прил., кол-во синонимов: 12

Составить слова из слова ускоривший

прил., кол-во синонимов: 1

Составить слова из слова ускоривший бег

прил., кол-во синонимов: 1

Составить слова из слова ускоривший наступление

прил., кол-во синонимов: 7

Составить слова из слова ускорившийся

Ускори́тели - заряженных частиц, установки для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий с помощью электрического поля. Частицы движутся в вакуумной камере; управление их движением (формой траектории) производится магнитным (реже электрическим) полем. По характеру траекторий частиц различают циклические и линейные ускорители, а по характеру ускоряющего электрического поля - резонансные и нерезонансные ускорители (последние - индукционные и высоковольтные). К циклическим относятся ускорители электронов: бетатрон, микротрон, синхротрон и ускорители тяжелых частиц (протонов и др.): циклотрон, фазотрон и протонный синхротрон. Все циклические ускорители, за исключением бетатрона, - резонансные. Линейные высоковольтные ускорители дают интенсивные пучки частиц с энергией до 30 МэВ. Самую высокую энергию электронов дают линейные резонансные ускорители (около 20 ГэВ), протонов - протонный синхротрон (ускори́тели500 ГэВ). Помимо первичных пучков ускоренных заряженных частиц, ускорители являются источниками пучков вторичных частиц (мезонов, нейтронов, фотонов и т. д.), получаемых при взаимодействии первичных частиц с веществом. Ускорители - один из основных инструментов современной физики. Пучки частиц высокой энергии используются для исследования природы и свойств элементарных частиц, в физике атомного ядра и твердого тела, а также в дефектоскопии, лучевой терапии и др.

* * *

УСКОРИТЕЛИ - УСКОРИ́ТЕЛИ заряженных частиц, установки для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий с помощью электрического поля. Частицы движутся в вакуумной камере; управление их движением (формой траектории) производится магнитным (реже - электрическим) полем. По характеру траекторий частиц различают циклические и линейные ускорители, а по характеру ускоряющего электрического поля - резонансные и нерезонансные ускорители (последние - индукционные и высоковольтные). К циклическим ускорителям относятся:

1) Ускоритель электронов: бетатрон, микротрон, синхротрон;

2) Ускоритель тяжелых частиц (протонов и др.): циклотрон, фазотрон, синхрофазотрон. Все циклические ускорители, за исключением бетатрона, - резонансные. Линейные высоковольтные ускорители дают интенсивные пучки частиц с энергией до 30 МэВ. Самую высокую энергию электронов дают линейные резонансные ускорители (ок. 20 ГэВ), протонов - протонные синхрофазотроны (УСКОРИТЕЛИ500 ГэВ). Помимо первичных пучков ускоренных заряженных частиц ускорители являются источниками пучков вторичных частиц (мезонов, нейтронов, фотонов и т. д.), получаемых при взаимодействии первичных частиц с веществом. Ускорители - один из основных инструментов современной физики. Пучки частиц высокой энергии используются для исследования природы и свойств элементарных частиц, в физике атомного ядра и твердого тела, а также в дефектоскопии, лучевой терапии и т. д.

УСКОРИТЕЛИ заряженных частиц - установки для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий с помощью электрического поля. Частицы движутся в вакуумной камере; управление их движением (формой траектории) производится магнитным (реже - электрическим) полем. По характеру траекторий частиц различают циклические и линейные ускорители, а по характеру ускоряющего электрического поля - резонансные и нерезонансные ускорители (последние - индукционные и высоковольтные). К циклическим ускорителям относятся:..1) Ускоритель электронов: бетатрон, микротрон, синхротрон;..2) Ускоритель тяжелых частиц (протонов и др.): циклотрон, фазотрон, синхрофазотрон. Все циклические ускорители, за исключением бетатрона, - резонансные. Линейные высоковольтные ускорители дают интенсивные пучки частиц с энергией до 30 МэВ. Самую высокую энергию электронов дают линейные резонансные ускорители (ок. 20 ГэВ), протонов - протонные синхрофазотроны (~500 ГэВ). Помимо первичных пучков ускоренных заряженных частиц ускорители являются источниками пучков вторичных частиц (мезонов, нейтронов, фотонов и т. д.), получаемых при взаимодействии первичных частиц с веществом. Ускорители - один из основных инструментов современной физики. Пучки частиц высокой энергии используются для исследования природы и свойств элементарных частиц, в физике атомного ядра и твердого тела, а также в дефектоскопии, лучевой терапии и т. д.

