Прискорювач елементарних частинок - це
Прискорювач елементарних частинок
Вид на прискорювальний центр Fermilab, США. Теватрон (кільце на задньому плані) та кільце-інжектор.
Прискорювач заряджених частинок - клас пристроїв для отримання заряджених частинок (елементарних частинок. Іонів) високих енергій. Сучасні прискорювачі, часом, є величезними дорогими комплексами, які не може дозволити собі навіть велика держава. Наприклад, Великий адронний коллайдер в ЦЕРНі. виконаний у вигляді кільця периметром 27 кілометрів.
В основі роботи прискорювача закладено взаємодія заряджених частинок з електричним і магнітним полями. Електричне поле здатне безпосередньо здійснювати роботу над часткою, тобто збільшувати її енергію. Магнітне ж поле, створюючи силу Лоренца. лише відхиляє частку, не змінюючи її енергії, і задає орбіту, по якій рухаються частинки.
Прискорювачі можна принципово розділити на дві великі групи. Це лінійні прискорювачі. де пучок частинок одноразово проходить прискорюють проміжки, і циклічні прискорювачі. в яких пучки рухаються по замкнутих кривих типу кіл, проходячи прискорюють проміжки по багато разів. Можна також класифікувати прискорювачі за призначенням: колайдери, джерела нейтронів, бустери, джерела синхротронного випромінювання, установки для терапії раку, промислові прискорювачі.
конструкції прискорювачів
Високовольтний прискорювач (прискорювач прямої дії)
Прискорювач заряджених частинок (електронів) в якому прискорення заряджених частинок відбувається електричним полем, незмінним або слабо мінливим протягом усього часу прискорення частинок. Важлива перевага В.У. в порівнянні з ін. типами прискорювачів - можливість отримання малого розкиду по енергії частинок, прискорених в постійному в часі і однорідному електричному полі. Даний тип прискорювачів характеризується високим ККД (до 95%) і можливістю створення установок великої потужності (500кВт і вище) що вельми важливо при використанні прискорювачів в промислових цілях.
електростатичний прискорювач
Ідеологічно найбільш простий, лінійний прискорювач. Частинки прискорюються постійним електричним полем і рухаються прямолінійно по вакуумній камері, уздовж якої розташовані прискорюють електроди.
- Прискорювач Ван де Грааф. Прискорювальна напруга створюється генератором Ван де Грааф. заснованому на механічному перенесенні зарядів діелектричної стрічкою. Максимальні електричні напруги
20мВ визначають максимальну енергію частинок
20МеВ.5 МВ перетворюючи низьке змінну напругу за схемою діодного помножувача.
Пристрій циклотрона. 1 - місце надходження частинок, 2 - траєкторія їх руху, 3 - електроди, 4 - джерело змінної напруги. Магнітне поле направлено перпендикулярно площині малюнка.
Ідея циклотрона проста. Між двома напівкруглими порожніми електродами, т. Н. дуантами. прикладена змінна електрична напруга. Дуанти поміщені між полюсами електромагніту, що створює постійне магнітне поле. Частка, обертаючись по колу в магнітному полі, прискорюється на кожному обороті електричним полем в щілини між дуантами. Для цього необхідно, щоб частота зміни полярності напруги на дуантах дорівнювала частоті обертання частинки. Іншими словами, циклотрон є резонансним прискорювачем. Зрозуміло, що зі збільшенням енергії, на кожному оберті, радіус траєкторії частки буде збільшуватися, поки вона не вийде за межі дуантов.
Циклотрон - перший з циклічних прискорювачів. Вперше був розроблений і побудований в 1931 році Лоуренсом. за що йому було присуджено Нобелівську премію в 1939 році. До сих пір циклотрони застосовуються для прискорення важких частинок до відносно невеликих енергій, до 50МеВ / нуклон.
Інша назва: індукційний прискорювач. Циклічний прискорювач, в якому прискорення частинок здійснюється вихровим електричним полем, індукованим зміною магнітного потоку, охоплюваного орбітою пучка. Оскільки для створення вихрового електричного поля необхідно змінювати магнітне поле сердечника, а магнітні поля в ненадпровідний машинах зазвичай обмежені ефектами насичення заліза на рівні
20кгс, виникає обмеження зверху на максимальну енергію Бетатрон. Бетатрон використовуються переважно для прискорення електронів до енергій 10-100 МеВ (максимум досягнутої в бетатроні енергії 300 МеВ).
Вперше бетатрон був розроблений і створений Відерое в 1928 році, який, проте, йому не вдалося запустити. Перший надійно працює бетатрон був створений Д. В. Керстен лише в 1940 -1941 рр. в США.
Він же - прискорювач зі змінною кратністю. Резонансний циклічний прискорювач з постійним як у циклотрона провідним магнітним полем і частотою прискорює напруги. Ідея мікротрона полягає в тому, щоб зробити приріст часу обороту частки, що виходить за рахунок прискорення на кожному обороті, кратним періоду коливань прискорюючої напруги.
