Синхротроны

Для ускорения частиц до предельно высоких энергий применяются ускорители, носящие название синхротро­нов. В синхротронах магнитное поле создается только на узкой кольцевой дорожке, охватывающей вакуумную камеру, имеющую форму тора (см. рис. 18). На этой до­рожке частицы удерживаются в течение всего цикла уско­рения. Поэтому магнитное поле должно расти вместе с импульсом ускоряемых частиц. Для ускорения использу­ется электрическое поле, возбуждаемое в ускоряющих зазорах резонаторов, питаемых высокочастотным напря­жением. Частота этого поля в течение ускорительного цикла возрастает в соответствии со скоростью, а значит, и с частотой обращения ускоряемых частиц. В синхро­тронах, таким образом, в цикле ускорения возрастают как магнитная индукция, так и частота ускоряющего

доля. Синхротроны представляют собой сложные циклически работающие установки.

Рассмотрим некоторые особенности синхротронов. Маг­нитное поле в синхротронах определяется формулой (25) Магнитная индукция В возрастает пропорционально им­пульсу частиц. Максимальное поле в электромагнитах как мы уже говорили, составляет (после усреднения по кольцу ускорителя) около 1,2 Тл. Минимальное опреде­ляется рассеянными магнитными полями (которые всегда присутствуют в помещениях, содержащих много железа)

clip_image002

Рис. 18. Схема устройства магнитной системы синхротрона.

и остаточными полями самого электромагнита. Как пра­вило, не применяют полей меньше 5 • 10-3 Тл. Таким об­разом, максимальный и минимальный импульсы частиц связаны между собой соотношением

clip_image004

Если синхротрон рассчитан на ускорение протонов до энергии 70 ГэВ (импульс ~71 ГэВ), то начальный им­пульс частиц не может быть менее 71 ГэВ/240 = 300 МэВ, а значит, энергия протонов в начале ускорения должна быть равна, по крайней мере, 47 МэВ (формула (24)). А синхротрон на энергию 500 ГэВ должен начинать уско­рение хотя бы с 1,35 ГэВ. Мы видим, что для инжекции частиц в крупные синхротроны следует предварительно ускорять частицы в других, иногда довольно больших ускорителях. Таким образом, в ускорительных установках па большие энергии должна применяться целая последо­вательность ускорителей, передающих частицы друг другу. Указанная причина является важной, но не единст­венной; существуют и другие соображения, заставляющие пропускать частицы через ряд последовательно рас­положенных ускорителей ,- эти соображения мы обсудим

Страница 1 of 412...Last »