Схема устройства накопительных колец

Самые простые накопительные кольца — это кольца, рассчитанные на столкновение электронов и позитронов. Электрон и позитрон — частица и античастица. Их массы одинаковы, а заряды отличаются знаком. Электрические и магнитные поля действуют на них в точности одинако­во, но в противоположные стороны. Их можно накапли­вать в одном кольце, как это изображено на рис. 39. В кольце они двия{утся в разные стороны. То самое маг­нитное поле, которое заворачивает электроны против часо­вой стрелки, изгибает траекторию позитронов но часовой стрелке. Высокочастотное поле также ускоряет их одно­временно. Здесь не возникает проблем. Задача состоит в том, как уберечь электроны и позитроны от преждевре­менных столкновений и от столкновения по всей окруж­ности кольца: ясно, что столкновения должны происходить не где угодно, а только там, где установлена измеритель­ная аппаратура, служащая для исследования и регистра­ции частиц, рождающихся при таких столкновениях.

Для управления местом и временем столкновений ис­пользуются небольшие вертикальные электрические поля. Эти поля разводят вверх и вниз траектории электронов

clip_image002

Рис. 39. Схема устройства электрон – позитронного накопительного кольца.

и позитронов. Можно заставить их двигаться и по слож­ным пересекающимся наклонным траекториям. Для пере­стройки траекторий всегда есть достаточно времени, так как один пучок может часами проходить сквозь другой. Траектории электронов и позитронов удобно наблюдать

clip_image004

Рис. 40. Схема расположения протонных накопительных колец (ДЕРН).

по синхротронному излучению, спектр которого достаточ­но широк,— он включает и обычный видимый свет. На фотографической пленке след сипхротронного излучения, испущенного с какого-либо участка траектории, имеет вид небольшого пятна.

Накопительные устройства, используемые для соударе­ния частиц одного сорта: электронов с электронами или протонов с протонами пли вообще любых частиц, не яв­ляющихся частицей и античастицей, требуют двух встреч- пых колец. Схема расположения протонных встречных колец ISR изображена па рис. 40. Каждое из колец имеет сложную форму. Они восемь раз пересекаются друг с дру­гом. В каждом из колец имеются свои небольшие уско­ряющие станции. Эти станции не должны быть так мощ­ны, как станции в электронных кольцах, потому что про­тоны практически не теряют энергии, двигаясь в магнит­ном поле. Тем не менее, они необходимы, поскольку с их помощью можно ускорять и замедлять накопленные пуч­ки. Эти станции позволяют накапливать в кольцах много частиц, слегка разводя энергии уже накопленных от энер­гии вновь инжектируемых частиц и занимая, таким обра­зом, разные участки фазового объема, связанного с про­дольным движением.