Вид сверху территории, на которой расположен линейный ускоритель со встречными пучками (Станфорд, США). После ускорения пучки электронов и позитронов встречаются в подземной экспериментальной установке (проекция их траектории на поверхности помечена штрихом).

УСКОРИТЕЛИ, устройства для получения заряженных частиц (протонов, электронов и др.) высоких энергий с помощью электрического поля. Частицы движутся в вакуумной камере, их движением управляют обычно с помощью магнитного поля. По характеру траектории частиц различают ускорители циклические и линейные, а по характеру ускоряющего поля - резонансные и нерезонансные. К циклическим ускорителям относятся ускорители электронов - бетатрон и синхротрон и ускорители протонов - циклотрон, фазотрон, синхротрон протонный. Самую высокую энергию электронов дают линейные резонансные ускорители (около 20 ГэВ), а протонов - протонный синхротрон (~500 ГэВ). Ускорители представляют собой очень большие (длина десятки км) установки.

Составить слова из слова ускорители

Ускори́тели со встре́чными пучка́ми (коллайдеры), установки, в которых осуществляется столкновение встречных пучков заряженных частиц высоких энергий, получаемых на ускорителях, обычно синхротронах и синхрофазотронах. До столкновения частицы накапливаются в специальных устройствах - накопительных кольцах - с целью увеличения плотности числа частиц в пучках. На ускорителях со встроенными пучками исследуются взаимодействия элементарных частиц при максимально доступных в лабораторных условиях эффективных энергиях столкновения.

* * *

УСКОРИТЕЛИ СО ВСТРЕЧНЫМИ ПУЧКАМИ - УСКОРИ́ТЕЛИ СО ВСТРЕ́ЧНЫМИ ПУЧКА́МИ (коллайдеры), установки, в которых осуществляется столкновение встречных пучков заряженных частиц высоких энергий, получаемых на ускорителях заряженных частиц, обычно синхротронах и синхрофазотронах. До столкновения частицы накапливаются в специальных устройствах - накопительных кольцах - с целью увеличения плотности числа частиц в пучках. На ускорителях со встречными пучками исследуются взаимодействия элементарных частиц при максимально доступных в лабораторных условиях эффективных энергиях столкновения.

Составить слова из слова ускорители со встречными пучками

м.

1. Устройство, прибор для увеличения [ускорение I 1.] скорости движения.

2. Вещество, способствующее ускорению [ускорение I 1.] каких-либо процессов.

УСКОРИ́ТЕЛЬ. Ускорителя, муж. (тех.). Прибор или вещество, способствующее ускорению какого-нибудь процесса. Ускоритель твердения. Ускоритель вулканизации.

УСКОРИ́ТЕЛЬ, -я, муж. (спец.). Установка для получения заряженных частиц больших энергий с помощью электрического поля. У. протонов.

УСКОРИ́ТЕЛЬ -я; м.

1. Приспособление, прибор, машина для ускорения какого-л. процесса, движения. У. электронных частиц. Отладить у. // Вещество, способствующее ускорению какого-л. процесса. У. вулканизации.

2. То, что ускоряет ход, развитие событий, явлений и т.п. Наука - у. технического процесса. Опыт жизни - у. становления личности.

-я, м.

1. Приспособление, прибор, машина для ускорения какого-л. процесса, движения.

Ускоритель набора воды.

2. Вещество, способствующее ускорению какого-л. процесса.

Ускоритель вулканизации.

нарк. см. кокаин

ускори́тель, -я

ускори́тель, -я

ускори́тель, ускори́тели, ускори́теля, ускори́телей, ускори́телю, ускори́телям, ускори́телем, ускори́телями, ускори́теле, ускори́телях

сущ., кол-во синонимов: 37

акселератор; смокатрон, инжектор, омнитрон, синхрофазотрон, фазотрон, бетатрон, синхротрон, рейстрек, синхрофазоциклотрон, юнилак, промотор, гиротрон, бустер, синхроциклотрон, ускорятель, коллайдер, циклотрон, беватрон, пелетрон, тандем, линатрон, метадин, мезотрон, катализатор, ребатрон, рециклотрон, ортотрон, циклосинхротрон, микротрон

Syn: акселератор

у/скор/и́/тель/.

