что такое, принцип действия и описание :: SYL.ru
В 1957 году СССР осуществил научный и технический прорыв в нескольких областях: произвел успешный запуск искусственного спутника Земли, а за несколько месяцев до данного события в Дубне начал работать синхрофазотрон. Что это такое и для чего нужна подобная установка? Этот вопрос волновал не только граждан СССР в то время, но и весь мир. Разумеется, в научном кругу понимали, что это такое, но обычные граждане приходили в недоумение, когда слышали это слово. Даже сегодня большинство людей не понимают сути и принципа синхрофазотрона, хотя не раз слышали это слово. Давайте разберемся, что это за устройство и для чего применялось.
Для чего нужен синхрофазотрон?
Разрабатывали эту установку для изучения микромира и познания структуры элементарных частиц, законов их взаимодействия друг с другом. Сам способ познания был чрезвычайно прост: поломать частицу и посмотреть, что находится внутри. Однако как можно поломать протон? Для этого и был создан синхрофазотрон, который разгоняет частицы и ударяет их о мишень. Последняя может быть неподвижной, а в современном Большом адронном коллайдере (он является усовершенствованной версией старого доброго синхрофазотрона) мишень является подвижной. Там пучки протонов с огромной скоростью движутся друг к другу и ударяются.
Считалось, что эта установка позволит осуществить научный прорыв, открыть новые элементы и способы получения атомной энергии из дешевых источников, которые превосходили бы по эффективности обогащенный уран и являлись бы более безопасными и менее вредными для окружающей среды.
Военные цели
Конечно, военные цели также преследовались. Создание атомной энергии в мирных целях – это лишь оправдание для наивных. Не зря проект синхрофазотрона вышел с грифом «Совершенно секретно», ведь строительство этого ускорителя осуществлялось в рамках проекта создания новой атомной бомбы. С его помощью хотели получить усовершенствованную теорию ядерных сил, которая необходима для расчета и создания бомбы. Правда, оказалось все гораздо сложнее, и даже сегодня эта теория отсутствует.
Что такое синхрофазотрон простыми словами?
Если обобщить, то данная установка представляет собой ускоритель элементарных частиц, протонов в частности. Синхрофазотрон состоит из немагнитной закольцованной трубы с вакуумом внутри, а также мощных электромагнитов. Поочередно магниты включаются, направляя заряженные частицы внутри вакуумной трубы. Когда они с помощью ускорителей достигают максимальной скорости, их направляют в специальную мишень. Протоны в нее ударяются, разбивают саму мишень и разбиваются при этом сами. Осколки разлетаются в разные стороны и оставляют следы в пузырьковой камере. По этим следам группа ученых анализирует их природу.
Так было ранее, однако в современных установках (типа Большого адронного коллайдера) применяются более современные детекторы вместо пузырьковой камеры, которые дают больше информации об осколках протонов.
Сама по себе установка является достаточно сложной и высокотехнологичной. Можно сказать, что синхрофазотрон – это «дальний родственник» современного Большого адронного коллайдера. По сути, его можно назвать аналогом микроскопа. Оба эти прибора предназначаются для изучения микромира, вот только принцип изучения разный.
Подробнее об устройстве
Итак, мы уже знаем, что такое синхрофазотрон, а также то, что здесь частицы разгоняются до огромных скоростей. Как оказалось, для разгона протонов до огромной скорости необходимо создать разность потенциалов в сотни миллиардов вольт. К сожалению, сделать такое человечеству не под силу, поэтому частицы придумали разгонять постепенно.
В установке частицы двигаются по кругу, и на каждом обороте их подпитывают энергией, получая ускорение. И хотя подобная подпитка невелика, за миллионы оборотов можно набрать необходимую энергию.
В основу работы синхрофазотрона положен именно этот принцип. Разогнанные до небольших значений элементарные частицы запускаются в туннель, где располагаются магниты. Они создают перпендикулярное кольцу магнитное поле. Многие ошибочно полагают, что эти магниты ускоряют частицы, но на самом деле это не так. Они лишь меняют их траекторию, заставляя двигаться по окружности, однако не ускоряют их. Само ускорение происходит на определенных разгонных промежутках.
Разгон частиц
Подобный промежуток ускорения представляет собой конденсатор, на который подается напряжение с высокой частотой. Кстати, это основа всей работы данной установки. Пучок протонов влетает в данный конденсатор в момент, когда напряжение в нем равно нулю. По мере того как частицы пролетают по конденсатору, напряжение успевает возрасти, что подгоняет частицы. На следующем кругу это повторяется, так как частота переменного напряжения специально подбирается равной частоте обращения частицы по кольцу. Следовательно, синхронно и в фазе осуществляется ускорение протонов. Отсюда и название – синхрофазотрон.
Кстати, при таком способе ускорения есть определенный полезный эффект. Если вдруг пучок протонов летит быстрее необходимой скорости, то он влетает в разгонный промежуток при отрицательном значении напряжения, из-за чего немного притормаживает. Если скорость движения меньшая, то эффект будет обратным: частица получает ускорение и догоняет основной сгусток протонов. В результате плотный и компактный пучок частиц движется с одной скоростью.
Проблемы
В идеале частицы необходимо разогнать до максимально возможной скорости. И если протоны на каждом круге движутся быстрее и быстрее, то почему нельзя их разогнать до максимально возможной скорости? Причин несколько.
Во-первых, рост энергии предполагает увеличение массы частиц. К сожалению, релятивистские законы не позволяют ни один элемент разогнать выше скорости света. В синхрофазотроне скорость протонов практически достигает скорости движения света, что сильно увеличивает их массу. В результате их становится трудно удерживать на круговой орбите радиуса. Еще со школы известно, что радиус движения частиц в магнитном поле обратно пропорционален массе и прямо пропорционален величине поля. И так как масса частиц растет, то радиус необходимо увеличивать и делать магнитное поле сильнее. Эти условия и создают ограничения в реализации условий для исследования, так как технологии даже сегодня ограничены. Пока что не удается создать поле с индукцией выше нескольких тесла. Поэтому и делают туннели большой длины, ведь при большом радиусе тяжелые частицы на огромной скорости удается удерживать в магнитном поле.
Вторая проблема – движение с ускорением по окружности. Известно, что заряд, который движется с определенной скоростью, излучает энергию, то есть теряет ее. Следовательно, частицы при ускорении постоянно теряют часть энергии, и чем выше их скорость, тем больше энергии они расходуют. В какой-то момент наступает равновесие между получаемой энергией на участке разгона и потерей этого же количества энергии за один оборот.
Исследования, проводимые на синхрофазотроне
Теперь мы понимаем, какой принцип лежит в основе работы синхрофазотрона. Он позволил провести ряд исследований и совершить открытия. В частности ученые смогли изучить свойства ускоренных дейтронов, поведение квантовой структуры ядер, взаимодействие тяжелых ионов с мишенями, а также разработать технологию утилизации урана-238.
Применение результатов, полученных в ходе испытаний
Полученные по этим направлениям результаты применяются на сегодняшний день в строительстве космических кораблей, проектировании атомных электростанций, а также при разработке специального оборудования и робототехники. Из всего этого следует, что синхрофазотрон – такое устройство, вклад в науку которого переоценить сложно.
Заключение
В течение 50 лет подобные установки служат на благо науки и активно применяются учеными всей планеты. Ранее созданный синхрофазотрон и подобные ему установки (они создавались не только в СССР) являются всего лишь одним звеном в цепочке эволюции. Сегодня появляются более совершенные устройства – нуклотроны, обладающие огромной энергией.
