Az egész világ tudja, hogy 1957-ben a Szovjetunió elindította a világ első mesterséges földi műholdat. Kevés ember tudja azonban, hogy ugyanabban az évben a Szovjetunió megkezdte a szinkrofaszotron tesztelését, amely a modern genfi \u200b\u200bnagy hadronder ütköző őse. A cikk bemutatja, mi a szinkrofoszotron és hogyan működik.

A szinkrofoszotron kérdésére azt kell megválaszolni, hogy ez egy csúcstechnológiájú és csúcstechnikai eszköz, amelyet a mikrokozmosz tanulmányozására szántak. Különösen a szinkrofoszotron gondolata a következő volt: az elektromágnesek által létrehozott erőteljes mágneses mezők segítségével meg kellett gyorsítani az elemi részecskék (protonok) fénysugárját nagy sebességre, majd ezt a fénysugárot nyugalmi célpontra irányítani. Egy ilyen ütközéstől a protonoknak darabokra "törniük" kell. Nem messze a céltól található egy speciális detektor - egy buborékkamra. Ez az érzékelő lehetővé teszi a proton részét elhagyó pályák jellegének és tulajdonságainak felfedezését.

Miért kellett felépíteni a Szovjetunió szinkronfázisát? Ebben a „szigorúan titkos” kategóriába sorolt \u200b\u200btudományos kísérletben a szovjet tudósok új, olcsóbb és hatékonyabb energiaforrást próbáltak megtalálni, mint a dúsított urán. A nukleáris interakciók természetének és a szubatomi részecskék világának mélyebb tanulmányozásának tisztán tudományos céljait is kitűzték.

A szinkrofoszotron működésének elve

A synchrophasotron előtt álló feladatok fenti leírása sokak számára nem tűnik túl nehéznek a végrehajtásuk során, ám ez nem így van. A kérdés egyszerűsége ellenére: mi a szinkrofoszotron ahhoz, hogy a protonokat a szükséges óriási sebességre gyorsítsuk fel, több száz milliárd voltos feszültségre van szükség. Ilyen stressz még ma sem jöhet létre. Ezért úgy döntöttek, hogy a protonokba pumpált energiát időben elosztják.

A szinkrofoszotron működésének alapelve a következő volt: a protonnyaláb a gyűrű alakú alagút mentén kezd mozogni, ezen alagút bizonyos helyén vannak olyan kondenzátorok, amelyek feszültség-túlfeszültséget okoznak abban a pillanatban, amikor a protonnyaláb rajtuk repül. Így protonok enyhe gyorsulása fordul elő minden egyes fordulatnál. Miután a részecskenyaláb több millió fordulatot hajt végre a szinkrofoszotron alagút mentén, a protonok elérik a kívánt sebességet, és a cél felé irányulnak.

Érdemes megjegyezni, hogy a protonok gyorsulása során alkalmazott elektromágnesek irányító szerepet játszottak, vagyis meghatározták a sugár útját, de nem vettek részt a gyorsulásban.

Problémák, amelyekkel a tudósok a kísérletek elvégzése során találkoztak

Annak érdekében, hogy jobban megértsük, mi a szinkrofoszotron, és miért van annak létrehozása nagyon összetett és csúcstechnológiai folyamat, mérlegelnie kell a működésében felmerülő problémákat.

Először: minél nagyobb a protonnyaláb sebessége, annál nagyobb tömeggel kezdnek rendelkezni Einstein híres törvénye szerint. A fényhez közeli sebességnél a részecskék tömege olyan nagy lesz, hogy a kívánt úton tartáshoz erős elektromágnesekkel kell rendelkezni. Minél nagyobb a szinkrofoszotron mérete, annál nagyobb a mágnes.

Másodszor, a szinkrofoszotron létrehozását bonyolította a protonnyaláb körkörös gyorsulás során fellépő energiavesztesége, és minél nagyobb a sugársebesség, annál jelentősebbek lesznek ezek a veszteségek. Kiderült, hogy ahhoz, hogy a fényt a szükséges hatalmas sebességre felgyorsítsuk, hatalmas teljesítményre van szükség.

Milyen eredményeket kaptunk?

Kétségtelen, hogy a szovjet szinkrofaszotronnal végzett kísérletek óriási hozzájárulást jelentettek a modern technológiai területek fejlődéséhez. Tehát ezeknek a kísérleteknek köszönhetően a Szovjetunió tudósai javíthatták a használt urán-238 feldolgozását, és érdekes adatokat nyerhetnek különböző atomok gyorsított ionjainak egy célponttal való ütközésével.

A szinkrofoszotronon végzett kísérletek eredményeit manapság használják atomerőművek, űrrakéták és robotika építésében. A szovjet tudományos gondolkodás eredményeit felhasználták korunk legerősebb szinkrofoszotronjának, a Nagy Hadron Összeütközőnek a felépítéséhez. Maga a szovjet gyorsító az Orosz Föderáció tudományát szolgálja, a Lebedev Fizikai Intézet intézetében (Moszkva), ahol iongyorsítóként alkalmazzák.

Mi a szinkrofaszotron: a munka alapelve és az elért eredmények - mind a helyszínre utazásról

Nem vagy rabszolga!
Zárt oktatási tanfolyam elit gyermekek számára: "A világ valódi elrendezése".
http://noslave.org

A Wikipedia-ból, az ingyenes enciklopédia

Synchrophasotron (tól től összehangolás + fázis + elektron) rezonáns ciklikus gyorsító, amelynek egyensúlyi pályájának hossza változatlan marad a gyorsulás során. Annak érdekében, hogy a részecskék ugyanabban a pályán maradjanak a gyorsulás során, megváltozik mind a vezető mágneses mező, mind a gyorsító elektromos mező frekvenciája. Ez utóbbi szükséges ahhoz, hogy a sugárzás a frekvenciaváltó szakaszba mindig fázisban kerüljön, magas frekvenciájú elektromos mezővel. Abban az esetben, ha a részecskék ultrarelativisták, a fordulatszám frekvenciája egy rögzített pályahosszon nem változik az energia növekedésével, és a rádiófrekvenciás generátor frekvenciájának is állandónak kell maradnia. Egy ilyen gyorsítót már szinkrotronnak hívnak.

Írjon véleményt a "Synchrophasotron" cikkről

Megjegyzések

Lásd még

Tekintse meg ezt a sablont Tervezés szerint Bejelentkezés alapján

Synchrophasotron átjáró

Együtt hagytuk el a házat, mintha én is vele akartam menni a piacra, és az első fordulóban barátságosan elváltak, és mindannyian már megtettük a saját utat és a vállalkozásukról ...
A ház, amelyben a kis Vesta apja még élt, az első építés alatt álló „új kerületben” volt (ahogyan az első sokemeletes épületeket hívták), és körülbelül negyven perc sétára volt tőlünk. Mindig szerettem sétálni, és ez nem okozott kellemetlenséget. Csak nekem nem igazán tetszett ez az új kerület, mert a benne lévő házak gyufaszekrényekként épültek - mindegyik és arctalan. És mivel ezt a helyet éppen építették fel, egyetlen fa vagy semmiféle „növényzet” sem volt benne, és úgy nézett ki, mint egy csúnya, hamis város kő- és aszfaltmodellje. Minden hideg és lélektelen volt, és mindig nagyon rosszul éreztem magam - úgy tűnt, hogy egyszerűen nincs mit lélegezni ...
És mégis szinte lehetetlen volt házszámot megtalálni, még a legnagyobb vágy mellett is. Például hogy abban a pillanatban álltam a 2. és a 26. ház között, és nem tudtam megérteni, hogy lehet ez ?! És azon gondolkoztam, hol volt a „hiányzó” házszám 12? .. Nincs benne logika, és nem tudtam megérteni, hogyan élhetnek ilyen káoszban az emberek?
Végül valaki más segítségével valahogy sikerült megtalálnom a megfelelő házat, és már a zárt ajtónál álltam, azon gondolkodva, hogy ez a teljesen ismeretlen ember találkozik velem? ..
Hasonlóképpen sok idegennel találkoztam, számomra ismeretlen, és ez mindig eleinte sok ideges feszültséget igényelt. Soha nem éreztem magam kényelmesen behatolni valaki magánéletébe, ezért minden ilyen „utazás” számomra mindig kissé őrültnek tűnt. És azt is tökéletesen megértettem, hogy mennyire vadul hangzott el azok számára, akik szó szerint csak elvesztették kedvesét, és egy kislány hirtelen megszállta életét, és kijelentette, hogy segíthetek nekik beszélgetni elhunyt feleségükkel, nővéreikkel, fia, anya, apa ... egyetértenek - teljesen és abnormálisan hangzott nekik! És őszintén szólva, még mindig nem értem, miért hallgattak ezek az emberek engem ?!