ускори́тель м 2a (устройство)

- Большой адронный коллайдер как он есть.

- Установка для получения заряженных частиц больших энергий.

Составить слова из слова ускоритель

сущ., кол-во синонимов: 1

Составить слова из слова ускоритель бизнес-процессов

УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ - установка, в которой с помощью электрических и магнитных полей получаются направленные пучки электронов, протонов, ионов и других заряженных частиц с энергией, значительно превышающей тепловую энергию. В процессе ускорения повышаются скорости частиц, причем нередко до значений, близких к скорости света. В настоящее время многочисленные малые ускорители применяются в медицине (радиационная терапия), а также в промышленности (например, для ионной имплантации в полупроводниках). Крупные же ускорители применяются главным образом в научных целях - для исследования субъядерных процессов и свойств элементарных частиц

(см. также ЧАСТИЦЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ). Согласно квантовой механике, пучок частиц, как и световой пучок, характеризуется определенной длиной волны. Чем больше энергия частиц, тем меньше эта длина волны. А чем меньше длина волны, тем меньше объекты, которые можно исследовать, но тем больше размеры ускорителей и тем они сложнее. Развитие исследований микромира требовало все большей энергии зондирующего пучка. Первыми источниками излучений высокой энергии служили природные радиоактивные вещества. Но они давали исследователям лишь ограниченный набор частиц, интенсивностей и энергий. В 1930-х годах ученые начали работать над созданием установок, которые могли бы давать более разнообразные пучки. В настоящее время существуют ускорители, позволяющие получать любые виды излучений с высокой энергией. Если, например, требуется рентгеновское или гамма-излучение, то ускорению подвергаются электроны, которые затем испускают фотоны в процессах тормозного или синхротронного излучения. Нейтроны генерируются при бомбардировке подходящей мишени интенсивным пучком протонов или дейтронов. Энергия ядерных частиц измеряется в электронвольтах (эВ). Электронвольт - это энергия, которую приобретает заряженная частица, несущая один элементарный заряд (заряд электрона), при перемещении в электрическом поле между двумя точками с разностью потенциалов в 1 В. (1 эВ УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ 1,60219*10-19 Дж.) Ускорители позволяют получать энергии в диапазоне от тысяч до нескольких триллионов (10 12) электронвольт - на крупнейшем в мире ускорителе. Для обнаружения в эксперименте редких процессов необходимо повышать отношение сигнала к шуму. Для этого требуются все более интенсивные источники излучения. Передний край современной техники ускорителей определяется двумя основными параметрами - энергией и интенсивностью пучка частиц. В современных ускорителях используются многочисленные и разнообразные виды техники: высокочастотные генераторы, быстродействующая электроника и системы автоматического регулирования, сложные приборы диагностики и управления, сверхвысоковакуумная аппаратура, мощные прецизионные магниты (как "обычные", так и криогенные) и сложные системы юстировки и крепления.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ

Основная схема ускорения частиц предусматривает три стадии:

1) формирование пучка и его инжекция, 2) ускорение пучка и 3) вывод пучка на мишень или осуществление соударения встречных пучков в самом ускорителе.

Формирование пучка и его инжекция. Исходным элементом любого ускорителя служит инжектор, в котором имеется источник направленного потока частиц с низкой энергией (электронов, протонов или других ионов) и высоковольтные электроды и магниты, выводящие пучок из источника и формирующие его. В источниках протонов первых ускорителей газообразный водород пропускался через область электрического разряда или вблизи раскаленной нити. В таких условиях атомы водорода теряют свои электроны и остаются одни ядра - протоны. Такой метод (и аналогичный с другими газами) в усовершенствованном виде по-прежнему применяется для получения пучков протонов (и тяжелых ионов). Источник формирует пучок частиц, который характеризуется средней начальной энергией, током пучка, его поперечными размерами и средней угловой расходимостью. Показателем качества инжектируемого пучка служит его эмиттанс, т.е. произведение радиуса пучка на его угловую расходимость. Чем меньше эмиттанс, тем выше качество конечного пучка частиц с высокой энергией. По аналогии с оптикой ток частиц, деленный на эмиттанс (что соответствует плотности частиц, деленной на угловую расходимость), называют яркостью пучка. Во многих приложениях современных ускорителей требуется максимально возможная яркость пучков.