Одним из самых совершенных среди подобных устройств является Большой адронный коллайдер. В отличие от действия синхрофазотрона, он встречными курсами сталкивает два пучка частиц, в результате чего выделяемая от столкновения энергия во много раз превышает энергию на синхрофазотроне. Это открывает возможности для более точного изучения элементарных частиц.
Пожалуй, теперь вы должны понимать, что такое синхрофазотрон и для чего он вообще нужен. Эта установка позволила сделать целый ряд открытий. Сегодня из него сделали ускоритель электронов, и на данный момент он работает в ФИАНе.
что это: определение, принцип действия, применение
Технологии в СССР развивались стремительно. Чего только стоит запуск первого искусственного спутника Земли, за которым наблюдал весь мир. Мало кто знает, что в тот же 1957 год в СССР заработал (то есть был не просто достроен и введен в эксплуатацию, а именно запущен) синхрофазотрон. Слово это обозначает установку для разгона элементарных частиц. Практически каждый сегодня слышал про Большой адронный коллайдер – он представляет собой более новую и усовершенствованную версию описанного в данной статье устройства.
Что это – синхрофазотрон? Для чего он нужен?
Эта установка представляет собой большой ускоритель элементарных частиц (протонов), который позволяет более глубоко изучить микромир, а также взаимодействие этих самых частиц друг с другом. Способ изучения очень прост: разбить протоны на мелкие части и посмотреть, что находится внутри. Звучит все просто, но сломать протон – это чрезвычайно сложная задача, для решения которой потребовалось строительство столь огромного сооружения. Здесь по специальному тоннелю частицы разгоняются до огромных скоростей и затем направляются на мишень. Ударившись о нее, они разлетаются на мелкие осколки. Ближайший «коллега» синхрофазотрона, Большой адронный коллайдер, действует приблизительно по такому же принципу, вот только там частицы разгоняются в противоположных направлениях и ударяются не о стоячую мишень, а сталкиваются друг с другом.
Теперь вы немного понимаете, что это – синхрофазотрон. Считалось, что установка позволит сделать научный прорыв в области исследования микромира. В свою очередь, это позволит открыть новые элементы и способы получать дешевые источники энергии. В идеале хотели открыть элементы, превосходившие по эффективности обогащенный уран и являющиеся при этом менее вредными и более простыми в утилизации.
Применение в военных целях
Стоит отметить, что создавалась данная установка для осуществления научно-технического прорыва, однако ее цели были не только лишь мирными. Во многом научно-технический прорыв обязан гонке военных вооружений. Синхрофазотрон был создан под грифом «Совершенно секретно», и его разработка и строительство проводились в рамках создания атомной бомбы. Предполагалось, что устройство позволит создать совершенную теорию ядерных сил, однако все оказалось не так просто. Даже сегодня эта теория отсутствует, хотя технический прогресс шагнул далеко вперед.
Если обобщить и говорить понятным языком? Синхрофазотрон – это установка, где протоны можно разогнать до большой скорости. Она состоит из закольцованной трубы с вакуумом внутри и мощных электромагнитов, которые не дают протонам двигаться хаотично. Когда протоны достигают своей максимальной скорости движения, их поток направляется на специальную мишень. Ударяясь о нее, протоны разлетаются на мелкие осколки. Учены могут видеть следы разлетающихся осколков в специальной пузырьковой камере, и по этим следам они анализируют природу самих частиц.
Пузырьковая камера – это немного устаревшее устройство для фиксации следов протонов. Сегодня в подобных установках применяются более точные радары, дающие больше информации о движении осколков протонов.
Несмотря на простой принцип синхрофазотрона, сама эта установка является высокотехнологичной, и ее создание возможно только при достаточном уровне технического и научного развития, которым, безусловно, обладал СССР. Если приводить аналогию, то обычный микроскоп является тем устройством, предназначение которого совпадает с назначением синхрофазотрона. Оба прибора позволяют исследовать микромир, только последний позволяет «копнуть глубже» и имеет несколько своеобразный метод исследования.
Подробно
Выше была описана работа прибора простыми словами. Разумеется, принцип действия синхрофазотрона является более сложным. Дело в том, что для разгона частиц до высоких скоростей необходимо обеспечить разность потенциалов в сотни миллиарды вольт. Это невозможно даже на нынешнем этапе развитии технологий, не говоря уже о предыдущем.
Поэтому было принято решение разгонять частицы постепенно и гонять их по кругу долго. На каждом кругу протоны подпитывались энергией. В результате прохождения миллионов оборотов удалось набрать требуемую скорость, после чего их направляли в мишень.
Именно такой принцип применялся в синхрофазотроне. Сначала по тоннелю частицы двигались с небольшой скоростью. На каждом круге они попадали на так называемые промежутки ускорения, где получали дополнительный заряд энергии и набирали скорость. Эти участки ускорения являются конденсаторами, частота переменного напряжения которых равна частоте прохождения протонов по кольцу. То есть частицы попадали на участок ускорения при отрицательном заряде, в этот момент напряжение резко возрастало, что придавало им скорости. Если же частицы попадали на участок ускорения при положительном заряде, то их движение притормаживалось. И это — положительная особенность, так как из-за нее весь пучок протонов двигался с одной скоростью.
И так повторялось миллионы раз, и когда частицы приобретали требуемую скорость, их направляли в специальную мишень, о которую те разбивались. После группа ученых изучала результаты столкновения частиц. Вот по такой схеме синхрофазотрон и работал.
Роль магнитов
Известно, что в этой огромной машине по ускорению частиц применялись также мощные электромагниты. Люди ошибочно полагают, что они использовались для разгона протонов, но это не так. Разгонялись частицы с помощью специальных конденсаторов (участков ускорения), а магниты лишь удерживали протоны в строго заданной траектории. Без них последовательное движение пучка элементарных частиц было бы невозможно. А высокая мощность электромагнитов объясняется большой массой протонов при высокой скорости движения.
С какими проблемами столкнулись ученые?
Одна из главных проблем при создании этой установки заключалась именно в разгоне частиц. Конечно, им можно было придавать ускорение на каждом круге, однако при ускорении их масса становилась выше. При скорости движения, близкой к скорости света (как известно, ничто не может двигаться быстрее скорости света), их масса становилась огромной, из-за чего удерживать их на круговой орбите было сложно. Из школьной программы нам известно, что радиус движения элементов в магнитом поле обратно пропорционален их массе, поэтому с ростом массы протонов приходилось увеличивать радиус и использовать большие сильные магниты. Подобные законы физики сильно ограничивают возможности для исследования. Кстати, ими же можно объяснить, почему синхрофазотрон получился таким огромным. Чем большим будет тоннель, тем большие магниты можно установить для создания сильного магнитного поля для удержания нужного направления движения протонов.
Вторая проблема – потеря энергии при движении. Частицы при прохождении по окружности излучают энергию (теряют ее). Следовательно, при движении на скорости часть энергии улетучивается, и, чем выше скорость движения, тем выше и потери. Рано или поздно наступает момент, когда величины излучаемой и получаемой энергии сравниваются, что делает невозможным дальнейший разгон частиц. Следовательно, возникают потребности в больших мощностях.
Можно сказать, что мы теперь более точно понимаем, что это – синхрофазотрон. Но чего именно добились ученые в ходе испытаний?
