Ускорители элементарных частиц вторая часть

Перед началом изучения

материала нажмите на слово

ускорители и посмотрите

видео.

т ема: Ускорители

заряженных частиц

ИСТОРИЯ изобретения

Ускорители заряженных частиц

— устройства для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом.

1931 амер. физиком Р. Ван-де-Граафом был построен электростатический генератор.

1932 англ. физики Дж. Кокрофт и Э. Уолтон из лаборатории Резерфорда разработали каскадный генератор .

1940 амер. физик Д. У. Керст реализовал циклический индукционный ускоритель электронов (бетатрон), идея которого ранее уже выдвигалась амер. физиком Дж. Слепян, 1922; швейц. физиком Р. Видероэ, 1928.

Разработка ускорителей современного типа началась с 1944, когда сов. физик В.И. Векслер и независимо от него (несколько позже) амер. физик Э.М. Макмиллан открыли механизм автофазировки, действующий в резонансных ускорителях и позволяющий существенно повысить энергию ускоренных частиц.

Для ускорения электронов более перспективными оказались линейные резонансные ускорители . Крупнейший из них, на 22 Гэв, был запущен в 1966 амер. физиком В. Панофским.

В 1957 в СССР (Дубна) был запущен самый крупный для того

времени синхрофазотрон — на энергию 10 Гэв.

Через несколько лет в Швейцарии и США вступили в строй синхрофазотроны с сильной фокусировкой на 25—30 Гэв.

Следующим этапом стало создание  коллайдеров. Изначально эту идею высказал и даже запатентовал в  1943  году норвежский физик Рольф Видероэ, однако реализована она была лишь в начале 1960-х годов тремя независимыми командами исследователей: итальянской группой под руководством австрийца Бруно Тушека, американцами под руководством Джерарда О’Нейлла и Вольфганга Пановски ,и новосибирской группой, возглавляемой Г. И. Будкером.

в 1967 в СССР под Серпуховом — синхрофазотрон на 76 Гэв.

В 2008 году в строй вступает самый мощный ускоритель, когда-либо построенный человеком, — Большой адронный коллайдер

КЛАССИФИКАЦИЯ УСКОРИТЕЛЕЙ

По типу ускоряемых частиц различают электронные ускорители, протонные ускорители и ускорители ионов.

По характеру ускоряющего поля ускорители делят на резонансные ускорители и нерезонансные.

По характеру траекторий частиц различают линейные ускорители (точнее, прямолинейные ускорители), в которых траектории частиц близки к прямой линии, и циклические ускорители, в которых траектории частиц близки к окружности.

ЛИНЕЙНЫЕ

УСКОРИТЕЛИ

ЦИКЛИЧЕСКИЕ

УСКОРИТЕЛИ

• Линейный электростатический

• Ускоритель (высоковольтный)

• Линейный индукционный

ускоритель.

• Линейный резонансный

ускоритель

• Синхрофазотрон
• Синхротрон
• Фазотрон
• Циклотрон
• Микротрон
• Бетатрон

Стэнфордский линейный ускоритель (SLAC)

Схема слабофокусирующего синхротрона или синхрофазотрона

1 — инжектор;

2 — система ввода;

3 — вакуумная камера;

4 — сектор электромагнита;

5 — прямолинейный промежуток;

6 — ускоряющее устройство.

Магнитное поле перпендикулярно плоскости рисунка.

Схема движения частиц в циклотроне и фазотроне

1 — ионный источник;

2 — орбита ускоряемой частицы (спираль);

3 — ускоряющие электроды;

4 — выводное устройство (отклоняющие пластины);

5 — источник ускоряющего поля.

Схематический разрез бетатрона

1 — полюсы магнита;

2 — сечение кольцевой вакуумной камеры;

3 — центральный сердечник;

4 — обмотки электромагнита;

5 — ярмо магнита.

Схема высоковольтного ускорителя

1 — высоковольтный генератор;

2 — источник заряженных частиц;

3 — ускоряющая система;

4 — траектория частицы.

коллайдеры

Коллайдеры  — ускорители заряженных частиц на встречных пучках, предназначенные для изучения продуктов их соударений. В коллайдерах элементарным частицам вещества сообщается наиболее высокая энергия, так как при встречном движении растёт относительная скорость.

Это чисто экспериментальные установки, цель которых — изучение процессов столкновения частиц высоких энергий

ПРИМЕНЕНИЯ УСКОРИТЕЛЕЙ

• Научные исследования.
• Стерилизация (продуктов питания, медицинского инструмента).
• Медицина (лечение онкологических заболеваний, радиодиагностика).
• Производство полупроводниковых устройств (инжекция примесей).
• Радиационная дефектоскопия.
• Радиационное сшивание полимеров.
• Радиационная очистка топочных газов и сточных вод.

Что такое БАК?

Большой адронный коллайдер (англ. Large Hadron Collider, LHC ; сокращённо БАК) — кольцевой ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений.

БАК  - это самая сложная экспериментальная установка, когда-либо созданная человеком. Его сложность — не только инженерная, но и научная, ведь его функционирование опирается на множество самых разных физических явлений.