Фазотрон (синхроциклотрон)
Принципова відмінність від циклотрона - змінна в процесі прискорення частота електричного поля. Це дозволяє, за рахунок автофазіровкі, підняти максимальну енергію прискорених іонів в порівнянні з граничним значенням для циклотрона. Енергія в ФАЗОТРОН досягає 600-700 МеВ.
синхрофазотрон
Циклічний прискорювач з постійною довжиною рівноважної орбіти. Щоб частки в процесі прискорення залишалися на тій же орбіті, змінюється як провідне магнітне поле, так і частота прискорювального електричного поля. Більшість сучасних циклічних прискорювачів є сільнофокусірующімі синхрофазотрон. Для ультрарелятивістських електронів в процесі прискорення частота звернення практично не змінюється, і використовуються синхротрони.
синхротрон
Циклічний прискорювач з постійною довжиною орбіти і постійною частотою прискорює електричного поля, але постійно змінюваних провідним магнітним полем.
Лазер на вільних електронах (ЛСЕ)
Спеціалізований джерело когерентного рентгенівського випромінювання.
лінійний прискорювач
Також часто називається Лінак (скорочення від LINear ACcelerator). Прискорювач, в якому частинки пролітають одноразово. Лінійні прискорювачі найчастіше використовуються для первинного прискорення частинок, отриманих з електронної гармати або джерела іонів. Однак, ідея лінійного коллайдера на повну енергію також не нова. Основною перевагою Лінака є можливість отримання ультрамалих еміттанс і відсутність втрат енергії на випромінювання, які ростуть пропорційно четвертого ступеня (!) Енергії частинок.
коллайдер
Він же прискорювач на зустрічних пучках. Чисто експериментальні установки, мета яких - вивчення процесів зіткнення частинок високих енергій.
застосування
Дивитися що таке "Прискорювач елементарних частинок" в інших словниках:
Прискорювач заряджених частинок - Вид на прискорювальний центр Fermilab, США. Теватрон (кільце на задньому плані) та кільце інжектор Прискорювач заряджених частинок клас пристроїв для отримання заряджених частинок (елементарних ... Вікіпедія
Прискорювач - (прискорювач елементарних частинок), в ФІЗИКИ елементарних частинок пристрій для збільшення енергії заряджених частинок шляхом збільшення їх швидкості за допомогою змінних електричних полів у вакуумній камері. Для того, щоб енергія частинок ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник
Прискорювач ЧАСТИНОК - установка, в якій за допомогою електричних і магнітних полів виходять спрямовані пучки електронів, протонів, іонів та інших заряджених частинок з енергією, значно перевищує теплову енергію. В процесі прискорення підвищуються швидкості ... ... Енциклопедія Кольєра
Прискорювач часток - Вид на прискорювальний центр Fermilab, США. Теватрон (кільце на задньому плані) та кільце інжектор. Прискорювач заряджених частинок клас пристроїв для отримання заряджених частинок (елементарних частинок, іонів) високих енергій. Сучасні прискорювачі, ... ... Вікіпедія
Прискорювач заряджених частинок - Вид на прискорювальний центр Fermilab, США. Теватрон (кільце на задньому плані) та кільце інжектор. Прискорювач заряджених частинок клас пристроїв для отримання заряджених частинок (елементарних частинок, іонів) високих енергій. Сучасні прискорювачі, ... ... Вікіпедія
прискорювач - Пристрій для прискорення заряджених елементарних частинок і ядер ... Політехнічний термінологічний тлумачний словник
Прискорювач високовольтний - пристрій для прискорення заряджених частинок електричним полем, незмінним або слабо мінливим протягом усього часу прискорення частинок. Основні елементи У. в. - високовольтний генератор, джерело заряджених частинок і система, ... ... Велика радянська енциклопедія
РЕЗОНАНСНИЙ прискорювач - прискорювач елементарних частинок, в до ром прискорення проводиться змінним високочастотним електричні. полем. До Р. у. відносяться лінійні прискорювачі і все циклічні прискорювачі, крім бетатронів. У Р. у. частинки проходять прискорюють проміжки лише в ... Фізична енциклопедія
Прискорювачі заряджених частинок - пристрої для отримання заряджених частинок (електронів, протонів, атомних ядер, іонів) великих енергій. Прискорення проводиться за допомогою електричного поля, здатного змінювати енергію частинок, що володіють електричним зарядом. Магнітне ... ... Велика радянська енциклопедія
Прискорювач заряджених частинок - установки, службовці для прискорення заряджу. частинок до високих енергій. При звичайному слововживанні прискорювачами (У.) наз. установки, розраховані на прискорення частинок до енергій більш МеВ. На рекордному У. протонів Теватроні досягнута енергія 940 ... ... Фізична енциклопедія