Ez a megfoghatatlanul ismerős „synchrophasotron” szó! Emlékeztessen arra, hogyan esett egy egyszerű laikus fülébe a Szovjetunióban? Milyen filmek voltak, vagy egy népszerű dal, valami volt, biztosan emlékszem! Vagy csak egy ki nem mondható szó analógja volt?

És emlékezzünk vissza, mi ez és hogyan jött létre ...

1957-ben a Szovjetunió két irányban forradalmian új tudományos áttörést hajtott végre: az első mesterséges Föld műholdat októberben indították el, és néhány hónappal korábban, márciusban, a legendás synchrophasotron, egy óriási berendezés a mikrovilág tanulmányozására, Dubnában kezdett dolgozni. Ez a két esemény megrázta az egész világot, és a „műholdas” és a „szinkrofaszotron” szavak határozottan beléptek az életünkbe.

A synchrophasotron egy töltött részecskegyorsító. A bennük lévő részecskék nagy sebességgel gyorsulnak fel, és ezért nagy energiává. Más atomrészecskékkel való ütközésük eredményeként megítéljük az anyag szerkezetét és tulajdonságait. Az ütközések valószínűségét a gyorsított részecskenyaláb intenzitása határozza meg, azaz a benne lévő részecskék száma, tehát az intenzitás az energiával együtt a gyorsító fontos paramétere.

A gyorsítók hatalmas méretűek, és nem véletlen, hogy Vladimir Kartsev az atomkori piramisoknak nevezte őket, amelyek alapján az leszármazottak megítélik technológiánk szintjét.

A gyorsítók építése előtt a kozmikus sugarak voltak az egyetlen nagy energiájú részecskeforrás. Ezek elsősorban protonok, amelyek több GeV nagyságrendű energiával rendelkeznek, szabadon jönnek az űrből, és másodlagos részecskék, amelyek akkor lépnek fel, amikor kölcsönhatásba lépnek a légkörrel. De a kozmikus sugarak áramlása kaotikus és alacsony intenzitással rendelkezik, így az idő múlásával a laboratóriumi kutatásokhoz speciális létesítményeket - gyorsítókat, nagy energiájú és nagyobb intenzitású részecskék sugárzású sugárzásával kezdett el létrehozni.

Az összes gyorsító munkája közismert tényen alapszik: a töltött részecske felgyorsítja az elektromos mezőt. Ugyanakkor lehetetlen nagyon nagy energiájú részecskéket előállítani, ha csak egyszer gyorsítják fel őket két elektróda között, mivel ehhez hatalmas feszültséget kell alkalmazni rájuk, ami technikailag lehetetlen. Ezért a nagy energiájú részecskéket az elektródok közötti ismételt átvezetés útján nyerik.

Gyorsítókat, amelyekben egy részecske áthalad egymást követő gyorsulási réseken, lineárisnak nevezzük. A gyorsítók kifejlesztése velük kezdődött, de a részecskeenergia növelésének követelménye szinte irreálisan hosszú telepítéseket eredményezett.

1929-ben az E. Lawrence amerikai tudós egy olyan gyorsító tervezését javasolta, amelyben a részecske spirálisan mozog, és ugyanazt a rést két elektróda között áthaladja. A részecske pályája egy egyenletes mágneses teret hajlít és elcsavar a pálya síkjára merőlegesen. A gyorsítót ciklotronnak nevezték. 1930-1931-ben Lawrence és kollégái építették az első ciklotront a Kaliforniai Egyetemen (USA). A találmányért 1939-ben Nobel-díjat kapott.

Egy ciklotronban az egységes mágneses mező nagy elektromágnest hoz létre, és két D alakú üreges elektróda között elektromos mező jön létre (tehát a neve „duantok”). Az elektródok váltakozó feszültséget adnak, amely megváltoztatja a polaritást, amikor egy részecske fél fordul. Emiatt az elektromos mező mindig felgyorsítja a részecskéket. Ez az ötlet nem valósulhatna meg, ha a különböző energiájú részecskék eltérő forradalmi periódusokkal rendelkeznek. Szerencsére, bár a sebesség növekszik az energia növekedésével, a fordulat időszaka állandó marad, mivel a pálya átmérője ugyanabban a tekintetben növekszik. A ciklotronnak ez a tulajdonsága teszi lehetővé az elektromos mező állandó frekvenciájának használatát a gyorsuláshoz.

Hamarosan elkezdték a ciklotronok létrehozását más kutatólaboratóriumokban.

Synchrophasotron épület az 1950-es években

1938 márciusában kormányzati szinten bejelentették a Szovjetunióban a komoly gyorsítóbázissal kapcsolatos igényt. A Leningrád Fizikai és Technológiai Intézet (LFTI) kutatói csoportja, az A.F. Ioffe a Szovjetunió Népi Biztosai Tanácsának elnökével, V.M. Molotov levélben, amelyben javasolja az atommag szerkezetének kutatására szolgáló műszaki bázis létrehozását. Az atommag szerkezetével kapcsolatos kérdések a természettudomány egyik központi problémájává váltak, és a Szovjetunió elmaradt megoldásukban. Tehát, ha Amerikában legalább öt ciklotron létezett, akkor a Szovjetunióban nem volt egy (a Tudományos Akadémia Rádium Intézetének (RIAN) 1937-ben indított egyetlen ciklotrona gyakorlatilag nem működött a tervezési hibák miatt). A Molotovhoz intézett fellebbezésben szerepelt az LFTI ciklotron építésének 1939. január 1-jéig történő befejezéséhez szükséges feltételek megteremtésének kérése. Az 1937-ben kezdődött létrehozásával kapcsolatos munkát az osztályközi következetlenségek és a finanszírozás megszűnése miatt felfüggesztették.

Valójában, a levél írásakor az ország kormányzati körében nyilvánvalóan félreértették az atomfizika területén végzett kutatások relevanciáját. M.G. emlékezete szerint Meshcheryakova 1938-ban még a kérdés merült fel a Rádium Intézet felszámolásáról, amely egyes vélemények szerint urán és torium haszontalan kutatásával foglalkozott, miközben az ország a széntermelés és az acéltermelés növelésére törekedett.

A Molotovnak küldött levél hatályba lépett, és már 1938 júniusában a Szovjetunió Tudományos Akadémia bizottsága vezette P.L. Kapitsa, a kormány kérésére, arra a következtetésre jutott, hogy a LIPT ciklotront 10–20 MeV feszültséggel kell felépíteni, a gyorsított részecskék típusától függően, és a RIAN ciklotront javítani kell.

1938 novemberében az S.I. Vavilov a Tudományos Akadémia Elnökségéhez benyújtott fellebbezésében javasolta az LFTI ciklotron Moszkvában való felépítését és az I.V. Kurchatov, aki részt vett annak létrehozásában. Szergej Ivanovics azt akarta, hogy az atommag tanulmányozásának központi laboratóriuma ugyanabban a helyen legyen, mint a Tudományos Akadémia, azaz Moszkva. A leningrádi fizikai műszaki intézetben azonban nem támogatták. A vita 1939 végén ért véget, amikor A.F. Joffe három ciklotron létrehozását javasolta egyszerre. 1940. július 30-án, a Szovjetunió Tudományos Akadémia Elnökségének ülésén úgy döntöttek, hogy utasítják a RIAN-t arra, hogy szerelje fel a jelenlegi ciklotront az idei évben, az LPI-t, hogy készítsék el az új, hatalmas ciklotron felépítéséhez szükséges anyagokat október 15-ig, és az LFTI, hogy fejezze be a ciklotron építését 1941 első negyedévében.

