ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.02.2021
Просмотров: 2256
Скачиваний: 2
Линейные
Линейные
ускорители
ускорители
В
линейных
ускорителях
частица
подвергается
многократному
ускорению
,
пролетая
сквозь
ряд
цилиндрических
трубок
,
присоединенных
к
электрическому
генератору
высокой
частоты
(
используют
радиочастотные
генераторы
).
Пучок
частиц
направлен
вдоль
оси
трубок
.
Внутри
каждой
трубки
электрическое
поле
равно
нулю
.
Соседние
трубки
имеют
противоположную
полярность
.
Ускоряющее
поле
высокой
частоты
с
напряжением
порядка
сотен
кВ
находится
в
зазорах
между
трубками
.
Частота
генератора
и
размеры
трубок
подбираются
так
,
чтобы
сгусток
ускоряемых
частиц
подходил
к
очередному
зазору
в
тот
момент
,
когда
ускоряющее
поле
имеет
нужную
величину
и
полярность
.
Длина
трубки
l
,
скорость
частицы
v
и
период
высокочастотного
поля
T
связаны
соотношением
1
2
l
vT
=
Так
как
скорость
частицы
увеличивается
при
прохождении
очередного
ускоряющего
промежутка
,
длины
ускоряющих
трубок
также
должны
соответственно
возрастать
.
Линейные
ускорители
на
большие
энергии
строят
в
основном
для
электронов
,
так
как
при
энергиях
от
нескольких
ГэВ
и
выше
ускорение
электронов
в
циклических
ускорителях
крайне
затрудняется
потерями
на
синхротронное
излучение
,
которое
возникает
при
движении
частицы
по
криволинейной
траектории
.
Для
достижения
высоких
энергий
строят
линейные
ускорители
большой
длины
.
Линейный
ускоритель
SLAC
(
США
)
имеет
длину
около
3
км
и
ускоряет
электроны
и
позитроны
до
энергии
50
ГэВ
.
Для
достижения
такой
энергии
частицы
проходят
около
80 000
ускоряющих
промежутков
.
Ускоритель
работает
в
режиме
коллайдера
:
пучок
электронов
с
энергией
50
ГэВ
сталкивается
с
пучком
позитронов
такой
же
энергии
.
Автофазировка
Автофазировка
Явление
автофазировки
,
лежащее
в
основе
действия
резонансных
ускорителей
заряженных
частиц
,
было
открыто
в
1944
г
.
В
.
Векслером
и
Э
.
Макмилланом
.
Состоит
оно
в
следующем
.
В
резонансном
циклическом
ускорителе
с
однородным
магнитным
полем
В
период
обращения
Т
,
релятивистская
энергия
Е
и
заряд
z
частицы
связаны
соотношением
2
E
T
zcB
π
=
C
увеличением
энергии
частицы
Е
период
обращения
Т
также
увеличивается
.
На
рисунке
показана
зависимость
напряжения
ускоряющего
поля
V
от
времени
.
Обозначим
равновесную
фазу
φ
0
.
Тогда
,
пролетая
ускоряющий
зазор
в
фазе
поля
φ
0
,
частица
приобретает
энергию
zV
cos
φ
0
,
т
.
е
.
частица
,
которая
будет
пролетать
ускоряющий
промежуток
в
фазе
φ
0,
будет
двигаться
в
резонансе
с
ускоряющим
напряжением
.
Если
частица
пролетает
ускоряющий
промежуток
в
фазе
φ
2
,
прирост
её
энергии
zV
cos
φ
2
будет
меньше
,
чем
у
равновесной
частицы
и
,
следовательно
,
период
обращения
Т
станет
меньше
равновесного
и
поэтому
к
следующему
ускоряющему
промежутку
она
придёт
раньше
,
т
.
е
.
её
фаза
приблизится
к
равновесной
.
Автофазировка
Автофазировка
Аналогичная
ситуация
имеет
место
и
для
частицы
,
пролетающей
ускоряющий
зазор
в
фазе
φ
1
.
В
этом
случае
отстающая
по
фазе
частица
приобретёт
большую
энергию
zV
cos
φ
1
и
поэтому
к
следующему
ускоряющему
промежутку
она
придёт
несколько
позже
.
Т
.
е
.
в
процессе
ускорения
период
обращения
частицы
и
момент
прохождения
ею
ускоряющего
промежутка
будут
колебаться
вокруг
равновесного
значения
фазы
φ
0,
т
.
е
.
частица
сама
выбирает
определённую
фазу
прохождения
ускоряющего
зазора
.
Отсюда
и
название
этого
явления
—
автофазировка
.
УСКОРИТЕЛЬ
(
Центр
,
Страна
)
Годы
работы
Уско
-
ряемые
частицы
Наибольшие
энергии
Светимость
,
см
−
2
сек
−
1
Периметр
или
длина
ВЭПП
-2000
(
Новосибирск
)
с
2005
е
+
е
−
1.0
ГэВ
10
32
24
м
ВЭПП
-4
М
(
Новосибирск
)
с
1994
е
+
е
−
6
ГэВ
2
⋅
10
31
366
м
ВЕРС
-
П
(
Китай
)
с
2007
е
+
е
−
1.89
ГэВ
10
33
238
м
КЕКВ
(
Япония
)
с
1999
е
+
е
−
3.5
×
8
ГэВ
1.1
⋅
10
34
3.0
км
РЕР
-
П
(SLAC,
США
)
с
1999
е
+
е
−
3.1
×
9.0
ГэВ
6.8
⋅
10
33
2.2
км
SLC
(SLAC,
США
)
1989-
1998
е
+
е
−
50
ГэВ
2.5
⋅
10
30
2.92
км
LEP
(CERN)
1989-
2000
е
+
е
−
101
ГэВ
10
32
26.7
км
HERA
(DESY,
Германия
)
с
1992
е
−
р
30
×
920
ГэВ
0.75
⋅
10
32
6.3
км
SppS
(CERN)
1981-
1990
рр
315
×
315
ГэВ
6
⋅
10
30
6.9
км
TEVATRON
(Fermilab,
США
)
с
1987
рр
980
ГэВ
0.5
⋅
10
32
6.3
км
RHIC
(Brookhaven,
США
)
с
2000
Au
×
Au
100
ГэВ
/
нуклон
4
⋅
10
26
3.8
км
L
НС
(CERN)
с
2007
с
2008
рр
Pb
×
Pb
7
ТэВ
2.76
ТэВ
/
нукл
10
33
10
27
26.7
км
Ускорители
Ускорители
на
на
встречных
встречных
пучках
пучках
(
(
коллайдеры
коллайдеры
)
)
В
SLAC
были
открыты
c-
кварк
и
τ
-
лептон
SLAC
SLAC
–
–
Stanford Linear Accelerator Center
Stanford Linear Accelerator Center
http://www.slac.stanford.edu/