Синхрофазотрон
Що таке синхрофазотрон?
Для початку трохи заглибимося в історію. Потреба в цьому пристрої вперше виникла в 1938 році. Група вчених-фізиків Ленінградського ФТІ звернулася до Молотова із заявою, що СРСР потрібна дослідницька база для вивчення будови атомного ядра. Аргументували дане прохання тим, що подібна область вивчення відіграє дуже важливу роль, а на даний момент Радянський Союз дещо відстає від західних колег. Адже в Америці на той час вже було 5 синхрофазотронів, в СРСР же жодного. Було запропоновано завершити будівництво вже розпочатого циклотрона, розвиток якого призупинилося через слабке фінансування та відсутність компетентних кадрів.
Зрештою, було прийнято рішення про будівництво синхрофазотрона, і на чолі цього проекту стояв Векслер. Будівництво було завершено в 1957 році. Так що ж таке синхрофазотрон? Попросту кажучи, - це прискорювач частинок. Він зраджує часткам величезною кінетичної енергії. У його основі лежить мінливе провідне магнітне поле і змінна частота головного поля. Таке поєднання дозволяє утримувати частинки на постійній орбіті. Використовується цей пристрій для вивчення найрізноманітніших властивостей частинок і їх взаємодії на високих енергетичних рівнях.
Апарат має дуже інтригуючі габарити: він займає цілий корпус університету, його вага дорівнює 36 тис. Тонн, а діаметр магнітного кільця - 60 м. Досить значні розміри для пристрою, основним завданням якого є вивчення частинок, розміри яких вимірюються в мікрометрів.
Принцип роботи синхрофазотрона
Дуже багато вчених фізики намагалися розробити пристрій, яке давало б можливість розганяти частинки, зраджуючи їм величезної енергії. Саме вирішенням цієї проблеми і є синхрофазотрон. Як же він працює і що лежить в основі?
Початок був покладений циклотроном. Розглянемо принцип його дії. Іони, які будуть прискорювати, потрапляють у вакуум, де знаходиться дуанта. У цей час на іони відбувається вплив магнітним полем: вони продовжують рухатися по осі, набираючи швидкість. Подолавши вісь і потрапивши в наступний зазор, починається набір ними швидкості. Для більшого прискорення потрібен постійний приріст радіуса дуги. При цьому час проходження буде постійним, не дивлячись на збільшення відстані. Через зростання швидкості спостерігається приріст маси іонів.
Таке явище тягне за собою втрату в наборі швидкості. Це і є основний недолік циклотрона. У синхрофазотроні дана проблема повністю усунено - за рахунок зміни індукції магнітного поля з прив'язаною масою і одночасного зміни частоти перезарядки частинок. Тобто, енергія частинок нарощується за рахунок електричного поля, задаючи напрямок за рахунок наявності магнітного поля.
Пристрій дало можливість відкрити безліч нових, досі незвіданих властивостей частинок. Цей винахід прирівнювалося до польоту в космос і за своєю глобальності і за результативністю.