Ezzel a döntéssel kapcsolatban létrehozták az úgynevezett ciklotron brigádot az LPI-n, amelyen Vladimir Iosifovich Veksler, Szergej Nikolaevich Vernov, Pavel Alekseevich Cherenkov, Leonid Vasilyevich Groshev és Evgeny Lvovich Feinberg állt. 1940. szeptember 26-án a Fizikai és Matematikai Tudományok Tanszékének (OFMN) irodája információkat hallott meg V.I. Veksler a ciklotron tervezési megbízásáról, jóváhagyta annak főbb jellemzőit és becsléseit az építkezéshez. A ciklotront úgy tervezték, hogy a deuteronokat 50 MeV energiáig gyorsítsa fel. Az LPI építését 1941-ben tervezte megkezdeni, 1943-ban pedig üzembe helyezni. A terveket elrontotta a háború.

Az atombomba létrehozásának sürgős szükségessége arra késztette a Szovjetuniót, hogy mozgósítsa erőfeszítéseit a mikrovilág tanulmányozása érdekében. Egymás után két ciklotron épült a moszkvai 2. laboratóriumban (1944, 1946); Leningrádban a blokád feloldása után a RIAN és az LFTI ciklotronokat helyreállították (1946).

Bár a Fianovsky ciklotron projektjét a háború előtt jóváhagyták, egyértelművé vált, hogy Lawrence terve kimerült, mivel a gyorsított protonok energiája nem haladhatja meg a 20 MeV-ot. Ezzel az energiával kezd a részecske tömegének növekedése a fénysebességgel összehasonlítható sebességgel befolyásolni, ami Einstein relativitáselméletéből következik

A tömeg növekedése miatt megsérül a rezonancia a részecske gyorsulási résen történő áthaladása és az elektromos mező megfelelő fázisa között, ami gátláshoz vezet.

Meg kell jegyezni, hogy a ciklotron csak nehéz részecskék (protonok, ionok) felgyorsítására szolgál. Ennek oka az a tény, hogy a túl kicsi nyugalmi tömeg miatt az elektron még 1–3 MeV energiákon is elérheti a fénysebességhez közeli sebességet, amelynek eredményeként tömege észrevehetően növekszik, és a részecske gyorsan rezonanciát mutat.

Az első ciklikus elektrongyorsító volt a betatron, amelyet Kerst 1940-ben épített a Wideroe ötlete alapján. A betatron a Faraday-törvényen alapul, amely szerint egy mágneses fluxus behatolásakor egy zárt körbe elektromotoros erő lép fel ebben az áramkörben. A betatron zárt hurka egy részecskeáram, amely egy gyűrű alakú pályán mozog egy állandó sugárú vákuumkamrában, fokozatosan növekvő mágneses mezőben. Amikor a pályán belüli mágneses fluxus növekszik, olyan elektromotoros erő lép fel, amelynek tangenciális komponense felgyorsítja az elektronokat. Egy bétatronban, mint egy ciklotronban, korlátozás van a nagyon magas energiatartalmú részecskék előállítására. Ennek oka az a tény, hogy az elektrodinamikai törvények szerint a körkörös pályán mozgó elektronok olyan elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, amelyek relativista sebességgel sok energiát hordoznak. E veszteségek kompenzálása érdekében jelentősen meg kell növelni a mágnesmag méretét, amelynek gyakorlati határa van.

Így az 1940-es évek elejére kimerültek a protonok és az elektronok nagyobb energiájának elérésének lehetőségei. A mikrovilág további tanulmányozásához a gyorsított részecskék energiáját meg kellett növelni, tehát sürgős volt a gyorsítás új módszereinek felkutatása.

1944 februárjában V.I. Wexler azt a forradalmi ötletet terjesztette elő, hogy hogyan lehet legyőzni a ciklotron és a betatron energiagátját. Annyira egyszerű volt, hogy furcsának tűnt, miért nem jöttek hozzá korábban. Az ötlet az volt, hogy rezonáns gyorsulással a részecskék frekvenciájának és a gyorsulási mezőnek folyamatosan egybe kell esnie, vagyis szinkronnak kell lennie. A nehéz relativista részecskék szinkronizálására szolgáló ciklotronban történő gyorsításakor javasolták a gyorsító elektromos mező frekvenciájának megváltoztatását egy bizonyos törvénynek megfelelően (a továbbiakban egy ilyen gyorsítót szinkrociklotronnak nevezzük).

A relativista elektronok felgyorsításához gyorsítót javasoltak, amelyet később szinkrotronnak hívtak. Ebben a gyorsulást állandó frekvenciájú váltakozó elektromos mező hajtja végre, a szinkronizmust pedig egy mágneses mező biztosítja, amely egy bizonyos törvény szerint változik, és amely a részecskéket állandó sugarakon tartja.

Gyakorlati szempontból elméletileg meg kellett ellenőrizni, hogy a javasolt gyorsítási folyamatok stabilak-e, vagyis a rezonanciától való kis eltéréssel a részecskék fázist automatikusan végrehajtják. Az E.L. a ciklotron dandár elméleti fizikusa Feinberg felhívta Veksler figyelmét erre, és maga matematikailag szigorúan bizonyította a folyamatok stabilitását. Ezért hívták Wexler ötletét az "automatikus szakaszolás elvének".

A döntés megvitatására a Lebedev Fizikai Intézetben szemináriumot tartottak, amelyen Wexler bevezető jelentést készített, Feinberg pedig a fenntarthatóságról szóló jelentést. A munkát jóváhagyták, és ugyanebben az 1944-ben a „A Szovjetunió Tudományos Akadémia jelentései” folyóirat két cikket tett közzé a gyorsítás új módszereiről (az első cikk több frekvencián alapuló gyorsítóval foglalkozott, amelyet később mikrotronnak hívtak). A szerzőjük csak Wexler volt, és Feinberg nevét egyáltalán nem említették. Nagyon hamar Feinberg szerepet játszik az automatikus szakaszolás elvének felfedezésében, és érdemtelen módon feledésbe vették.

Egy évvel később, az automata szakaszolás elvét függetlenül fedezte fel E. McMillan amerikai fizikus, ám Wexler továbbra is prioritást élvez.

Meg kell jegyezni, hogy az új elven alapuló gyorsítókban kifejezetten megjelenik a „karszabály” - az energiagyarapodás a felgyorsult részecskék sugárzásának intenzitásának csökkenésével járt, amely ezen részecskék ciklikus gyorsulásával jár, ellentétben a ciklotronok és a bétatronok egyenletes gyorsulásával. Erre a kellemetlen pillanatra azonnal rámutattak a Fizikai és Matematikai Tudományok Tanszékének 1945. február 20-án tartott ülésén, de aztán mindenki egyhangúlag arra a következtetésre jutott, hogy ez a körülmény semmiképpen sem akadályozhatja a projekt végrehajtását. Bár egyébként az intenzitásért folytatott küzdelem később folyamatosan bosszantotta a „gyorsítókat”.

Ugyanezen ülésen, a Szovjetunió Tudományos Akadémia elnökének javaslata alapján, S.I. Vavilov, úgy döntött, hogy azonnal kétféle gyorsítót épít, amelyet a Wexler javasolt. 1946. február 19-én a Szovjetunió Népi Biztosai Tanácsának Különbizottsága utasította az illetékes bizottságot projektek kidolgozására, a kapacitás, a gyártási idõ és az építkezés helyének feltüntetésével. (Megtagadták a ciklotron létrehozását az LPI-n.)