Ускорение пучка. Пучок формируется в камерах или инжектируется в одну или несколько камер ускорителя, в которых электрическое поле повышает скорость, а следовательно, и энергию частиц. В первых, простейших ускорителях энергия частиц увеличивалась в сильном электростатическом поле, созданном внутри высоковакуумной камеры. Максимальная энергия, которую при этом удавалось достичь, определялась электрической прочностью изоляторов ускорителя. Во многих современных ускорителях в качестве инжекторов еще используются электростатические ускорители электронов и ионов (вплоть до ионов урана) с энергиями от 30 кэВ до 1 МэВ. Получение высокого напряжения и сегодня остается сложной технической проблемой. Его можно получать, заряжая группу конденсаторов, соединенных параллельно, а затем подключая их последовательно к последовательности ускорительных трубок. Таким способом в 1932 Дж.Кокрофт и Э.Уолтон получали напряжения до 1 МВ. Существенный практический недостаток этого способа в том, что на внешних элементах системы оказывается высокое напряжение, опасное для экспериментаторов. Иной способ получения высокого напряжения был изобретен в 1931 Р.Ван-де-Граафом. В генераторе Ван-де-Граафа (рис. 1) лента из диэлектрика переносит электрические заряды от источника напряжения, находящегося под потенциалом земли, к высоковольтному электроду, повышая тем самым его потенциал относительно земли. Однокаскадный генератор Ван-де-Граафа позволяет получать напряжения до 10 МВ. На многокаскадных высоковольтных ускорителях были получены протоны с энергиями до 30 МэВ.

Рис. 1. ГЕНЕРАТОР ВАН-ДЕ-ГРААФА можно превратить в ускоритель, добавив вакуумную трубку. Заряженные частицы из источника, находящегося внутри сферического высоковольтного электрода, вводятся в трубку и ускоряются в направлении мишени. 1 - кожух; 2 - резиновая лента; 3 - источник частиц; 4 - высоковольтный электрод; 5 - вакуумная трубка; 6 - мишень.

Если требуется не непрерывный пучок, а короткий импульс частиц с высокой энергией, то можно воспользоваться тем, что кратковременно (менее микросекунды) изоляторы способны выдерживать гораздо более высокие напряжения. Импульсные диоды позволяют получать напряжения до 15 МВ на каскад в схемах с очень низким импендансом. Это позволяет получить токи пучка в несколько десятков килоампер, а не в десятки миллиампер, как на электростатических ускорителях. Обычный способ получения высокого напряжения основан на схеме импульсного генератора Маркса, в которой батарея конденсаторов сначала заряжается параллельно, а затем соединяется последовательно и разряжается через один разрядный промежуток. Высоковольтный импульс генератора поступает в длинную линию, которая формирует импульс, задавая его время нарастания. Линия нагружается электродами, ускоряющими пучок. При высокочастотном ускоряющем напряжении конструкция ускорителя выдерживает без пробоя гораздо более сильные электрические поля, чем при постоянном напряжении. Однако применение высокочастотных полей для ускорения частиц затрудняется тем, что знак поля быстро меняется и поле оказывается то ускоряющим, то замедляющим. В конце 1920-х были предложены два способа преодоления этой трудности, которые применяются теперь в большинстве ускорителей.

ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ

Возможность применения высокочастотных электрических полей в длинных многокаскадных ускорителях основана на том, что такое поле изменяется не только во времени, но и в пространстве. В любой момент времени напряженность поля изменяется синусоидально в зависимости от положения в пространстве, т.е. распределение поля в пространстве имеет форму волны. А в любой точке пространства она изменяется синусоидально во времени. Поэтому максимумы поля перемещаются в пространстве с так называемой фазовой скоростью. Следовательно, частицы могут двигаться так, чтобы локальное поле все время их ускоряло. В линейных ускорительных системах высокочастотные поля были впервые применены в 1929, когда норвежский инженер Р.Видероэ осуществил ускорение ионов в короткой системе связанных высокочастотных резонаторов. Если резонаторы рассчитаны так, что фазовая скорость поля всегда равна скорости частиц, то в процессе своего движения в ускорителе пучок непрерывно ускоряется. Движение частиц в таком случае подобно скольжению серфера на гребне волны. При этом скорости протонов или ионов в процессе ускорения могут сильно увеличиваться. Соответственно этому должна увеличиваться и фазовая скорость волны vфаз. Если электроны могут инжектироваться в ускоритель со скоростью, близкой к скорости света с, то в таком режиме фазовая скорость практически постоянна: vфаз = c. Другой подход, позволяющий исключить влияние замедляющей фазы высокочастотного электрического поля, основан на использовании металлической конструкции, экранирующей пучок от поля в этот полупериод. Впервые такой способ был применен Э.Лоуренсом в циклотроне (см. ниже); он используется также в линейном ускорителе Альвареса. Последний представляет собой длинную вакуумную трубу, в которой расположен целый ряд металлических дрейфовых трубок. Каждая трубка последовательно соединена с высокочастотным генератором через длинную линию, вдоль которой со скоростью, близкой к скорости света, бежит волна ускоряющего напряжения (рис. 2). Таким образом, все трубки по очереди оказываются под высоким напряжением. Заряженная частица, вылетающая из инжектора в подходящий момент времени, ускоряется в направлении первой трубки, приобретая определенную энергию. Внутри этой трубки частица дрейфует - движется с постоянной скоростью. Если длина трубки правильно подобрана, то она выйдет из нее в тот момент, когда ускоряющее напряжение продвинулось на одну длину волны. При этом напряжение на второй трубке тоже будет ускоряющим и составляет сотни тысяч вольт. Такой процесс многократно повторяется, и на каждом этапе частица получает дополнительную энергию. Чтобы движение частиц было синхронно с изменением поля, соответственно увеличению их скорости должна увеличиваться длина трубок. В конце концов скорость частицы достигнет скорости, очень близкой к скорости света, и предельная длина трубок будет постоянной.

Рис. 2. ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ. Частицы ускоряются в промежутках между дрейфовыми трубками. Внутри дрейфовых трубок они движутся с постоянной скоростью. Длина каждой трубки немного больше, чем предыдущей, и изменяется в пределах от 10 до 20 см, достигая постоянного значения в конце ускорителя, где скорость частиц становится близкой к скорости света. 1 - источник ионов (инжектор); 2 - ускоряющее напряжение; 3 - дрейфовая трубка; 4 - длинная линия; 5 - пучок.

