Мы уже отмечали в предыдущем пункте, что частицы, имеющие скорость, близкую к скорости света, можно ускорять в коротких резонаторах безо всяких трубок. Этот вывод становится совершенно очевидным, если вспомнить, что стоячую электромагнитную волну всегда можно рассматривать как сумму двух волн, движущихся в противоположных направлениях. Встречная волна не оказывает заметного действия на частицу: действия ускоряющих и замедляющих полей этой волны с огромной частотой сменяют друг друга и лишь слегка возмущают движение
Рис 12 Нагруженный волновод.
частицы. Попутная волна увлекает за собой частицы, находящиеся в области ускоряющего поля. Если скорость частицы мало отличается от скорости света, она долго держится «на гребне» волны, непрерывно ею ускоряясь.
Таким образом, для ускорения частиц из двух волн, присутствующих в резонаторе, используется всего одна — попутная бегущая волна. Нельзя ли сделать ускорители, в которых только эта волна и возбуждается? Можно , конечно. Такие ускорители существуют и носят название «ускорителей с бегущей волной». Более того, придуманы методы, позволяющие несколько замедлить скорость бегущей волны, «приспособив» ее, таким образом, к ускорению реальных частиц.
Простейшее устройство, используемое для замедления волны, изображено на рис. 12. Оно носит название нагруженного волновода. Длинная труба, по которой движется бегущая электромагнитная волна, является простейшим примером волновода, т. е. устройства, по которого му, не рассеиваясь, распространяются электромагнитные волны. Такие трубы пригодны для распространения самых разных волн при одном условии: ширина трубы должна быть больше половины длины волны ) (как мы уже говорили, без затухания в трубе могут распространяться только такие волны, у которых электрический вектор на проводящих стенках трубы обращается в нуль и поэтому не вызывает в них электрического тока). Чтобы замедлить движение волны, волновод следует «нагрузить», например, заполнить перегородками, содержащими достаточно большие отверстия. Теорию таких волноводов мы здесь рассматривать не будем; отметим только, что большого замедления волны в таком волноводе получить нельзя, так что ускорители с бегущей волной можно использовать только для достаточно быстрых частиц.
В ускорителях Альвареца для ускорения частиц также применяются трубы. Эти трубы закрываются с концов проводящими крышками и имеют, как мы уже говорили, строго рассчитанную длину. Волны отражаются от крышек и движутся в противоположных направлениях,