Ускорители с бегущей волной

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,