Ennek eredményeként 1946. augusztus 13-án a Szovjetunió Minisztertanácsa két határozatot fogadott el, amelyet a Szovjetunió Minisztertanácsa elnöke írt alá. Sztálin és a Szovjetunió Minisztertanácsának ügyvezető igazgatója, a Ya.E. Csádjev, egy 250 MeV deuteron energiájú szinkronciklotron és 1 GeV energiájú szinkrotron létrehozására. A gyorsító energiáját elsősorban az USA és a Szovjetunió közötti politikai konfrontáció diktálta. Az Egyesült Államokban már létrehoztak egy szinkronciklotront, amelynek deuteron energiája körülbelül 190 MeV volt, és elkezdték a szinkrotron létrehozását 250–300 MeV energiával. A háztartási energiagyorsítóknak meg kellett volna haladniuk az amerikaiakat.

A szinkrociklotronnal reményeket támasztottak fel új elemek felfedezésére, az atomenergia olyan forrásokból történő előállításának új módjaira, amelyek olcsóbbak, mint az urán. A szinkrotron használatával mesonok mesterséges előállítását tervezték, amelyek - amint a szovjet fizikusok abban az időben feltételezték - nukleáris hasadást okozhatnak.

Mindkét határozatot „Szigorúan titkos (speciális mappa)” címen adták ki, mivel a gyorsítók építése az atombomba projekt része volt. Segítségükkel abban a reményben voltak, hogy megkapják a bomba kiszámításához szükséges nukleáris erők pontos elméletét, amelyet akkoriban csak egy nagyjából megközelítő modell segítségével állítottak elő. Igaz, hogy minden nem volt olyan egyszerű, mint amire eredetileg gondoltak, és meg kell jegyezni, hogy ilyen elméletet a mai napig nem hoztak létre.

A határozatok meghatározták a gyorsítók építkezését: a szinkrotron - Moszkvában, a Kaluga autópályán (ma Leninsky prospekt), a Lebedev Fizikai Intézet területén; synchrocyclotron - az Ivankovskaya vízerőmű területén, Moszkvától 125 kilométerre északra (abban az időben a Kalinini régió). Kezdetben mindkét gyorsító létrehozását a LPI-re bízták. V. I.-t nevezték ki a szinkrotron munkavezetőjévé Wexler, és a szinkrociklotron szerint - D.V. Skobeltsyn.

Balra - műszaki tudományok doktora, L.P. professzor Zinovjev (1912–1998), jobb oldalon - a Szovjetunió Tudományos Akadémia akadémikusa, V.I. Wexler (1907–1966) a szinkrofoszotron létrehozása során

Hat hónappal később a nukleáris projekt vezetője I.V. Kurchatov, aki elégedetlen volt a menyasszonyi szinkrociklotronon végzett munka előrehaladásával, ezt a témát a 2. laboratóriumba helyezte. Kinevezte M.G. Mescheryakova, mivel megszabadultak a leningrádi radium intézetben végzett munkájától. Meshcheryakov irányítása alatt elkészült a 2. sz. Laboratóriumban egy szinkrociklotron modell, amely már kísérletileg igazolta az automatikus szakaszolás elvét. 1947-ben megkezdték a gyorsító építését a Kalinin régióban.

1949. december 14-én M.G. A Meshcheryakova szinkrociklotront sikeresen elindították az ütemezés szerint, és a Szovjetunióban az első ilyen típusú gyorsító lett, leállítva egy 1946-ban Berkeley-ben (USA) létrehozott hasonló gyorsítógép energiáját. Rekord maradt 1953-ig.

A szinkronciklotronon alapuló laboratóriumot kezdetben a titoktartás érdekében a Szovjetunió Tudományos Akadémia (GTL) hidrotechnikai laboratóriumának nevezték, és a 2. laboratórium fióktelepévé vált. 1953-ban a Szovjetunió Tudományos Akadémia (INP) független Nukleáris Probléma Intézetévé alakították, amelyet az MG vezet. Meshcheryakov.

Az ukrán Tudományos Akadémia akadémikusa, A.I. Leipunsky (1907–1972) az autofázistás elve alapján javaslatot tett egy késõbbi, szinkrofoszotronnak nevezett gyorsító tervezésére (fotó: „Tudomány és élet”)
A szinkrotron létrehozása számos okból meghiúsult. Először, előre nem látható nehézségek miatt, két alacsonyabb energiájú - 30 és 250 MeV - szinkrotronokat kellett felépíteni. Az LPI területén helyezkedtek el, és úgy döntöttek, hogy Moszkván kívül építenek egy 1 GeV szinkrotronot. 1948 júniusában helyet kapott neki néhány kilométerre a Kalinini régióban épülő szinkronciklotrontól, de ott sem építették, mert az ukrán Tudományos Akadémia akadémikusa, Alexander Ilyich Leipunsky javasolta a gyorsítót. A következőképpen történt.

1946-ban A.I. Az autofázisos működés elve alapján Leipunsky egy olyan gyorsító létrehozásának lehetőségét javasolta, amelyben a szinkrotron és a szinkrociklotron tulajdonságai kombinálódnak. Ezt követően Wexler az ilyen típusú gyorsítót szinkrofaszotronnak nevezi. A név egyértelművé válik, ha figyelembe vesszük, hogy a szinkronciklotront először fázisnak hívták, és a szinkrotronnal együtt szinkronfoszotront kapnak. Ebben a kontroll mágneses mező változásainak eredményeként a részecskék a gyűrű mentén mozognak, mint egy szinkrotronban, és a gyorsulás nagyfrekvenciás elektromos mezőt eredményez, amelynek frekvenciája az idő függvényében változik, mint a szinkronciklotronban. Ez lehetővé tette a gyorsított protonok energiájának szignifikáns növelését a szinkrociklotronhoz képest. A szinkrofoszotronban a protonokat előre gyorsítják egy lineáris gyorsító - injektorban. A mágneses mező hatására a főkamrába bevitt részecskék körbekezdenek. Ezt a módot bétatronnak hívják. Ezután bekapcsolják a nagyfrekvenciás gyorsító feszültséget az elektródokon, amelyek két átmérővel szemben egyenes vonalú résekbe vannak helyezve.

Az autofázisosítás elvén alapuló mindhárom gyorsító típus közül a szinkrofoszotron technikailag a legösszetettebb, majd sokan kételkedtek a létrehozásának lehetőségében. Leipunsky azonban, bízva abban, hogy minden rendben lesz, bátran vállalta ötlete megvalósítását.

1947-ben az Obninskoye állomás (jelenleg Obninsk városa) közelében lévő "B" laboratóriumban egy saját gyorsítócsoport kezdett vezetni a gyorsító fejlesztését. A szinkrofoszotron első teoretikusai Yu.A. Krutkov, O.D. Kazachkovsky és L.L. Sabsovich. 1948 februárjában a gyorsítókról zárt konferenciát tartottak, amelyen a miniszterek mellett A.L. Mints, az akkoriban ismert rádiómérnöki szakember, valamint a leningrádi Electrosila és a transzformátorüzemek főmérnökei. Mindannyian azt mondták, hogy Leipunsky által javasolt gyorsítót lehet készíteni. A bátorító első elméleti eredmények és a vezető gyárak mérnökeinek támogatása lehetővé tette egy, az 1,3–1,5 GeV közötti protonenergia nagy gyorsítójának specifikus műszaki projektjének kidolgozását, és kísérleti munka indítását, amely megerősítette Leipunsky ötletének érvényességét. 1948 decemberére elkészült a gázpedál műszaki terve, és 1949 márciusáig Leipunsky előterjesztette a 10 GeV szinkrofoszotron előzetes tervét.