Какие исследования проводились?
Естественно, работа этой установки не прошла бесследно. И хотя от нее ожидали получить более серьезные результаты, некоторые исследования оказались крайне полезными. В частности, ученые изучили свойства ускоренных дейтронов, взаимодействий тяжелых ионов с мишенями, разработали более эффективную технологию для утилизации отработанного урана-238. И хотя для обычного человека все эти результаты мало о чем говорят, в научной сфере их значимость сложно переоценить.
Применение результатов
Результаты проводимых на синхрофазотроне испытаний применяются даже сегодня. В частности, они используются при строительства электростанций, работающих на атомном топливе, применяются при создании космических ракет, робототехники и сложного оборудования. Безусловно, вклад в науку и технический прогресс этого проекта достаточно большой. Некоторые результаты применяются и в военной сфере. И хотя ученым не удалось открыть новые элементы, которые можно было бы использовать для создания новых атомным бомб, на самом деле никто не знает, правда это или нет. Вполне возможно, что от населения скрывают некоторые результаты, ведь стоит учитывать, что данный проект был реализован под грифом «Совершенно секретно».
Заключение
Теперь вы понимаете, что это – синхрофазотрон, и какова его роль в научно-техническом прогрессе СССР. Даже сегодня подобные установки активно используются во многих странах, вот только есть уже более усовершенствованные варианты – нуклотроны. Большой адронный коллайдер является, пожалуй, самой лучшей на сегодняшний день реализацией идеи синхрофазотрона. Применение этой установки позволяет ученым точнее познавать микромир за счет сталкивания двух пучков протонов, движущихся на огромных скоростях.
Что касается нынешнего состояния советского синхрофазотрона, то он был переделан в ускоритель электронов. Сейчас работает в ФИАНе.
Что такое синхрофазотрон и адронный коллайдер? Объясняю ребёнку
Автор Алексей Шаполов На чтение 8 мин. Обновлено
Привет, дружище! 😉
Скажу сразу — эту статью написал не я. Её я нашёл на просторах Интернета и автор в ней рассказывал о том, как писать просто, чтобы понял даже ребёнок.
Я решил убрать рассуждения о языке и оставил лишь ту часть, где он объясняет, что такое синхрофазотрон и Большой Адронный Коллайдер такими простыми словами, что поймёт даже детсадовец.
(Адронный коллайдер и синхрофазатрон — это одно и тоже)
Итак. Приступим к чтению. 🍿
Как объяснить ребёнку, что такое «Большой Адронный Коллайдер»?
Для начала разложим само понятие «Большой Адронный Коллайдер» на составляющие. Преобразуем с конца:
- Коллайдер
- Большой
Объясняем ребёнку слово «коллайдер»
Научный стиль — самый простой способ с первой же секунды потерять внимание читателя… и самого читателя. А тем более внимание ребёнка. Поэтому рассказывать будем максимально просто. Чтобы малыш не ушёл играть со своим любимым понятным мишкой, а остался слушать.
Коллайдер — это сталкиватель.
Ребёнок знает, что такое «толкаться», из-за чего объяснить ему слово «сталкиватель» проще простого. Там кого-то специально сталкивают или ударяют. 🔨
Объясняем ребёнку слово «адронный»
Тут сложнее.
Мне самому пришлось попотеть, чтобы «врубиться».
«Это частица, которая образована кварками и может принимать участие в сильных взаимодействиях».
«Папа, ты с кем сейчас говоришь?»
Слова вроде знакомые, а вот их сочетание….
Возвращаемся к нашим баранам… ой базонам… ой адронам :).
Без спешки: «Это частица, образована кварками…».
Из огня да в полымя. Что за «кварки»???
Объясняем по цепочке.
Малыш, помнишь, у тебя есть крутой лего-вертолёт?
Лучше показывать, чем рассказывать 🙂Из чего он состоит?
Правильно, из таких вот маленьких похожих деталек.
Каждое вещество на Земле состоит из более мелких деталей.
Эти детали мы называем молекулами.
Ты, я, мама, молоко, воздух, которым ты дышишь, всё это состоит из молекул.
Твои лего-детали — своеобразные молекулы вертолёта.
А из чего состоят молекулы?
Они строятся из ещё более мелких лего-деталей — атомов.
Раньше люди считали их неделимыми.
Даже само слово «атом» с греческого переводится как «неделимый».
Но, люди поумнели и нашли способ разделить даже атомы.
Атомы состоят из протонов и нейтронов, вокруг которых вращаются электроны, прямо как планеты вокруг Солнца.
— Неужели протоны и нейтроны — самые маленькие неделимые детальки?
Нет.
Они в свою очередь состоят из… кварков.
Каждый протон или нейтрон состоит из 3-х кварков:
Ничего не напоминает?Кварки — самые маленькие частицы, «кирпичики» Вселенной.
С кварками разобрались — это «кирпичики Вселенной».
Идём дальше: «… и может принимать участие в сильных взаимодействиях».
Что за «сильное взаимодействие»?
Малыш, помнишь, вчера упала ложка на пол. Почему она упала?
— Потому что я её уронил…
Да, а почему она упала на пол, а не зависла в воздухе или не улетела на потолок?
— Потому что Земля притягивает предметы.
Правильно, малыш. Эту притягивающую силу умные дяди и тёти называют Гравитацией.
Это одна из четырёх главных сил во Вселенной.
Но, есть сила, которая сильнее гравитации.
Её называют «сильное взаимодействие», потому что она соединяет вместе кварки (кирпичики Вселенной) подобно самому прочному клею во Вселенной. Это взаимодействие сильнее гравитации во много раз, поэтому его и называют «сильным».
Вспомни свой спиннер, в котором 3 железных кольца связаны между собой зелёной пластмассой.
Чёрные кольца детского спиннера олицетворяют кварки.
А эта связывающая кольца пластмасска олицетворяет «сильное взаимодействие», или самый сильный Вселенский суперклей для связывания Вселенских кирпичиков — кварков.
Детский спиннер — не что иное, как олицетворение самого мироздания.Связанные таким образом кварки создают протоны или нейтроны, из которых состоят атомы, из которых состоят молекулы, из которых состоит всё вещество во Вселенной. Конечно, кроме серого вещества сына маминой подруги. Оно состоит исключительно из антивещества.
Объясняем ребёнку слово «большой»
С большим всё понятно…
А вот и не понятно!
Что значит «большой»?
Насколько большой?
Вот, ты знаешь, насколько Большой «Большой Адронный Коллайдер»?
В цифрах, пожалуйста…
Нет?
А может его так называют по другой причине?
Большим его действительно называют из-за размеров.
Коллайдер состоит из подобных «труб», по которым разгоняются частицы:
Эти учёные «трубы» проходят под землёй и образуют большое кольцо, которое напоминает метро:
Длина кольца составляет 26 659 метров.
А 27 км по окружности — это сколько? 🙂
Да, цифры нужно тоже объяснять, чтобы внутреннему миру ребёнка было понятно.
Попробуем.
Кольцевая линия московского метро — примерно 20 км. Почти, как у коллайдера. Его можно проехать за 30 минут. Коллайдер мы бы проехали за 40 минут на метро.
А теперь соединяем воедино, чтобы ребёнку стало понятно
Большой адронный коллайдер — это «сталкиватель» для маленьких «спиннеров Бога» — адронов.
Коллайдер так и переводится — «сталкиваться».