Пространственные изменения поля налагают ограничение на временную структуру пучка. Ускоряющее поле изменяется в пределах сгустка частиц любой конечной протяженности. Следовательно, протяженность сгустка частиц должна быть мала по сравнению с длиной волны ускоряющего высокочастотного поля. Иначе частицы будут по-разному ускоряться в пределах сгустка. Слишком большой разброс энергии в пучке не только увеличивает трудности фокусировки пучка из-за наличия хроматической аберрации у магнитных линз, но и ограничивает возможности применения пучка в конкретных задачах. Разброс энергий может также приводить к размытию сгустка частиц пучка в аксиальном направлении. Рассмотрим сгусток нерелятивистских ионов, движущихся с начальной скоростью v0. Продольные электрические силы, обусловленные пространственным зарядом, ускоряют головную часть пучка и замедляют хвостовую. Синхронизируя соответствующим образом движение сгустка с высокочастотным полем, можно добиться большего ускорения хвостовой части сгустка, чем головной. Таким согласованием фаз ускоряющего напряжения и пучка можно осуществить фазировку пучка - скомпенсировать дефазирующее влияние пространственного заряда и разброса по энергии. В результате в некотором интервале значений центральной фазы сгустка наблюдаются центрирование и осцилляции частиц относительно определенной фазы устойчивого движения. Это явление, называемое автофазировкой, чрезвычайно важно для линейных ускорителей ионов и современных циклических ускорителей электронов и ионов. К сожалению, автофазировка достигается ценой снижения коэффициента заполнения ускорителя до значений, намного меньших единицы. В процессе ускорения практически у всех пучков обнаруживается тенденция к увеличению радиуса по двум причинам: из-за взаимного электростатического отталкивания частиц и из-за разброса поперечных (тепловых) скоростей. Первая тенденция ослабевает с увеличением скорости пучка, поскольку магнитное поле, создаваемое током пучка, сжимает пучок и в случае релятивистских пучков почти компенсирует дефокусирующее влияние пространственного заряда в радиальном направлении. Поэтому данный эффект весьма важен в случае ускорителей ионов, но почти несуществен для электронных ускорителей, в которых пучок инжектируется с релятивистскими скоростями. Второй эффект, связанный с эмиттансом пучка, важен для всех ускорителей. Удержать частицы вблизи оси можно с помощью квадрупольных магнитов. Правда, одиночный квадрупольный магнит, фокусируя частицы в одной из плоскостей, в другой их дефокусирует. Но здесь помогает принцип "сильной фокусировки", открытый Э.Курантом, С.Ливингстоном и Х.Снайдером: система двух квадрупольных магнитов, разделенных пролетным промежутком, с чередованием плоскостей фокусировки и дефокусировки в конечном счете обеспечивает фокусировку во всех плоскостях. Дрейфовые трубки все еще используются в протонных линейных ускорителях, где энергия пучка увеличивается от нескольких мегаэлектронвольт примерно до 100 МэВ. В первых электронных линейных ускорителях типа ускорителя на 1 ГэВ, сооруженного в Стэнфордском университете (США), тоже использовались дрейфовые трубки постоянной длины, поскольку пучок инжектировался при энергии порядка 1 МэВ. В более современных электронных линейных ускорителях, примером самых крупных из которых может служить ускоритель на 50 ГэВ длиной 3,2 км, сооруженный в Стэнфордском центре линейных ускорителей, используется принцип "серфинга электронов" на электромагнитной волне, что позволяет ускорять пучок с приращением энергии почти на 20 МэВ на одном метре ускоряющей системы. В этом ускорителе высокочастотная мощность на частоте около 3 ГГц генерируется большими электровакуумными приборами - клистронами. Протонный линейный ускоритель на самую высокую энергию был построен в Лосаламосской национальной лаборатории в шт. Нью-Мексико (США) в качестве "мезонной фабрики" для получения интенсивных пучков пионов и мюонов. Его медные резонаторы создают ускоряющее поле порядка 2 МэВ/м, благодаря чему он дает в импульсном пучке до 1 мА протонов с энергией 800 МэВ. Для ускорения не только протонов, но и тяжелых ионов были разработаны сверхпроводящие высокочастотные системы. Самый большой сверхпроводящий протонный линейный ускоритель служит инжектором ускорителя на встречных пучках ГЕРА в лаборатории Немецкого электронного синхротрона (ДЕЗИ) в Гамбурге (Германия).

ЦИКЛИЧЕСКИЕ УСКОРИТЕЛИ

Протонный циклотрон. Существует весьма элегантный и экономичный способ ускорения пучка путем многократного сообщения ему небольших порций энергии. Для этого с помощью сильного магнитного поля пучок заставляют двигаться по круговой орбите и много раз проходить один и тот же ускоряющей промежуток. Впервые этот способ был реализован в 1930 Э.Лоуренсом и С.Ливингстоном в изобретенном ими циклотроне. Как и в линейном ускорителе с дрейфовыми трубками, пучок экранируется от действия электрического поля в тот полупериод, когда оно действует замедляюще. Заряженная частица с массой m и зарядом q, движущаяся со скоростью v в магнитном поле H, направленном перпендикулярно ее скорости, описывает в этом поле окружность радиусом R = mv/qH. Поскольку ускорение приводит к увеличению скорости v, возрастает и радиус R. Таким образом, протоны и тяжелые ионы движутся по раскручивающейся спирали все возрастающего радиуса. При каждом обороте по орбите пучок проходит через зазор между дуантами - высоковольтными полыми D-образными электродами, где на него действует высокочастотное электрическое поле (рис. 3). Лоуренс сообразил, что время между прохождениями пучка через зазор в случае нерелятивистских частиц остается постоянным, поскольку возрастание их скорости компенсируется увеличением радиуса. На протяжении той части периода обращения, когда высокочастотное поле имеет неподходящую фазу, пучок находится вне зазора. Частота обращения дается выражением

где f - частота переменного напряжения в МГц, Н - напряженность магнитного поля в Тл, а mc2 - масса частицы в МэВ. Если величина H постоянна в той области, где происходит ускорение, то частота f, очевидно, не зависит от радиуса

(см. также ЛОУРЕНС Эрнест Орландо).