És 1949-ben, a munka közepén, hirtelen a kormány úgy határozott, hogy a szinkrofoszotronon végzett munkát átadja az LPI-nek. Minek? Miért? Végül is a Lebedev Fizikai Intézet már létrehoz egy 1 GeV szinkrotronot! Igen, a helyzet az, hogy mindkét projekt, mind az 1.5 GeV szinkrofoszotron, mind az 1 GeV szinkrotron túl drágák, és felmerült a kérdés a célszerűségükről. Végül engedélyezték a Lebedev Fizikai Intézet egyik különleges ülésén, ahol az ország vezető fizikusai gyűltek össze. Szükségtelennek találták az 1 GeV szinkrotron felépítését, mivel nem volt nagy érdeklődés az elektrongyorsítás iránt. Ennek a pozíciónak a fő ellenzője M.A. Markov. Fő érve az volt, hogy a protonok és a nukleáris erők tanulmányozása sokkal hatékonyabb a már jól megvizsgált elektromágneses kölcsönhatások segítségével. Nem tudta megvédeni álláspontját, és a pozitív döntés a Leipunsky projekt mellett állt.

Így néz ki a 10 GeV szinkrofoszotron Dubnában

Összeomlott a Wexler ápolt álma, hogy építsen a legnagyobb gázpedált. Mivel nem akarta megbirkózni a helyzettel, ő, S.I. támogatásával Vavilova és D.V. Skobeltsyna javaslatot tett egy 1,5 GeV-os szinkrofoszotron építésének elhagyására és a 10 GV-nál jobbra épülő gyorsító tervezésére, korábban az A.I megbízásából. Leipunsky. A kormány elfogadta ezt a javaslatot, mivel 1948 áprilisában ismertté vált a Kaliforniai Egyetemen a 6–7 GeV szinkrofoszotron projektről, és legalább egy időre akart lenni az Egyesült Államok előtt.

1949. május 2-án a Szovjetunió Minisztertanácsának rendeletét kiadták egy 7–10 GeV energiájú szinkrofoszotron létrehozásáról a korábban a szinkrotron számára fenntartott területen. A témát a Lebedev Fizikai Intézetbe továbbították, és V.I. Wexler, bár Leipunsky ügyei meglehetősen sikeresen mentek.

Ez elsősorban azzal magyarázható, hogy Wexlert az automata szakaszolás elvének szerzőjének tekintik, és kortársainak emlékezete szerint L. P. nagyon kedvelt neki. Berija. Másodszor, S. I. Vavilov abban az időben nemcsak a Lebedev Fizikai Intézet igazgatója volt, hanem a Szovjetunió Tudományos Akadémia elnöke is. Leipunskynak felajánlották, hogy Veksler helyettesévé váljon, de nem volt hajlandó részt venni a szinkrofoszotron létrehozásában. A Leipunsky O.D. helyettes szerint Kazachkovszkij: "egyértelmű volt, hogy az azonos denben lévő két medve nem fog átjutni." Ezt követően A.I. Leipunsky és O.D. Kazachkovsky a reaktorok vezető szakértőjévé vált, és 1960-ban Lenin-díjjal jutalmazták.

Az állásfoglalás tartalmazott egy záradékot a gyorsító fejlesztésében részt vevő „B” laboratóriumi alkalmazottak FIAN-hez történő átadásáról a megfelelő berendezések átadásával. És az átvitel az volt, hogy: a „B” laboratóriumban végzett munkát addigra a modell és a fő döntések megalapozottságának szakaszába vitték.

Nem mindenki lelkesen fogadta el a Lebedev Fizikai Intézetbe való áttérést, mivel könnyű és érdekes volt Leipunskyval dolgozni: nemcsak kiváló tudományos tanácsadó, hanem csodálatos ember is. Az átadás megtagadása azonban szinte lehetetlen: abban a szigorú időben az elutasítás a bíróságot és a táborokat fenyegette.

A „B” laboratóriumból áthelyezett csoportba Leonid Petrovich Zinoviev mérnök került. Akárcsak a gyorsítócsoport tagjaihoz hasonlóan, a lipcsei laboratóriumban először a jövőbeli gyorsító modelljéhez szükséges egyes alkatrészek fejlesztésén dolgozott, különös tekintettel az ionforrásra és a nagyfeszültségű impulzus áramkörökre az injektor táplálására. Leipunsky azonnal felhívta a figyelmet egy hozzáértő és kreatív mérnökre. Vezetésére Zinovjev volt az első, aki olyan kísérleti rendszer létrehozásában vett részt, amelyben a protongyorsulás teljes folyamata modellezhető volt. Akkor senki sem tudhatta volna elképzelni, hogy Zinovjev, aki az egyik úttörővé vált a szinkrofoszotron ötletének megvalósításában, az egyetlen személy, aki átmegy annak létrehozásának és fejlesztésének minden szakaszában. És nem csak átadni, hanem vezetni is fogja őket.

A „B” laboratóriumban kapott elméleti és kísérleti eredményeket a Lebedev Fizikai Intézetben felhasználták egy 10 GeV szinkrofoszotron tervezéséhez. A gázpedál energiájának ezen értékre történő növelése azonban jelentős javításokat igényelt. Alkotásának nehézségeit nagymértékben súlyosbította az a tény, hogy akkoriban nem volt tapasztalat ilyen nagy létesítmények építésében az egész világon.

Teoretikusok irányítása alatt M.S. Rabinovich és A.A. Kolomensky a Lebedev Fizikai Intézetben fizikailag igazolta a műszaki projektet. A szinkrofaszotron fő alkotóelemeit a Tudományos Akadémia Moszkvai Rádiótechnikai Intézete és a Leningrádi Kutatóintézet fejlesztették ki, igazgatóik, A.L. Mints és E.G. Szúnyog.

A szükséges tapasztalatok megszerzése érdekében úgy döntöttek, hogy 180 MeV szinkronfázisú modellt készítenek. A Lebedev Fizikai Intézet területén található egy speciális épületben, amelyet titoktartási okokból a 2. számú raktárnak hívtak. 1951 elején Veksler Zinovjevnek a modell összes munkáját megbízta, beleértve a felszerelést, az üzembe helyezést és az átfogó üzembe helyezést.

A Fianovskaya modell semmiképpen sem volt csecsemő - a 4 méteres átmérőjű mágnese 290 tonna volt. Ezt követően Zinovjev emlékeztetett arra, hogy amikor az első számításoknak megfelelően összeállították a modellt, és megpróbálták elindítani, először semmi nem működött. A modell bevezetése előtt sok váratlan technikai nehézséget kellett legyőznem. Amikor ez történt 1953-ban, Wexler azt mondta: „Nos, ennyi! Ivankovszkij szinkrofaszotron működni fog! ” Körülbelül egy nagy, 10 GeV-os szinkrofoszotronról volt szó, amelyet 1951-ben már elkezdtek építeni a Kalinin régióban. Az építkezést a TDS-533 kódszámú szervezet hajtotta végre (533 Építési Műszaki Igazgatóság).

Röviddel a modell megjelenése előtt egy amerikai magazin hirtelen beszámolt a gyorsító mágneses rendszerének új kialakításáról, az úgynevezett kemény fókuszálásról. Ezt váltakozó szakaszok sorozatában hajtják végre, a mágneses mező ellentétes irányú gradienseivel. Ez jelentősen csökkenti a gyorsított részecskék lengésének amplitúdóját, ami viszont jelentősen csökkenti a vákuumkamra keresztmetszetét. Ennek eredményeként nagy mennyiségű vas takarít meg, ami mágnes felépítéséhez szükséges. Például a Genfben lévő 30 GeV-os gyorsítógép, amely merev fókuszáláson alapszik, háromszor nagyobb energiával és kerülettel jár, mint a Dubna szinkrofoszotron, és mágnese tízszer könnyebb.

A kemény fókuszú mágnesek kialakítását Courant, Livingston és Snyder amerikai tudósok javasolták és fejlesztették ki 1952-ben. Néhány évvel ezelőtt feljöttek ugyanaz a dolog, de Christofilos-t nem tették közzé.

Zinovjev azonnal értékelte az amerikaiak felfedezését és javasolta a Dubna szinkrofoszotron áttervezését. De ehhez időt kellene feladnom. Wexler azt mondta: "Nem, legalább egy napig, de az amerikaiak előtt kell lennünk." Valószínűleg a hidegháború körülményei között igaza volt - "nem cserélnek lovakat az átkeléskor". És egy korábban kidolgozott projekt szerint folytattak egy nagy gyorsítót. 1953-ban az építés alatt álló szinkrofoszotron alapján létrehozták a Szovjetunió Tudományos Akadémia (EFLAN) Elektrofizikai Laboratóriumát. Az igazgatót V. I.-nek nevezték ki Wexler.