Всё вещество во Вселенной состоит из своеобразного «лего» — молекул.
Молекулы строятся из атомов.
Атомы состоят из протонов и нейтронов, которые называются адронами.
Адроны тоже состоят из самых маленьких кирпичиков Вселенной— кварков.
Но, кварки между собой связаны самым прочным Вселенским суперклеем — «сильным взаимодействием», подобно тому, как железные кольца в детском спиннере связаны крепкой пластмассой.
Для этого адроны (а точнее — протоны) разгоняют почти до скорости света (99,9% от скорости света) по специальным трубкам под землёй (и в этих вакуумных трубках условия похлеще, чем в космосе), которые уложены по кольцу длиной почти 27 км. Из-за этой длины коллайдер называют Большим.
Для сравнения, кольцевая линия московского метро составляет 20 км, и ты её проезжаешь за 30 минут. Коллайдер ты бы проехал за 40 минут на метро.
Потому что именно во столько раз из-за световой скорости увеличивается его масса. И, пока ты 40 минут ехал бы по этому кругу ада, адрончик всего за 1 секунду «проезжает» его 11 тысяч раз. То есть, за 40 минут учёные его проволочат по трубкам 26,4 млн. раз. Изверги.
Но, это не самое страшное. Навстречу нашему многострадальному Андрейчику (так назовём нашего адрона) коварные учёные запускают с такой же нечеловеческой скоростью другого Андрейчика, чтобы в нужной точке столкнуть их лбами, и сфотографировать с помощью цифрового детектора, что из этого получится. Скорость фотографии такого детектора — 600 млн. кадров в секунду.
И вот несутся наши божественные спиннеры навстречу друг другу со скоростями почти в 300 тысяч километров в секунду каждый, чтобы столкнуться лоб в лоб… Никакой самый прочный Вселенский суперклей не выдержит такой Космической лобовой аварии. Вылетят наши кварки из «Божественных спиннеров», как миленькие.
Было 2 Андрейчика — стало 6, ведь каждый адрон состоит из 3-х кварков. А может больше. Или меньше. Там уже начинаются свои квантовые чудеса. Именно для этого учёные и разбивают адроны, чтобы постичь тайны Вселенной, прочитать замысел Бога.
Принадлежит этот «разбиватель Божественных спиннеров» ЦЕРНу — Европейской организации по ядерным исследованиям (вот их Instagram — напиши им пару «ласковых»). Это крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий, которая находится недалеко от Женевы (Швейцария) в Европейских Альпах, на границе между Швейцарией и Францией.
В строительстве коллайдера и исследованиях участвовали и участвуют 10 тысяч учёных и инженеров из 100 стран.
Первый пучок протонов пробежался по коллайдеру 10 сентября 2008 года.
Конец света — не наступил.
Большой АДронный коллайдер — самый большой, самый дорогой и самый сложный научный прибор в мире. И мы объяснили принцип его работы с помощью… лего и детского спиннера.
Любую суперсложную шизохрень можно объяснить с помощью лего и спиннера.
P. S.
АДронный коллайдер нужен, чтобы разбивать «Божественные спиннеры» — протоны.
У АДронного коллайдера есть 4 круга (ада) для разгона протонов (27 километровый участок — это самый последний круг для разгона).
Китайцы начали строить 100 километровый суперколлайдер. Надеюсь, там будет не 9 кругов ада для разгона протонов… иначе будет очень уж странное совпадение…
Теоретически адронный коллайдер может создать чёрную дыру, которая схлопнет всю Землю.
Не знаю, как тебе, но мне эта статья очень-очень понравилась!
Как можно ещё проще объяснить, что такое синхрофазотрон и Большой Адронный Коллайдер? Думаю, что никак.
Я решил, что буду тоже пробовать объяснять сложные вещи простыми словами. Для этого заведу новую рубрику и назову её «Просто о сложном».
До встречи!
принцип работы и полученные результаты
Весь мир знает, что в 1957 году СССР запустил первый в мире искусственный спутник Земли. Однако, мало кто знает, что в этом же году Советский Союз начал испытания синхрофазотрона, который является прародителем современного Большого Адронного Коллайдера в Женеве. В статье пойдет речь о том, что такое синхрофазотрон, и как он работает.
Синхрофазотрон простыми словами
Отвечая на вопрос, что такое синхрофазотрон, следует сказать, что это высокотехнологическое и наукоемкое устройство, которое предназначалось для исследования микрокосмоса. В частности, идея синхрофазотрона состояла в следующем: необходимо было с помощью мощных магнитных полей, создаваемых электромагнитами, разогнать до больших скоростей пучок элементарных частиц (протонов), а затем направить этот пучок на находящуюся в покое мишень. От такого столкновения протоны должны будут «разломаться» на части. Недалеко от мишени находится специальный детектор — пузырьковая камера. Этот детектор позволяет по трекам, которые оставляют части протона, исследовать их природу и свойства.
Для чего нужно было строить синхрофазотрон СССР? В этом научном эксперименте, который проходил под категорией «совершенно секретно», советские ученые пытались найти новый источник более дешевой и более эффективной энергии, чем обогащенный уран. Также преследовались и чисто научные цели более глубокого изучения природы ядерных взаимодействий и мира субатомных частиц.
Принцип работы синхрофазотрона
Приведенное выше описание задач, которые стояли перед синхрофазотроном, может многим показаться не слишком сложным для их реализации на практике, но это не так. Несмотря на всю простоту вопроса, что такое синхрофазотрон, чтобы ускорить протоны до необходимых огромных скоростей, нужны электрические напряжения в сотни млрд вольт. Такие напряжения невозможно создать даже в настоящее время. Поэтому было решено распределить во времени вкачиваемую в протоны энергию.
Принцип работы синхрофазотрона заключался в следующем: пучок протонов начинает свое движение по кольцеобразному туннелю, в некотором месте этого туннеля стоят конденсаторы, которые создают скачек напряжения в тот момент, когда пучок протонов пролетает через них. Таким образом, на каждом витке происходит небольшое ускорение протонов. После того, как пучок частиц совершит несколько миллионов оборотов по туннелю синхрофазотрона, протоны достигнут желаемых скоростей, и будут направлены на мишень.
Стоит отметить, что используемые во время ускорения протонов электромагниты выполняли направляющую роль, то есть они определяли траекторию пучка, но не участвовали в его ускорении.
Проблемы, с которыми столкнулись ученые при проведении экспериментов
Чтобы лучше понять, что такое синхрофазотрон, и почему его создание является очень сложным и наукоемким процессом, следует рассмотреть проблемы, возникающие в процессе его работы.
Во-первых, чем больше скорость пучка протонов, тем большей массой они начинают обладать согласно знаменитому закону Эйнштейна. При скоростях близких к световым масса частиц становится настолько большой, что для их удержания на нужной траектории, необходимо иметь мощные электромагниты. Чем больше размер синхрофазотрона, тем большие магниты можно поставить.
Во-вторых, создание синхрофазотрона осложнялось еще и потерями энергии пучком протонов во время их кругового ускорения, причем, чем больше скорость пучка, тем более значительными становятся эти потери. Получается, что для разгона пучка до необходимых гигантских скоростей, необходимо иметь огромные мощности.
Какие результаты удалось получить?
Несомненно, эксперименты на советском синхрофазотроне внесли огромный вклад в развитие современных областей техники. Так, благодаря этим экспериментам ученые СССР смогли улучшить процесс переработки использованного урана-238 и получили некоторые интересные данные, сталкивая ускоренные ионы разных атомов с мишенью.
