Ускорители на елементарни частици, най-добрите постижения на науката и технологиите
Известно е, че след като между електродите с различен заряд, зареден на частиците, например, електронен или протон ускорява движение под действието на електрически сили. Това явление е довело през 1930 г. на идеята за създаване на така наречения линеен ускорител.
Чрез строителството, линеен ускорител е дълга права тръба камера, вътре в който се поддържа вакуум. По време на дължината на камерата са разположени голям брой метални тръби електроди. От специален високочестотен генератор се подава на електродите променливо напрежение - така че, когато първият електрод се зарежда, например положително, вторият електрод е отрицателно зареден. Тогава пак, положителния електрод, за него - отрицателен
електронен лъч се задейства от "оръдие" в камерата и по потенциала на действие на първия, положителния електрод започва да се ускори, пропускане през него на. В същия момент на фазата на захранващото напрежение варира и електрод, че само положително заредена, става отрицателна. Сега той отблъсква електроните, като че ли ги подтиква зад себе си. Втори електрод, превръщайки се в положителна за това време, привлича електрони към себе си, още повече ги ускорява. След това, когато електроните летят през него, той ще стане отрицателен отново и ги натиснете към третия електрод
Така, както ние се движим напред електрони постепенно ускорени, достигайки в края на камерата близо до скоростта на светлината и придобиване на енергия за стотици милиони електрон волта. След края на тръба, монтирана в прозорец херметична, част от ускорени електрони пада на изследваните обекти микросредата - атоми и техните ядра.
Лесно е да се разбере, че повече енергия бихме искали да информираме частиците, толкова по-дълго трябва да бъде тръба LINAC - десетки или дори стотици метри. Но това не винаги е възможно. Сега, ако се обърнат към тръбата в компактен спирала! Тогава свободен ускорител може да бъде поставен в лаборатория
Въплъти идеята в живота помогна друго физическо явление на заредена частица удря магнитните силови започва да се движи, не е в права линия, а "къдриците" по линиите на магнитното поле. Така че е имало и друг вид ускорител - циклотрон. Първият циклотрона е построена през 1930 г. от Д. Лоурънс в САЩ
Основната част от циклотрона - мощен електромагнит, който е поставен между полюсите на плоска цилиндрична камера. Състои се от две полукръгли метални кутии, разделени с малка пролука. Тези опаковки - Dees - служат като електроди и са свързани към полюсите на генератор на променливо напрежение. В центъра на камерата е източникът на заредени частици - нещо подобно на електронни "пушки".
Като разстояние от източника на частицата (предположи, че сега е положително заредена протон) веднага привлечени електрод зарежда в момента е отрицателен. Във вътрешността на електрода не е електрическо поле, така че той лети на частиците по инерция. Под влияние на магнитно поле, чиито силови линии са перпендикулярни на равнината на траектория, частицата описва полукръг и лети към междината между електродите. През това време на първия електрод стане положително и сега избутва частица, а другият го привлича към себе си. Така преминаването от един към друг Дий частицата улавя скорост, и описва развиване спирала. Защото частици камера са показани с помощта на специални магнити в целевите експериментатори.
Колкото по-близо скоростта на частиците в циклотрон се доближава до скоростта на светлината, така че те да станат по-тежки и постепенно да започне да се справи с мен в знак на електрическата напрежението върху Dees Те не идват навреме, за да електрическите сили и престава да бъде ускорено. Ограничаване на енергията, която успява да информира частиците в циклотрон, е 25-30 MeV.
За да се преодолее тази бариера, честотата на електрическия напрежение са последователно прилага към Dees постепенно намалява, това регулиране на ритъма "влезли" частици. Този тип ускорител, наречен synchrocyclotron.
Един от най-големите synchrocyclotrons Обединения институт за ядрени изследвания (близо до Москва) подготвени протони с енергия от 680 MeV деутерони (тежък водород ядро - деутерий) с енергия от 380 MeV. Това изисква да се изгради вакуумната камера с диаметър 3 м и тегло от 7000 тона електромагнит!
Както физика прониква по-дълбоко в структурата на ядрото, всички частици изискват по-високи енергии. Необходимо е да се изгради по-мощни ускорители - synchrotrons и synchrotrons, в която частиците не се движат спираловидно и затворен кръг, в пръстеновидната камера. През 1944 г., независимо един от друг съветски физик VI Уекслър и американски физик EM McMillan открива принципа на стабилност фаза. Същността на метода е, както следва: ако по определен начин, за да изберете поле, частиците автоматично ще получат през цялото време във фазата на ускоряващо напрежение. През 1952 г. американските учени Е. Courant, М. Livingston и X. Snyder предложени т.нар силно фокусиране, което избутва частицата на оста на движение. С тези открития, ние успяхме да създадем синхротрона при произволно високи енергии.