1956-ban az INP és az EFLAN képezték a létrehozott Közös Nukleáris Kutató Intézet (JINR) alapját. Helyét Dubna városának nevezték el. Addigra a proton energiája a szinkrociklotronon 680 MeV volt, és befejeződött a szinkrofoszotron felépítése. A JINR kialakításának első napjaitól kezdve a szinkrofoszotron épület stilizált rajza (szerző: V. P. Bochkarev) lett hivatalos szimbóluma.

A modell számos probléma megoldásában segített a 10 GeV gyorsító számára, azonban a csomópontok kialakítása jelentős változásokon ment keresztül a nagyméretű különbség miatt. A szinkrofoszotron elektromágnes átlagos átmérője 60 méter volt, súlya 36 ezer tonna (paraméterei szerint továbbra is a Guinness-i rekordok könyvében). Új komplex mérnöki problémák egész sora merült fel, amelyeket a csapat sikeresen megoldott.

Végül minden készen állt a gázpedál integrált elindítására. Wexler megbízásából L.P. vezette. Zinovjev. A munka 1956. december végén kezdődött, a helyzet feszült volt, és Vladimir Iosifovich nem bánta sem magát, sem a személyzetet. Gyakran táborhelyen maradtak a telepítés hatalmas konzolszobájában. A.A. emlékezete szerint Kolomensky, akkoriban kimeríthetetlen energiájának nagy részében, Wexler külső szervezetek segítségének „kizsákmányolására” és gyakorlati javaslatok végrehajtására költött, nagyrészt Zinovjevtől. Wexler nagyra értékelte kísérleti intuícióját, amely döntő szerepet játszott az óriási gázpedál elindításában.

Nagyon hosszú ideig nem tudtak bejutni egy beetatron rendszerbe, amelynek nélkül az indítás lehetetlen. És Zinovjev volt az, aki egy döntő pillanatban megértette, mit kell tenni, hogy az élet belélegezzék a szinkrofaszotronba. A két hétig mindenki örömére elkészített kísérlet végül sikert koronázott. 1957. március 15-én megkezdte a dubna szinkrofaszotron működését, ahogyan a Pravda újság 1957. április 11-én jelentette az egész világnak (Veksler V. I. cikke). Érdekes módon ez a hír csak akkor jelent meg, amikor a bevezetés napjától fokozatosan emelkedett gyorsítóenergia meghaladta a Berkeley-ben az akkor vezető amerikai szinkrofoszotron 6,3 GeV-os energiáját. "8,3 milliárd elektronvolta van!" - jelentette be az újság, amely bejelentette, hogy rekordgyorsítót hoztak létre a Szovjetunióban. Wexler ápolott álma valóra vált!

Április 16-án a protonenergia elérte a 10 GeV tervezési értéket, de a gyorsítót csak néhány hónappal később üzembe helyezték, mivel még mindig megoldatlan technikai problémák voltak. Ennek ellenére a legfontosabb mögött volt - a szinkrofoszotron elkezdett működni.

Wexler erről a Közös Intézet tudományos tanácsának második ülésén, 1957 májusában számolt be. Aztán az intézet igazgatója, D.I. Blokhintsev megjegyezte, hogy egyrészt a szinkrofaszotron modellt másfél évben hozták létre, míg Amerikában kb. Két év telt el. Másodszor, magát a szinkrofaszotront három hónapon belül üzembe helyezték, az ütemterv betartásával, bár eleinte reálisnak tűnt. A szinkrofoszotron elindítása hozta Dubnának első világhírét.

Az intézet tudományos tanácsának harmadik ülésén az Tudományos Akadémia megfelelő tagja V.P. Dzhelepov megjegyezte, hogy "Zinovjev minden tekintetben az indítás lelke volt, és óriási energiával és erőfeszítéssel járult hozzá ehhez a kérdéshez, nevezetesen a gép üzembe helyezése során végzett kreatív erőfeszítésekhez." A. D.I. Blokhintsev hozzátette: "Zinovjev valóban elviselte a komplex kiigazítás hatalmas munkáját".

Több ezer ember vett részt a szinkrofaszotron létrehozásában, de Leonid Petrovics Zinovjev különleges szerepet játszott ebben. Wexler így írta: „A szinkrofoszotron elindításának sikere és annak lehetősége, hogy a fizikai munka széles fronton megkezdődjön, nagyrészt az L.P. részvételével jár. Zinovjev. "

Zinovjev a gázpedál indítása után visszatér a Lebedev Fizikai Intézetbe. Veksler azonban sürgette őt, hogy maradjon, mert azt hitte, hogy többé nem ruházhatja el a szinkrofoszotron vezetését senki másnak. Zinovjev egyetértett és több mint harminc éve vezette a gázpedált. Vezetése alatt és közvetlen részvételével a gázpedált folyamatosan fejlesztették. Zinovjev imádta a szinkrofaszotront, és nagyon finoman érezte ennek a vas óriásnak a lélegzetét. Elmondása szerint nem volt egyetlen, még a legkisebb rész sem a gázpedálon, amelyet nem érintne, és amelynek célja nem lenne ismert.

1957 októberében, a Kurchatov Intézet tudományos tanácsának kibővített ülésén, amelynek elnöke maga Igor Vasziljevics, különféle szervezetekből tizenhét embert jelöltek ki a szinkrofaszotron létrehozásában a Lenin-díjra, amely a Szovjetunió akkoriban legrangosabb volt. De a feltételek szerint a díjazottak száma nem haladhatja meg a tizenkét embert. 1959 áprilisában a díjat a JINR Nagy Energia Laboratórium igazgatója, V.I. nyerte el. Veksler, ugyanazon laboratórium osztályvezetője L.P. Zinovjev, a Szovjetunió Minisztertanácsa Atomenergia-felhasználási Főigazgatóságának helyettese, D.V. Efremov, a Leningrádi Kutatóintézet igazgatója, az E.G. Komar és alkalmazottai N. A. Monoszon, A. M. Stolov, a Szovjetunió Tudományos Akadémia Moszkvai Rádiótechnikai Intézetének igazgatója, A.L. Pénzverdék, ugyanazon intézet alkalmazottai Vodopyanov, S.M. Rubchinsky, a Lebedev Fizikai Intézet munkatársai. Kolomensky, V.A. Petukhov, M.S. Rabinovich. Veksler és Zinovjev Dubna tiszteletbeli polgáraivá váltak.

A szinkrofoszotron negyvenöt évig maradt szolgálatában. Ez idő alatt számos felfedezés történt rajta. 1960-ban a szinkrofoszotron modellt elektrongyorsítóvá alakították át, még mindig működik a Lebedev Fizikai Intézetben.

forrás

Irodalom:
Kolomensky A.A., Lebedev A.N. Ciklikus gyorsítók elmélete. - M., 1962.
Komar E. G. A töltött részecskék gyorsítói. - M., 1964.
Livingood J. A ciklikus gyorsítók működési elvei - M., 1963.
Oganesyan Yu. A ciklotron létrehozásának módja / Science and Life, 1980, 4. szám, p. 73.
Hill R. A részecskék nyomában - M., 1963.

http://elementy.ru/lib/430461?page_design\u003dprint

http://www.afizika.ru/zanimatelniestati/172-ktopridumalsihrofazatron

http://theor.jinr.ru/~spin2012/talks/plenary/Kekelidze.pdf

http://fodeka.ru/blog/?p\u003d1099

http://www.larisa-zinovyeva.com

És itt emlékeztetek néhány beállítást: például, és hogy néz ki. Emlékezz, mi ez. Vagy talán nem tudod? vagy mi van Az eredeti cikk az oldalon található InfoGlaz.rf Link a cikkhez, amelyen a példány készült -

A brit parlamenti képviselőknek mindössze 15 percbe telt a szinkrofoszotron felépítéséhez szükséges, egymilliárd font fontnyi állami beruházás kérdésének megoldása. Ezt követően - egy órán át erőteljesen megvitatták a kávé költségét, nem kevésbé, a parlamenti büfében. És mégis úgy döntöttek: 15% -kal csökkentették az árat.