Результаты экспериментов на синхрофазотроне используются и по сей день в строительстве атомных электростанций, космических ракет и робототехники. Достижения советской научной мысли были использованы при строительстве самого мощного синхрофазотрона современности, которым является Большой Адронный Коллайдер. Сам же советский ускоритель служит науке РФ, находясь в институте ФИАН (Москва), где используется в качестве ускорителя ионов.
Принцип работы синхрофазотрона
Синхрофазотрон: что такое, принцип действия
Для чего нужен синхрофазотрон?
Для изучения микромира и познания структуры элементарных частиц, законов их взаимодействия друг с другом был создан прибор под названием синхрофазатрон.
Сам способ познания был чрезвычайно прост: поломать частицу и посмотреть, что находится внутри.
Однако как можно поломать протон? Для этого и был создан синхрофазотрон, который разгоняет частицы и ударяет их о мишень.
Последняя может быть неподвижной, а в современном Большом адронном коллайдере (он является усовершенствованной версией старого доброго синхрофазотрона) мишень является подвижной. Там пучки протонов с огромной скоростью движутся друг к другу и ударяются.
Считалось, что эта установка позволит осуществить научный прорыв, открыть новые элементы и способы получения атомной энергии из дешевых источников, которые превосходили бы по эффективности обогащенный уран и являлись бы более безопасными и менее вредными для окружающей среды.
Что такое синхрофазотрон
Данная установка представляет собой ускоритель элементарных частиц, протонов в частности.
Синхрофазотрон состоит из немагнитной закольцованной трубы с вакуумом внутри, а также мощных электромагнитов.
Поочередно магниты включаются, направляя заряженные частицы внутри вакуумной трубы.
Когда они с помощью ускорителей достигают максимальной скорости, их направляют в специальную мишень.
Протоны в нее ударяются, разбивают саму мишень и разбиваются при этом сами. Осколки разлетаются в разные стороны и оставляют следы в пузырьковой камере.
По этим следам группа ученых анализирует их природу.
Сама по себе установка является достаточно сложной и высокотехнологичной. Можно сказать, что синхрофазотрон – это «дальний родственник» современного Большого адронного коллайдера. По сути, его можно назвать аналогом микроскопа. Оба эти прибора предназначаются для изучения микромира, только принцип изучения разный.
Подробнее об устройстве
В установке частицы двигаются по кругу, и на каждом обороте их подпитывают энергией, получая ускорение. И хотя подобная подпитка невелика, за миллионы оборотов можно набрать необходимую энергию.
В основу работы синхрофазотрона положен именно этот принцип. Разогнанные до небольших значений элементарные частицы запускаются в туннель, где располагаются магниты. Они создают перпендикулярное кольцу магнитное поле. Многие ошибочно полагают, что эти магниты ускоряют частицы, но на самом деле это не так. Они лишь меняют их траекторию, заставляя двигаться по окружности, однако не ускоряют их. Само ускорение происходит на определенных разгонных промежутках.
Разгон частиц
Подобный промежуток ускорения представляет собой конденсатор, на который подается напряжение с высокой частотой.
Пучок протонов влетает в данный конденсатор в момент, когда напряжение в нем равно нулю.
По мере того как частицы пролетают по конденсатору, напряжение успевает возрасти, что подгоняет частицы.
На следующем кругу это повторяется, так как частота переменного напряжения специально подбирается равной частоте обращения частицы по кольцу.
Следовательно, синхронно и в фазе осуществляется ускорение протонов. Отсюда и название – синхрофазотрон.
Кстати, при таком способе ускорения есть определенный полезный эффект.
Если вдруг пучок протонов летит быстрее необходимой скорости, то он влетает в разгонный промежуток при отрицательном значении напряжения, из-за чего немного притормаживает.
Если скорость движения меньшая, то эффект будет обратным: частица получает ускорение и догоняет основной сгусток протонов.
В результате плотный и компактный пучок частиц движется с одной скоростью.
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
Как устроен синхрофазотрон и нуклотрон ⋆ Как это сделано
Синхрофазотрон – это ускоритель, построенный в Дубне в 1957 году и ставший самым большим и мощным для своего времени. Его магнит весит 36 000 тонн и занесен в книгу рекордов Гиннеса, как самый тяжелый в мире. Он проработал до 2002-го года, а сейчас в его подвале построен новый ускоритель – Нуклотрон. Мне удалось попасть на территорию Объединенного Института Ядерных Исследований (ОИЯИ) в Дубне и прогуляться по синхрофазотрону.
Начали осмотр с бывшего пульта управления синхрофазотроном. Раньше он стоял полукругом посередине этой комнаты:
3.
Сейчас от него остался лишь небольшой фрагмент:
4.
5.
6.
Здесь же, в углу, стоит модель Синхрофазотрона:
7.
Он устроен следующим образом: в самом начале частицы разгоняют в линейном ускорителе (инжекторе), а затем они попадают в кольцо синхрофазотрона, где ускоряются практически до скорости света, нарезая несколько сотен тысяч кругов. После этого частицу выстреливают из кольца и с помощью гигантских магнитов направляют в одну из мишеней. Нуклотрон работает по тому же принципу:
8.
Положительно заряженные ионы разгоняются в ускорителе с помощью электричества. Образно говоря, они проходят через большое количество конденсаторов. Частица влетает в него с положительной стороны и начинает притягиваться к отрицательной. Такие «конденсаторы» называются ускоряющими промежутками.
Для ускорения частиц требуется огромное количество энергии, но энергия нужна не постоянно, а всплесками. Если подключить ускоритель к городской сети, то во время таких «всплесков», весь город будет погружаться во тьму, поэтому для ускорителя был построен собственный энергоблок. В нем стояли огромные маховики, которые раскручивали до скорости звука (330 метров в секунду) и во время «всплеска» резко останавливали, превращая механическую энергию маховика в электрическую.
Нуклотрон построили в подвале синхрофазотрона в 1992-ом году и его пульт управления выглядит уже гораздо современнее:
9.
Нуклотрон работает не постоянно, а сеансами. Сейчас проводят 2 сеанса в год, продолжительностью чуть больше месяца:
10.
Здание, где установлен синхрофазотрон имеет круглую форму и уже вокруг него построены вспомогательные сооружения:
11.
При входе висят таблички:
12.
13.
Ускорение начинается в линейном ускорителе. С помощью электрического разряда из водорода выделяют положительно заряженные ионы, которые начинают свое путешествие по ускорителю. Напряжение на столько велико (чуть меньше МегаВольта), что в сырую погоду в этом помещении молнии могут бить в стены вместо трубок:
14.
Из кожуха линейного ускорителя (ЛУ-20) торчат вакуумные лампы. Для того, чтобы частицы не тормозились от столкновений с молекулами воздуха, внутри ускорителя воздух откачан практически полностью:
15.
На выходе из линейного ускорителя стоит поворотный магнит, который либо пропускает частицу прямо в синхрофазотрон, либо отклоняет ее в подвал, где стоит нуклотрон:
16.
17.
С помощью магнитных линз пучок частиц фокусируют и удерживают небольшим в диаметре:
18.
Диаметр кольца синхрофазотрона 60 метров. Оно состоит из 4 огромных магнитов, на которых спокойно смогут разъехаться 2 легковушки (5 метров в высоту и 7 в ширину):
19.