Има и друга система за класификация на ускорители - вида на електрическото поле ускорява. Високите ускорители работят с високо напрежение между ускоряване пространство електрод, която работи през цялото време частици преминават между електродите. ускорители на индукционния "работи" вихър електрическо поле индуцирано (възбуден) на място, където частици. Накрая, ускорители се използват в резонансната променлив във времето и големината на електрическото поле ускоряване в синхрон с това, "в резонанс" се появява само ускорение "комплект" частици. Когато хората говорят за съвременните ускорители на частици при високи енергии, означава по същество кръгло резонансни ускорители.
В друга форма на ускорители - протонни - в много висока енергия в края на периода на ускоряване на скоростта на частиците приближава скоростта на светлината. Те се превръщат в кръгова орбита с постоянна честота. Ускорители за високо енергийни протони се наричат протон синхротрон. Три от най-големите в САЩ, Швейцария и България.
Енергията на съществуващите ускорители достига десетки и стотици прът-gaelektronvolt (1 GeV = 1,000 MeV). Един от най-големите в света - протон синхротрона U-70 Институт за физика на високите енергии в Протвино близо до Москва, който влезе в експлоатация през 1967 г.. Диаметърът на ускоряване пръстен е половината км, общата маса на магнитни секции 120 до 20 000 тона. На всеки две секунди ускорител стреля по мишени воле от 10 до дванадесети степен на протони с енергия от 76 GeV (четвърта в света). За постигането на тази власт, частиците трябва да направят 400,000 революции, и покрити разстоянието от 60,000 км! Той също така изградена подземна кръгова дължина тунел от двадесет и един километър за новия ускорител.
Интересно е, че започва ускорители в Дубна или Протвино в съветско време са били извършени само през нощта, тъй като доставя почти цялата електроенергия е не само в Москва, но и в съседните райони!
През 1973 г. американски физици, водени от Божия глупак в ускорителя Батавия, в която частиците в състояние да докладва на енергия от 400 GeV, а след това, доведени до 500 GeV. Днес е най-мощният ускорител в Съединените щати. Тя се нарича "Теватрон", защото в своята пръстен по-дълъг от шест километра, използвайки свръхпроводящи магнити протони придобиват енергия около 1 teraelectronvolts (1 TeV е 1000 GeV).
За да се постигне още по-висока енергия на потока на ускорени частици взаимодействат с физическия обект на изследване картини, е необходимо да се разпръсне "мишена" към "снаряд." За да се организира този сблъсък греди частици, които се движат един срещу друг в специални ускорители - ускорител. Разбира се, плътността на частиците в сблъсък греди не са толкова голяма, колкото в определен материал, "мишена", така че тя се използва за увеличаване на така наречените дискове. Тази вакуумна камера пръстен, в който "части" хвърлят частици от педала на газта. Дисковете са оборудвани с ускоряване система, да компенсират загубата на енергия на частиците. Тя ускорители са свързани с по-нататъшното развитие на ускорители. Те построили още много малко, и те се намират в най-развитите страни - САЩ, Япония, Германия, и Европейския център за ядрени изследвания, базирана в Швейцария.
С помощта на специални устройства - датчици - тези частици или техните следи, записани, намалена траектория се определи масата на частиците, електрически заряд, скоростта и други характеристики. След това, чрез сложна математическа обработка на информация, получена от детекторите, компютри възстановят всички "историята" на взаимодействието и чрез сравняване на резултатите от измерването с теоретичен модел, заключава съвпадат с изградени модел реални процеси, или не. Това е, което произвежда нови знания за свойствата на частиците на Вътрешноядрен.
Колкото по-висока енергия, която е била придобита в ускорител на частиците, толкова по-силно засяга атом "мишена" или чрез брояч на частиците в ускорителя, по-малка ще бъде "фрагменти".
Ето какво един от българските учени - участниците в експеримента - кандидатът на физико-математическите науки, доцент MEPI Валерий Михайлович Емелянов:
"Проблемът е много сложно, - продължава Emel'yanov - и математически - обикновено неправилно: на същия заключващ разпределението на вторичен импулс на частиците и скорост може да е доста по-различни причини и само подробен експеримент, в която участваха масово детектори, топломери, кратност сензори. заредени броячи на частици, които записват на прехода радиация, и така има надежда за регистриране на фините разлики, свързани с него е плазма извара-глуонната. механизмът на взаимодействие на ядрата с такива високи енергии nteresen себе си, но по-важно от това в лабораторията за първи път, ние можем да проучи раждането на нашата Вселена. "