Úgy tűnik, hogy a feladatok komplexitásukban egyáltalán nem hasonlíthatók össze, és a dolgok logikája szerint mindennek éppen ellenkezőleg kellett volna történnie. Egy óra - tudomány, 15 perc - kávé. De nem! Mint később kiderült, a tiszteletreméltóbb politikusok haladéktalanul megadták a legbelső érzelmüket, és fogalmuk sincs, mi a „szinkrofaszotron”.

Töltsük meg, kedves olvasónk, ezt a hiányos tudást, és nem hasonlíthatunk egyes társak tudományos rövidlátására.

Mi a szinkrofoszotron?

Synchrophasotron - egy tudományos kutatáshoz szükséges elektronikus berendezés - az elemi részecskék (neutronok, protonok, elektronok stb.) Ciklikus gyorsítója. Hatalmas gyűrű alakja, több mint 36 ezer tonna súlyú. Nehéz mágnesei és gyorsító csövei a mikroszkopikus részecskéknek hatalmas irányú mozgási energiát adnak. A faszotron rezonátor mélyén, 14,5 méter mélyen, fantasztikus átalakulások zajlanak fizikai szinten: például egy apró proton 20 millió elektronvolttal, egy nehéz ion pedig 5 millió eV-val érkezik. És ez csak egy szerény töredéke az összes lehetőségnek!

Nevezetesen, a ciklikus gyorsító egyedülálló tulajdonságainak köszönhetően a tudósok megtanulhatták az univerzum legmeghittségesebb titkait: megvizsgálhatják az elhanyagolható részecskék szerkezetét és a héjaikban zajló fizikai-kémiai folyamatokat; személyesen megfigyelni a szintézis reakciót; fedezze fel az eddig ismeretlen mikroszkopikus tárgyak természetét.

A Phasotron a tudományos kutatás új korszakát jelölte meg - egy olyan kutatási területet, ahol a mikroszkóp hatalom nélkül volt, amelyről a tudományos fantasztikus innovátorok is óvatosan beszélt (látványos alkotói repülésük nem tudta megjósolni az elvégzett felfedezéseket!).

Synchrophasotron History

Kezdetben a gyorsítók lineárisak voltak, azaz nem voltak ciklikus szerkezetük. De a fizikusoknak hamarosan el kellett hagyniuk őket. Növekedett az energiaértékekre vonatkozó követelmények - többre volt szükség. De a lineáris szerkezet nem tudott megbirkózni: az elméleti számítások azt mutatták, hogy ezeknek az értékeknek hihetetlen hosszúságúaknak kell lenniük.

• 1929-ben Amerikai E. Lawrence megpróbálja megoldani ezt a problémát, és feltalálja a ciklotront, a modern fázis prototípusát. A tesztek sikeresek. Tíz évvel később, 1939-ben. Lawrence Nobel-díjat kap.
• 1938-ban a Szovjetunióban a tehetséges V.I.Veksler fizikus elkezdett aktívan részt venni a gyorsítók létrehozásában és fejlesztésében. 1944 februárjában arra a forradalmi gondolatra jut, hogy hogyan lehet legyőzni az energiagátot. Wexler módszerét „automatikus szakaszolásnak” nevezi. Pontosan egy évvel később, E. Macmillan, az amerikai tudós, teljesen függetlenül nyitja meg ugyanazt a technológiát.
• 1949-ben a Szovjetunióban V.I. vezetésével Veksler és S.I. Vavilov egy nagyszabású tudományos projektet dolgoz ki - egy 10 milliárd elektronvolt kapacitású szinkrofoszotron létrehozását. Nyolc éven át az ukrán Dubno város Nukleáris Kutatóintézetében egy elméleti fizikus, tervező és mérnök csoport gondos munkát végzett a telepítésen. Ezért Dubninsky synchrophasotronnak is hívják.

A szinkrofoszotron 1957 márciusában került üzembe helyezésre, hat hónappal azelőtt, hogy az első műholdas Föld műholdas az űrbe lépett.

Milyen kutatásokat végeznek a synchrophasotronon?

Wexler rezonáns ciklikus gyorsítója kiemelkedő felfedezések galaxisához vezetett az alapvető fizika sok szempontjából, különös tekintettel Einstein relativitáselméletének néhány ellentmondásos és kevésbé tanulmányozott problémájára:

• a sejtmagok quark-szerkezetének viselkedése az interakció folyamatában;
• kumulált részecskék képződése a magokat érintő reakció eredményeként;
• gyorsított deuteronok tulajdonságainak tanulmányozása;
• nehéz ionok kölcsönhatása a célokkal (a mikroáramkörök stabilitásának ellenőrzése);
• az urán-238 ártalmatlanítása.

Az ezeken a területeken elért eredményeket sikeresen alkalmazzák az űrhajók építésében, az atomerőművek tervezésében, a robotika és a szélsőséges körülmények közötti munkavégzéshez szükséges berendezések fejlesztésében. A legcsodálatosabb dolog az, hogy a szinkrofoszotronon végzett tanulmányok egyre közelebb állnak a tudósokhoz az univerzum eredete nagy rejtélyének feltárásához.

A Szovjetunióban a technológia gyorsan fejlődött. Mi az első műholdas Föld műhold elindítása, amelyet az egész világ figyelte. Kevesen tudják, hogy ugyanabban az 1957-ben a szinkrofaszotron megszerzett (vagyis nem csak elkészült és üzembe helyezte, vagyis elindította). Ez a szó egy elemi részecskék diszpergálására szolgáló berendezést jelent. Ma szinte mindenki hallott a Large Hadron Colliderről - ez a cikk újabb és továbbfejlesztett változata.

Mi a szinkrofoszotron? Mire való?

Ez a telepítés az elemi részecskék (protonok) nagy gyorsítója, amely lehetővé teszi a mikrovilág mélyebb tanulmányozását, valamint ezen részecskék kölcsönhatásait. A tanulás módja nagyon egyszerű: szakítsa meg a protonokat apró részekre, és nézd meg, mi van benne. Minden egyszerűnek hangzik, de a proton megtörése rendkívül nehéz feladat, amelynek megoldásához ilyen hatalmas szerkezet felépítésére volt szükség. Itt egy speciális alagúton keresztül a részecskéket hatalmas sebességre gyorsítják fel, majd a cél felé továbbítják. Ütve szétszóródnak kis töredékekre. A szinkrofoszotron legközelebbi „kollégája”, a Nagy hadron ütköző nagyjából ugyanazon az elven működik, csak ott a részecskék felgyorsulnak ellentétes irányba, és nem ütközik egy álló célponttal, hanem ütköznek egymással.

Most egy kicsit megérted, hogy ez egy szinkrofoszotron. Úgy véltek, hogy a telepítés tudományos áttörést eredményez a mikrovilág kutatása területén. Ez viszont új elemeket és lehetőségeket nyit meg az olcsó energiaforrások megszerzéséhez. Ideális esetben olyan elemeket akartak felfedezni, amelyek meghaladják a hatékonyságukat, ugyanakkor kevésbé ártalmasak és könnyebben megsemmisíthetők.

Katonai felhasználás

Érdemes megjegyezni, hogy ezt a létesítményt tudományos és technológiai áttörés megvalósítására hozták létre, de céljainak nemcsak békés céljai voltak. Sok tekintetben a tudományos és technológiai áttörést kötelezővé kell tenni a katonai fegyverkezési verseny számára. A szinkrofaszotront a "Szigorúan titkos" cím alatt hozták létre, fejlesztését és felépítését az atombomba létrehozásának részeként végezték. Feltételezték, hogy az eszköz tökéletes elméletet fog létrehozni a nukleáris erőkről, de nem volt ilyen egyszerű. Ez az elmélet ma is hiányzik, bár a technológiai fejlődés messze haladt előre.

egyszerű szavakkal?