Магнит имеет такие размеры из-за того, что пучок в синхрофазотроне слабофокусированный и удерживается в вакуумной камере размером 2 метра на 40 сантиметров, а сам магнит нужен для того, чтобы удерживать пучок внутри кольца:
20.
После завершения строительства в Дубну приезжали президенты и премьер-министры разных стран, посмотреть на чудо-установку. Советский Союз очень гордился синхрофазотроном. В то время он стал одним из символов мощи нашей страны.
Сейчас синхрофазотрон уже почти полностью демонтирован. В здании осталось лишь ярмо магнита, зато хорошо видно отверстие, в котором ускорялся пучок ионов. Есть планы построить новый ускоритель внутри него, чтобы использовать железо магнита в качестве защиты от радиации.
Во время работы синхрофазотрона включали этот замечательный светофор (обратите внимание на лампочку):
22.
Рядом с синхрофазотроном установлен сегмент нуклотрона. Разница в размере огромна:
23.
В 50-ых годах, уже во время строительства синхрофазотрона, физики научились жестко фокусировать пучок ионов до гораздо меньших диаметров, что позволило уменьшить габариты следующих ускорителей. Обратите внимание на размеры отверстия внутри нуклотрона – оно значительно меньше, чем огромный проем в синхрофазотроне:
24.
Нуклотрон строили уже во времена перестройки на деньги, которые лаборатория самостоятельно зарабатывала производством жидкого гелия. В здании с синхрофазотроном в подвале по кольцу были проложены кабели. Их передвинули, а на их месте построили нуклотрон:
25.
Ходить здесь тесновато. В некоторых местах я с трудом протискивался со своим пивным животиком:
26.
Сверху, из линейного ускорителя, в кольцо нуклотрона заводят пучок частиц (зеленые направляющие):
27.
Частицы ускоряются в кольце, а затем выводятся на поверхность с помощью отклоняющих магнитов (зеленого цвета):
28.
Скорость частиц на входе равна 30 тысячам километров в секунду, а на выходе уже около скорости света (300 тысяч километров в секунду), поэтому для отклонения пучка магниты нужны гораздо больших размеров:
29.
Все магниты красиво покрашены:
30.
Дальше частицы попадают в экспериментальный корпус, где ученые-физики с помощью таких же гигантских магнитов направляют их в одну из мишеней. После столкновения с мишенью осколки улавливаются детекторами:
31.
32.
Криогенные установки охлаждают обмотки магнитов внутри нуклотрона до температуры -269 градусов Цельсия, для возникновения эффекта сверхпроводимости:
33.
34.
Экспериментальный корпус питается электричеством от отдельной подстанции:
35.
Сам канал обложен бетонными блоками для защиты от радиации:
36.
В том числе сверху:
37.
Ученые сидят в оранжевых домиках на крыше канала и вокруг него:
38.
Внутри куча приборов. Здесь снимаются и записываются данные, а затем ученые будут еще долгое время их обрабатывать и анализировать:
39.
40.
Ну и напоследок несколько дверей:
41.
42.
43.
в Источник
Значение слова СИНХРОФАЗОТРОН. Что такое СИНХРОФАЗОТРОН?
СИНХРОФАЗОТРО́Н, -а, м. Один из видов установок для ускорения движения заряженных частиц (протонов) электрическим полем изменяющейся частоты.
[От греч. σύγχρονος — одновременный и слова фазотрон]
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
- Синхрофазотро́н (от + + электрон) — резонансный циклический ускоритель с неизменной в процессе ускорения длиной равновесной орбиты. Чтобы частицы в процессе ускорения оставались на той же орбите, изменяется как ведущее магнитное поле, так и частота ускоряющего электрического поля. Последнее необходимо, чтобы пучок приходил в ускоряющую секцию всегда в фазе с высокочастотным электрическим полем. В том случае, если частицы ультрарелятивистские, частота обращения, при фиксированной длине орбиты, не меняется с ростом энергии, и частота ВЧ-генератора также должна оставаться постоянной. Такой ускоритель уже называется синхротроном.
В физической энциклопедии приводится следующее определение: синхрофазотрон — выходящее из употребления название протонного синхротрона со слабой фокусировкой.
В настоящее время под словом «синхрофазотрон», как правило, понимается конкретный ускоритель Синхрофазотрон ОИЯИ с энергией пучков протонов 10 ГэВ, сооружённый под руководством В. И. Векслера в Объединённом институте ядерных исследований в 1957 году.
Источник: Википедия
синхрофазотро́н
1. физ. циклический ускоритель частиц с постоянной длиной равновесной орбиты, употребляемый для исследований в области физики атомного ядра ◆ Компактный и требующий небольшой мощности питания источник, использующий сверхпроводящий шестиполюсный магнит и криогенную откачку, был разработан для синхрофазотрона на 10 ГэВ. Н.И. Заика, А.В. Мохнач, П.Л. Шмарин, «Физика и техника поляризованных пучков ионов», 1987 г.
Источник: Викисловарь
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.
Вопрос: загипнотизировать — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?
Положительное
Отрицательное
Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия
Здесь синхротрон — это круговая дорожка, от которой отходят лучи.Синхротрон — это тип ускорителя частиц, в котором частицы много раз перемещаются по кругу. Он использует магнитное поле, чтобы вращать частицы в круге, и электрическое поле, чтобы ускорить частицы. Компоненты тщательно согласованы с движущимся пучком частиц, так что размер круга остается того же размера, а частицы движутся быстрее.Марк Олифант изобрел протонный синхротрон. [1] Владимир Векслер был первым, кто опубликовал идею. Эдвин Макмиллан построил первый электронный синхротрон.
Синхротрон является усовершенствованием циклотрона, в котором частицы движутся по спирали. В циклотроне используется постоянное магнитное поле и приложенное электрическое поле постоянной частоты. (Один из них изменен в синхроциклотроне). Оба этих поля изменяются в синхротроне, чтобы изменить путь от спирали до круга.Тщательно увеличивая поля по мере того, как частицы набирают энергию, можно сохранить ширину кругового пути такой же, как машина ускоряет частицы. Это позволяет вакуумной камере для частиц представлять собой большой тор из тонкой круглой трубы (в форме пончика). Легче использовать прямые участки между изгибающимися магнитами и некоторые изогнутые участки внутри магнитов, придавая тору форму многоугольника с закругленными углами. Путь, который действует как очень большой круг, может быть построен с использованием простых прямых и изогнутых сегментов трубы, в отличие от дискообразной камеры устройств циклотронного типа.Форма также требует использования нескольких магнитов для изгиба пучков частиц. Прямые секции требуются на расстоянии вокруг кольца для обоих радиочастотных резонаторов, а в установках третьего поколения допускается пространство для вставки устройств извлечения энергии, таких как вигглеры и ондуляторы. В большинстве синхротронов используются два типа магнитов: дипольные магниты для изгиба пучка частиц и квадрупольные магниты для фокусировки пучка.
Максимальная энергия, которую может передать циклический ускоритель, обычно ограничивается силой магнитного поля (полей) и минимальным радиусом (максимальной кривизной) пути частицы.Итак, со временем физики построили ускорители с большими магнитами и большими кругами, чтобы достичь более высоких уровней энергии частиц.
