Неудобство превратилось в серьезную преграду. Возникла необходимость автоматизировать обработку результатов опыта.

Все звенья нового советского ускорителя будут работать, по существу, без непосредственного участия человека. Можно будет, не затрачивая никакого дополнительного времени, получить нужные величины вплоть до графиков с указанием возможной ошибки и точности измерений.

Трудно рассказывать обо всех экспериментах, которые будут проведены в Серпухове. Кто знает, какие сюрпризы преподнесут нам элементарные частицы? Но программа действий намечена: дальнейшие исследования протонов, антипротонов, JT-мезонов, к-мезонов. Продолжатся поиски новых тяжелых элементарных частиц. Из-за большой массы их нельзя получить на действующих в настоящее время синхрофазотронах. Физиков волнуют такие загадочные частицы, как «кварки» и «w-бозоны», получившие названия, но, быть может, не существующие в природе.

Пройдет совсем немного времени, и мы с нетерпением будем ждать сообщений о результатах первых экспериментов, полученных на этом уникальном ускорителе.

ПО

зп

апап

января

СЛОВАРИК

Электрон-вольт — энергия, которую приобретает электрон, пройдя разность потенциалов, равную одному вольту.

Автофазироика — система самонастройки кольцевых ускорителей При особом подборе частоты переменного

электрического поля происходит своеобразный резонанс, и частицу можно разогнать до скоростей, близких к скорости света. При этом частица двигается по так называемой равновесной орбите.

Магнитная линза — магнитлое поле особой формы. С его помощью можно направить заряженные частицы по определенной траектории, то есть

отклонить в стороны, рассеять или сжать в тонкий луч.

Инжектор — прибор, в котором под действием электрического поля происходит разделение атомов водорода на протоны и электроны. Поле инжектора направлено таким образом, чтобы образовавшиеся протоны, ускорившись, попадали на вход линейного ускорителя.

19