Рис. 3. ПОЛЫЕ ДУАНТЫ циклотрона. Полярность напряжения на дуантах меняется после каждого пол-оборота, так что частицы ускоряются в зазоре, достигнув точки А, затем точки В и т.д. на протяжении большого числа оборотов. 1 - электрическое поле; 2 - дуант; 3 - ускоряющее напряжение.

Для ускорения ионов до высоких энергий необходимо лишь, чтобы магнитное поле и частота высоковольтного напряжения отвечали условию резонанса; тогда частицы будут дважды за оборот проходить через зазор между дуантами в нужный момент времени. Для ускорения пучка до энергии 50 МэВ при ускоряющем напряжении 10 кэВ потребуется 2500 оборотов. Рабочая частота протонного циклотрона может составлять 20 МГц, так что время ускорения - порядка 1 мс. Как и в линейных ускорителях, частицы в процессе ускорения в циклотроне должны фокусироваться в поперечном направлении, иначе все они, кроме инжектированных со скоростями, параллельными полюсным наконечникам магнита, выпадут из цикла ускорения. В циклотроне возможность ускорения частиц с конечным разбросом по углам обеспечивается приданием магнитному полю особой конфигурации, при которой на частицы, выходящие из плоскости орбиты, действуют силы, возвращающие их в эту плоскость. К сожалению, по требованиям стабильности сгустка ускоряемых частиц фокусирующая компонента магнитного поля должна уменьшаться с увеличением радиуса. А это противоречит условию резонанса и приводит к эффектам, ограничивающим интенсивность пучка. Другой существенный фактор, снижающий возможности простого циклотрона, - релятивистский рост массы, как необходимое следствие увеличения энергии частиц:

В случае ускорения протонов синхронизм будет нарушаться из-за релятивистского прироста массы примерно при 10 МэВ. Один из способов поддержания синхронизма - модулировать частоту ускоряющего напряжения так, чтобы она уменьшалась по мере увеличения радиуса орбиты и увеличения скорости частиц. Частота должна изменяться по закону

Такой синхроциклотрон может ускорять протоны до энергии в несколько сот мегаэлектровольт. Например, если напряженность магнитного поля равна 2 Тл, то частота должна уменьшаться примерно от 32 МГц в момент инжекции до 19 МГц и менее при достижении частицами энергии 400 МэВ. Такое изменение частоты ускоряющего напряжения должно происходить на протяжении нескольких миллисекунд. После того как частицы достигают высшей энергии и выводятся из ускорителя, частота возвращается к своему исходному значению и в ускоритель вводится новый сгусток частиц. Но даже при оптимальной конструкции магнита и наилучших характеристиках системы подвода высокочастотной мощности возможности циклотронов ограничиваются практическими соображениями: для удержания на орбите ускоряемых частиц с высокой энергией нужны чрезвычайно большие магниты. Так, масса магнита циклотрона на 600 МэВ, сооруженного в лаборатории ТРИУМФ в Канаде, превышает 2000 т, и он потребляет электроэнергию порядка нескольких мегаватт. Стоимость же сооружения сихроциклотрона примерно порпорциональна кубу радиуса магнита. Поэтому для достижения более высоких энергий при практически приемлемых затратах требуются новые принципы ускорения.

Протонный синхротрон. Высокая стоимость циклических ускорителей связана с большим радиусом магнита. Но можно удерживать частицы на орбите с постоянным радиусом, увеличивая напряженность магнитного поля по мере увеличения их энергии. Линейный ускоритель инжектирует на эту орбиту пучок частиц сравнительно небольшой энергии. Поскольку удерживающее поле необходимо лишь в узкой области вблизи орбиты пучка, нет необходимости в магнитах, охватывающих всю площадь орбиты. Магниты расположены лишь вдоль кольцевой вакуумной камеры, что дает огромную экономию средств. Такой подход был реализован в протонном синхротроне. Первым ускорителем подобного типа был "Космотрон" на энергию 3 ГэВ (рис. 4), который начал работать в Брукхейвенской национальной лаборатории в 1952 в США; за ним вскоре последовал "Беватрон" на энергию 6 ГэВ, построенный в Лаборатории им. Лоуренса Калифорнийского университета в Беркли (США). Сооруженный специально для обнаружения антипротона, он работал на протяжении 39 лет, продемонстрировав долговечность и надежность ускорителей частиц.