Ha összefoglalják és egyszerű nyelven beszélnek? A synchrophasotron egy olyan telepítés, ahol a protonok nagy sebességre gyorsíthatók. Egy hurkolt csőből áll, amelynek belsejében vákuum van, és erős elektromágnesekből áll, amelyek megakadályozzák a protonok véletlenszerű mozgását. Amikor a protonok elérték a maximális sebességet, áramlásukat egy speciális célpontra irányítják. Ütve a protonok kis töredékekre szétszóródnak. A tudósok egy speciális buborékkamrában láthatják a repülõ fragmensek nyomát, és ezekbõl a nyomból maguk a részecskék jellegét elemzik.

A buborékkamra kissé elavult eszköz a protonok nyomainak rögzítésére. Manapság az ilyen létesítményekben pontosabb radarokat használnak, amelyek több információt nyújtanak a protonfragmensek mozgásáról.

A szinkrofoszotron egyszerű elve ellenére maga a telepítés csúcstechnológiájú, és létrehozása csak megfelelő műszaki és tudományos fejlődés mellett lehetséges, amely természetesen a Szovjetunióban volt. Ha analógiát adunk, akkor a szokásos mikroszkóp az az eszköz, amelynek célja megegyezik a szinkrofoszotron céljával. Mindkét eszköz lehetővé teszi a mikrovilág felfedezését, csak az utóbbi lehetővé teszi a "mélyebb ásást", és valamivel sajátosabb kutatási módszerrel rendelkezik.

Részletesen

A fentiekben az eszköz működését egyszerű szavakkal írták le. A synchrophasotron működésének alapelve természetesen összetettebb. A helyzet az, hogy a részecskék nagy sebességre történő gyorsítása érdekében biztosítani kell a több száz milliárd voltos potenciálkülönbséget. Ez még a technológiai fejlesztés jelenlegi szakaszában lehetetlen, az előzőtől nem is beszélve.

Ezért úgy döntöttek, hogy a részecskéket fokozatosan diszpergálják, és hosszabb ideig körökben mozgatják. Mindegyik körben a protonok energiát kaptak. Millió fordulat átadása eredményeként sikerült megszerezni a szükséges sebességet, amelyet követően eljuttattak a célhoz.

Ezt az alapelvet használták a szinkronfázisban. Először a részecskék lassan mozogtak az alagúton. Mindegyik körön az úgynevezett gyorsulási intervallumokba estek, ahol további energia-töltést kaptak és sebességet szereztek. Ezek a gyorsulási szakaszok olyan kondenzátorok, amelyek váltakozó feszültségének frekvenciája megegyezik a gyűrűn áthaladó protonok frekvenciájával. Vagyis a részecskék negatív töltéssel jutottak el a gyorsulási helyre, ebben a pillanatban a feszültség hirtelen megnőtt, ami sebességet adott nekik. Ha a részecskék pozitív töltéssel jutnak el a gyorsulási helyre, akkor mozgásuk lelassult. És ez pozitív tulajdonság, mert emiatt a teljes protonnyaláb azonos sebességgel mozogott.

Így több milliószor megismételték, és amikor a részecskék megszerezték a szükséges sebességet, egy speciális célponthoz küldték őket, amelyre megtörtek. Miután egy tudóscsoport tanulmányozta a részecske-ütközések eredményeit. Így működött a szinkrofaszotron.

A mágnesek szerepe

Ismeretes, hogy erõs elektromágneseket is használtak ebben a hatalmas részecskegyorsító gépben. Az emberek tévesen úgy vélik, hogy protonok diszpergálására szokták őket használni, de ez nem így van. A részecskéket speciális kondenzátorok (gyorsítási szakaszok) segítségével gyorsítottuk meg, a mágnesek a protonokat csak egy szigorúan meghatározott pályán tartották. Nélkül lehetetlen lenne az elemi részecskék sugárjának következetes mozgása. Az elektromágnesek nagy teljesítményét a protonok nagy tömege magyarázza, nagy mozgási sebességgel.

Milyen problémákkal szembesültek a tudósok?

Ennek a kialakításnak az egyik fő problémája pontosan a részecskék diszpergálása volt. Természetesen minden körben gyorsulást lehet kapni, de a gyorsulással tömegük nagyobb lett. A fénysebességhez közeli sebességgel (mint tudod, semmi sem mozoghat gyorsabban, mint a fénysebesség) tömegük hatalmas lett, ami megnehezítette őket körkörös pályán tartása. Az iskolai tantervből tudjuk, hogy az elemek mozgásának sugara a mágneses mezőben fordítottan arányos tömegükkel, tehát a protonok tömegének növekedésével meg kellett növelnünk a sugárt és nagy, erős mágneseket kell használni. Az ilyen fizikai törvények súlyosan korlátozzák a kutatási lehetőségeket. Mellesleg meg tudják magyarázni azt is, miért vált a szinkrofaszotron olyan hatalmasnak. Minél nagyobb az alagút, annál nagyobb a mágnesek beépítése, hogy erős mágneses teret hozzon létre a protonmozgás kívánt irányának fenntartása érdekében.

A második probléma az energiaveszteség mozgás közben. A kör körül átmenő részecskék energiát bocsátanak ki (elveszítik). Következésképpen ha sebességgel halad, az energia egy része elpárolog, és minél nagyobb a mozgás sebessége, annál nagyobb a veszteség. Előbb vagy utóbb eljön az a pillanat, amikor összehasonlítják a sugárzott és a vett energia értékeit, ami lehetetlenné teszi a részecskék további eloszlását. Következésképpen nagy kapacitásokra van szükség.

Azt mondhatjuk, hogy pontosabban megértjük, hogy ez egy szinkrofaszotron. De mit tudtak pontosan a tudósok a tesztek során?

Milyen kutatásokat végeztek?

Természetesen ennek a telepítésnek a munkája nem ment nyom nélkül. És bár várhatóan komolyabb eredményeket fog elérni, néhány tanulmány rendkívül hasznos volt. Különösen a tudósok tanulmányozták a gyorsított deuteronok tulajdonságait, a nehéz ionok és a célpontok kölcsönhatásait, és kidolgoztak egy hatékonyabb technológiát a kiégett urán-238 ártalmatlanítására. És bár az átlagember számára ezek az eredmények alig beszélnek semmiről, a tudományos szférában jelentőségüket alig lehet túlbecsülni.

Alkalmazási eredmények

A szinkrofoszotronon végzett tesztek eredményeit ma is alkalmazzák. Különösen erőművek építésében használják őket, űrrakéták, robotika és kifinomult berendezések készítésénél. Természetesen a projekt hozzájárulása a tudomány és a technológiai fejlődéshez meglehetősen nagy. Néhány eredményt alkalmaznak a katonai szférában. És bár a tudósok nem tudtak felfedezni új elemeket, amelyek felhasználhatók új atombombák létrehozására, senki sem tudja, hogy ez igaz-e vagy sem. Lehetséges, hogy bizonyos eredményeket rejtenek a nyilvánosságtól, mert érdemes figyelembe venni, hogy ezt a projektet a "Szigorúan titkos" cím alatt hajtották végre.

Következtetés

Most megérted, hogy ez egy szinkrofoszotron, és milyen szerepet játszik a Szovjetunió tudományos és technológiai fejlődésében. Még ma is ezeket az eszközöket sok országban aktívan használják, de vannak már fejlettebb lehetőségek - a Nuclotrons. A nagy hadroncsatorna talán a szinkrofoszotron-ötlet eddig a legjobb megvalósítása. Ennek a beállításnak a használata lehetővé teszi a tudósok számára, hogy pontosabban megismerjék a mikrovilágot, ha óriási sebességgel mozog a protonok két sugara.

Ami a szovjet szinkrofoszotron jelenlegi állapotát illeti, azt elektrongyorsítóvá alakították. Jelenleg a Lebedev Fizikai Intézetben dolgozik.