В циклотроне максимальный радиус весьма ограничен, поскольку частицы начинаются в центре и по спирали движутся наружу. Итак, весь путь должен представлять собой самонесущую вакуумную камеру дисковой формы. Поскольку радиус ограничен, мощность машины ограничивается силой магнитного поля. В случае обычного электромагнита напряженность поля ограничивается насыщением сердечника (когда все магнитные домены выстроены одинаково, поле не может быть больше увеличено практически до любой степени).Расположение одной пары магнитов по всей ширине устройства также ограничивает экономичный размер устройства.
Синхротроны преодолевают эти ограничения, используя узкую трубку луча, которую можно окружить гораздо меньшими и более плотно фокусирующими магнитами. Способность этого устройства ускорять частицы ограничена тем фактом, что частицы должны быть заряжены, чтобы вообще ускориться, но заряженные частицы при ускорении испускают фотоны (легкие частицы), что заставляет их терять энергию.Предельная энергия луча достигается, когда энергия, теряемая на поперечное (изгибное) ускорение, необходимое для поддержания траектории луча по окружности, равна энергии, добавляемой в каждом цикле. Более мощные ускорители создаются за счет использования траекторий большого радиуса и использования более многочисленных и более мощных микроволновых резонаторов для ускорения пучка частиц между углами. Более легкие частицы (например, электроны) теряют большую часть своей энергии при повороте. Практически говоря, энергия ускорителей электронов / позитронов ограничена этими радиационными потерями, хотя она не играет значительной роли в динамике ускорителей протонов или ионов.Их энергия строго ограничена силой магнитов и стоимостью.
Частицы инжектируются в главное кольцо при значительной энергии либо линейным ускорителем (линейным ускорителем), либо промежуточным синхротроном, который, в свою очередь, питается от линейного ускорителя. Линакный ускоритель, в свою очередь, питается частицами, ускоренными до промежуточной энергии с помощью простого источника питания высокого напряжения, обычно генератора Кокрофта-Уолтона.
Частицы предназначены для выхода из линейного ускорителя с заданной скоростью («скорость впрыска») для входа в синхротрон.Операторы вычисляют напряженность магнитного поля, необходимую для направления частиц со скоростью инжекции на пути синхротрона. Операторы дают электромагнитам ток, достаточный для создания нужной силы магнитного поля.
Начиная с этой начальной напряженности магнитного поля, магнитное поле затем увеличивается. Частицы проходят через электростатический ускоритель, управляемый высоким переменным напряжением. При скоростях частиц, не близких к скорости света, частоту ускоряющего напряжения можно сделать примерно пропорциональной току в поворотных магнитах.Более точное управление частотой выполняется сервоконтролем, который реагирует на обнаружение прохождения движущейся группы частиц. При скоростях частиц, приближающихся к скорости света, частота становится почти постоянной, в то время как ток в поворотных магнитах продолжает увеличиваться. Максимальная энергия, которая может быть приложена к частицам (для данного размера кольца и количества магнитов), определяется насыщением сердечников поворотных магнитов (точка, в которой увеличение тока не создает дополнительного магнитного поля).Один из способов получить дополнительную мощность — увеличить тор и добавить дополнительные изгибающие магниты. Это позволяет уменьшить степень перенаправления частиц при насыщении и, таким образом, частицы могут быть более энергичными. Еще один способ получения более высокой мощности — использование сверхпроводящих магнитов, не ограниченных насыщением сердечника.
Когда частицы достигают своей максимальной энергии, они выводятся из синхротрона и нацелены на цель. Ранние синхротроны использовали стационарные мишени.Чтобы удвоить энергию столкновения, физики в 1970-х годах начали сталкивать два луча частиц, движущихся в противоположном направлении, вместо одного луча и неподвижной цели. Чтобы два луча двигались в синхронтроне в противоположных направлениях, они использовали частицы с одинаковой массой, но с противоположным знаком. Например, электроны и позитроны или протоны и антипротоны.
Современные промышленные синхротроны могут быть очень большими (здесь, в Солей, недалеко от Парижа).Один из первых крупных синхротронов, ныне списанный, — это Беватрон, построенный в 1950 году в лаборатории Лоуренса Беркли.Название этого ускорителя протонов происходит от его мощности в диапазоне 6,3 ГэВ (тогда он назывался БэВ для миллиарда электрон-вольт; название появилось раньше, чем была принята префикс SI giga-). Эта машина впервые создала ряд тяжелых элементов, невидимых в мире природы. Это место также является местонахождением одной из первых больших пузырьковых камер, использовавшихся для изучения результатов атомных столкновений, произведенных машиной.
Еще один ранний большой синхротрон — Космотрон, построенный в Брукхейвенской национальной лаборатории, достигший 3.3 ГэВ в 1953 г. [2] Первый синхротрон Корнельского университета был построен до 1950 г. и имел мощность 300 МэВ. [3]
До августа 2008 года синхротроном с самой высокой энергией в мире был Тэватрон в Национальной ускорительной лаборатории Ферми в Соединенных Штатах. Он ускоряет протоны и антипротоны до кинетической энергии чуть меньше 1 ТэВ и сталкивает их вместе. Большой адронный коллайдер (LHC), который был построен в Европейской лаборатории физики высоких энергий (CERN), имеет примерно в семь раз больше энергии (таким образом, протон-протонные столкновения происходят примерно при 14 ТэВ).Он расположен в 27-километровом туннеле, в котором раньше размещался коллайдер Большой электрон-позитрон (LEP), поэтому он будет претендовать на звание самого большого научного устройства из когда-либо построенных. LHC также будет ускорять тяжелые ионы (например, свинец) до энергии 1,15 ПэВ.
Самым крупным серьезно предложенным устройством такого типа был сверхпроводящий суперколлайдер (SSC), который должен был быть построен в Техасе. В этой конструкции, как и в других, использовались сверхпроводящие магниты, которые позволяют создавать более интенсивные магнитные поля без ограничения насыщения сердечника.Планируемая окружность кольца составляла 87,1 км (54,1 мили) с энергией 20 ТэВ на пучок протонов. Строительство было начато в 1991 году, но позже было отменено в 1994 году. Управление проектом велось плохо. Некоторые говорят, что окончание «холодной войны» привело к изменению приоритетов научного финансирования, что способствовало его окончательной отмене.
Хотя все еще есть потенциал для создания еще более мощных циклических ускорителей протонов и тяжелых частиц, похоже, что следующий шаг в увеличении энергии электронного пучка должен избежать потерь из-за синхротронного излучения.Это потребует возврата к линейному ускорителю, но с устройствами, значительно более длинными, чем те, которые используются в настоящее время. В настоящее время предпринимаются серьезные усилия по разработке и созданию Международного линейного коллайдера (ILC), который будет состоять из двух противоположных линейных ускорителей, одного для электронов и одного для позитронов. Они столкнутся с суммарной энергией в центре масс 0,5 ТэВ.
Однако синхротронное излучение также имеет широкий спектр применений (см. Синхротронный свет), и многие синхротроны 2-го и 3-го поколений были созданы специально для его использования.Самыми крупными из этих источников синхротронного света 3-го поколения являются Европейский центр синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле, Франция, Advanced Photon Source (APS) около Чикаго, США, и SPring-8 в Японии, ускоряющие электроны до 6, 7 и 8 ГэВ соответственно.
