Синхротронное излучение. Ускорительное кольцо LEP

Двигаясь по круговым орбитам в кольцевых ускори­телях, заряженные частицы излучают энергию в виде электромагнитных волн. До сих пор мы не интересова­лись этим явлением, теперь мы им займемся. Излучение частиц в ускорителях принципиально не отличается от излучения электромагнитных волн, которое происходит, например, в рентгеновых трубках. В обоих случаях из­лучение связано с ускоренным движением электрических зарядов. При этом электромагнитное поле, всегда окружающее электрический заряд, как бы отрывается от испытавшего ускорение (или замедление) заряда и начинает двигаться самостоятельно, а заряд «обрастает» новым полем. В рентгеновых трубках излучение возникает из-за того, что электроны неожиданно тормозятся, столкнув­шись с анодом. В ускорителях излучение происходит из-за центростремительного ускорения, которое частицы испытывают в магнитном поле.

clip_image002

В этой формуле АЕ — энергия (в мегаэлектронвольтах), излучаемая на 1 метре пути, R — радиус траектории (в мет­рах) , Е — энергия частиц. Мы видим, что при небольших

Энергия, которая излучается при движении частицы с зарядом е в магнитном поле, может быть рассчитана по формуле, которую мы приводим без вывода:

энергиях излучение представляет собой слабый эффект (коэффициент в формуле очень мал). Если говорить о протонах, то мы, видимо, никогда не дойдем до энергий, при которых это излучение станет существенным.

Не так обстоит дело с электронами. Рассмотрим, на­пример, установку «Петра» (ФРГ), построенную для изу­чения электрон – позиционных соударений при энергии 2X19 ГэВ. Энергия, теряемая каждым электроном (или позитроном) за 1 оборот, равна AE-2пиR:

clip_image004

Эта цифра очень велика. Чтобы скомпенсировать одни только потери на излучение (их обычно называют радиа­ционными потерями), нужно непрерывно сообщать части­цам энергию, составляющую много мегаэлектронвольт за 1 оборот. Стоимость ускоряющих станций на такие на­пряжения достигает фантастических цифр. Расходы элек­троэнергии выходят за рамки разумного. Уменьшить эти потери можно только увеличивая радиус ускори­теля R.

Строители электронных ускорителей на большие энер­гии (начиная с нескольких гигаэлектропвольт) встреча­ются с трудным выбором: либо нужно искусственно уве­личивать радиус ускорителя, увеличивая вес, стоимость и энергопотребление магнитной системы, либо идти па увеличение мощности и энергопотребления

Страница 1 of 412...Last »