Синхротроны, которые используются для передовых исследований, представляют собой большие машины, строительство которых обходится в десятки или сотни миллионов долларов, а каждый канал пучка (их может быть от 20 до 50 на большом синхротроне) стоит в среднем еще два или три миллиона долларов.Эти установки в основном строятся агентствами, финансирующими науку, правительств развитых стран или в результате сотрудничества между несколькими странами в регионе и используются как объекты инфраструктуры, доступные ученым из университетов и исследовательских организаций по всей стране, региону или миру. Однако были разработаны более компактные модели, такие как компактный источник света.
| Синхротрон | Местоположение и страна | Энергия (ГэВ) | Окружность (м) | Ввод в эксплуатацию | Списано |
|---|---|---|---|---|---|
| Улучшенный источник фотонов (APS) | Аргоннская национальная лаборатория, США | 7.0 | 1104 | 1995 | |
| АЛЬБА | Серданьола-дель-Валлес недалеко от Барселоны, Испания | 3 | 270 | 2010 | |
| Тантал | Мэдисон, Висконсин, США | ,2 | 9,38 | 1968 | 1995 |
| ISIS | Лаборатория Резерфорда Эпплтона, Великобритания | 0,8 | 163 | 1985 | |
| Австралийский синхротрон | Мельбурн, Австралия | 3 | 216 | 2006 | |
| АНКА | Технологический институт Карлсруэ, Германия | 2.5 | 110,4 | 2000 | |
| LNLS | Кампинас, Бразилия | 1,37 | 93,2 | 1997 | |
| СЕЗАМ | Аллаан, Иордания | 2,5 | 125 | В разработке | |
| Беватрон | Лаборатория Лоуренса Беркли, США | 6 | 114 | 1954 | 1993 |
| Бирмингемский синхротрон | Бирмингемский университет, Великобритания | 1 | – | 1953 | |
| Расширенный источник света | Лаборатория Лоуренса Беркли, США | 1.9 | 196,8 | 1993 | |
| Космотрон | Брукхейвенская национальная лаборатория, США | 3 | 72 | 1953 | 1968 |
| Национальный источник синхротронного света | Брукхейвенская национальная лаборатория, США | 2,8 | 170 | 1982 | |
| Нимрод | Лаборатория Резерфорда Эпплтона, Великобритания | 7 | 1957 | 1978 | |
| Синхротрон с переменным градиентом (AGS) | Брукхейвенская национальная лаборатория, США | 33 | 800 | 1960 | |
| Стэнфордский источник синхротронного излучения | SLAC Национальная ускорительная лаборатория, США | 3 | 234 | 1973 | |
| Центр синхротронного излучения (SRC) | Мэдисон, США | 1 | 121 | 1987 | |
| Корнельский источник синхротрона высоких энергий (ШАХМАТЫ) | Корнельский университет, США | 5.5 | 768 | 1979 | |
| Солейл | Париж, Франция | 3 | 354 | 2006 | |
| Шанхайский центр синхротронного излучения (SSRF) | Шанхай, Китай | 3,5 | 432 | 2007 | |
| Синхротрон протонов | ЦЕРН, Швейцария | 28 | 628,3 | 1959 | |
| Тэватрон | Национальная ускорительная лаборатория Ферми, США | 1000 | 6300 | 1983 | 2011 г. |
| Швейцарский источник света | Институт Пауля Шерера, Швейцария | 2.8 | 288 | 2001 | |
| Большой адронный коллайдер (LHC) | ЦЕРН, Швейцария | 7000 | 26659 | 2008 | |
| BESSY II | Helmholtz-Zentrum Berlin в Берлине, Германия | 1,7 | 240 | 1998 | |
| Европейский центр синхротронного излучения (ESRF) | Гренобль, Франция | 6 | 844 | 1992 | |
| МАКС-И | MAX-lab, Швеция | 0.55 | 30 | 1986 | |
| МАКС-II | MAX-lab, Швеция | 1,5 | 90 | 1997 | |
| МАКС-III | MAX-lab, Швеция | 0,7 | 36 | 2008 | |
| ELETTRA | Триест, Италия | 2–2,4 | 260 | 1993 | |
| Источник синхротронного излучения | Лаборатория Дарсбери, Великобритания | 2 | 96 | 1980 | 2008 г. |
| ASTRID | Орхусский университет, Дания | 0.58 | 40 | 1991 | |
| Алмазный источник света | Оксфордшир, Великобритания | 3 | 561,6 | 2006 | |
| ДОРИС III | DESY, Германия | 4,5 | 289 | 1980 | |
| ПЕТРА II | DESY, Германия | 12 | 2304 | 1995 | 2007 г. |
| ПЕТРА III | DESY, Германия | 6.5 | 2304 | 2009 | |
| Канадский источник света | Университет Саскачевана, Канада | 2,9 | 171 | 2002 | |
| ПРУ-8 | RIKEN, Япония | 8 | 1436 | 1997 | |
| KEK | Цукуба, Япония | 12 | 3016 | ||
| Национальный исследовательский центр синхротронного излучения | Научный парк Синьчжу, Тайвань | 3.3 | 518,4 | 2008 | |
| Институт исследования синхротронного света (SLRI) | Накхонратчасима, Таиланд | 1,2 | 81,4 | 2004 | |
| Инд 1 | Раджа Раманна Центр передовых технологий, Индор, Индия | 0,45 | 18,96 | 1999 | |
| Инд 2 | Центр передовых технологий Раджа Раманна, Индор, Индия | 2.5 | 36 | 2005 | |
| Синхрофазотрон | ОИЯИ, Дубна, Россия | 10 | 180 | 1957 | 2005 |
| Синхротрон У-70 | Институт физики высоких энергий, Протвино, Россия | 70 | 1967 | ||
| КАМД | LSU, Луизиана, США | 1,5 | – | – | |
| PLS | PAL, Пхохан, Корея | 2.5 | 280,56 | 1994 |
- Примечание: в случае коллайдеров указанная энергия часто вдвое превышает указанную здесь. В приведенной выше таблице показана энергия одного луча, но если два противоположных луча сталкиваются лицом к лицу, энергия центра масс вдвое превышает указанную энергию луча.
- ↑ Nature 407, 468 (28 сентября 2000 г.).
- ↑ Космотрон
- ↑ «Пол Хартман (1913-2005), пионер синхротронного излучения» (PDF).Проверено 18 декабря 2011.
- Канадский источник света
- Австралийский синхротрон
- Синхротрон Diamond UK
- Lightsources.org
- Большой адронный коллайдер ЦЕРН
- Синхротронные источники света мира
- Миниатюрный синхротрон: синхротрон размером с комнату предлагает ученым новый способ проведения высококачественных рентгеновских экспериментов в их собственных лабораториях, Technology Review , 4 февраля 2008 г.
- Бразильская лаборатория синхротронного света
- Подкаст, интервью с ученым из Европейского центра синхротронного излучения
- Индийский SRS
- Самин Ахмед Хан, Синхротронное излучение (в Азии), Отчет ATIP, No.ATIP02.034, 28 страниц (21 августа 2002 г.). (ATIP: Азиатская программа технологической информации, Токио, Япония, 2002 г.). Полный отчет.
- Источник света ALBA
— Coub
Синхрофазотрон — Coub- Главная
- Горячей
- Случайный
Подробнее …
Показать меньше
- Мне нравится
- Закладки
- Сообщества
Животные и домашние животные
Мэшап
Аниме
Фильмы и сериалы
Игры
Мультфильмы
Искусство и дизайн
Музыка
Новости и политика
Спорт
Наука и технологии
Знаменитости
Природа и путешествия
Мода и красота
Танец
Авто и техника
NSFW
Рекомендуемые
Coub of the Day
-
Темная тема