Рис. 4. КОСМОТРОН В БРУКХЕЙВЕНЕ. Ускорял протоны до энергии 3 ГэВ. Внизу - поперечное сечение ускоряющей системы. 1 - 90°-й магнит; 2 - мишень; 3 - прямолинейный участок; 4 - равновесная орбита; 5 - инжектор; 6 - ускоряющая система; 7 - ферритовый сердечник; 8 - пучок частиц; 9 - ускоряющее напряжение.

В синхротронах первого поколения, построенных в США, Великобритании, Франции и СССР, фокусировка была слабой. Поэтому была велика амплитуда радиальных колебаний частиц в процессе их ускорения. Ширина вакуумных камер составляла примерно 30 см, и в этом все-таки большом объеме требовалось тщательно контролировать конфигурацию магнитного поля. В 1952 было сделано открытие, позволившее резко уменьшить колебания пучка, а следовательно, и размеры вакуумной камеры. Это был принцип сильной, или жесткой, фокусировки. В современных протонных синхротронах со сверхпроводящими квадрупольными магнитами, расположенными по схеме сильной фокусировки, вакуумная камера может быть меньше 10 см в поперечнике, что приводит к значительному уменьшению размеров, стоимости и потребляемой мощности фокусирующих и отклоняющих магнитов. Первым синхротроном, основанным на этом принципе, был "Синхротрон с переменным градиентом" на энергию 30 ГэВ в Брукхейвене. Аналогичная установка была построена в лаборатории Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве. В середине 1990-х годов оба ускорителя все еще находились в эксплуатации. Апертура "Синхротрона с переменным градиентом" была примерно в 25 раз меньше, чем у "Космотрона". Потребляемая магнитом мощность при энергии 30 ГэВ примерно соответствовала мощности, потребляемой магнитом "Космотрона" при 3 ГэВ. "Синхротрон с переменным градиентом" ускорял 6Ч1013 протонов в импульсе, что соответствовало самой высокой интенсивности среди установок этого класса. Фокусировка в этом ускорителе осуществлялась теми же магнитами, что и отклоняли пучок; это достигалось приданием полюсам магнита формы, показанной на рис. 5. В современных ускорителях для отклонения и фокусировки пучка, как правило, используются отдельные магниты.

Рис. 5. МАГНИТ СИНХРОТРОНА С ПЕРЕМЕННЫМ ГРАДИЕНТОМ. а - форма полюсных наконечников, обеспечивающая увеличение градиента; б - магнитное поле, градиент которого таков, что на частицы в точках В и С действуют силы, направленные к точке А, а в точках D и Е - от точки А (это соответствует фокусировке по вертикали и дефокусировке по горизонтали). Знак градиента меняется от магнита к магниту, благодаря чему обеспечивается фокусировка и по горизонтали, и по вертикали.

ЛАБОРАТОРИЯ ИМ. Э. ФЕРМИ близ Батавии (США). Длина окружности "Главного кольца" ускорителя составляет 6,3 км. Кольцо расположено на глубине 9 м под окружностью в центре снимка.

В середине 1990-х годов самым крупным протонным синхротроном являлся "Теватрон" Национальной ускорительной лаборатории им. Э. Ферми в Батавии (США). Как подсказывает само название, "Теватрон" ускоряет сгустки протонов в кольце диаметром 2 км до энергии порядка 1 ТэВ. Ускорение протонов осуществляется целой системой ускорителей, начиная с генератора Кокрофта - Уолтона в качестве инжектора, из которого отрицательные ионы водорода с энергией 750 кэВ вводятся в линейный ускоритель на энергию 400 МэВ. Затем пучок линейного ускорителя пропускается через углеродную пленку для обдирки электронов и инжектируется в промежуточный синхротрон - бустер - диаметром 150 м. В бустере протоны совершают примерно 20 000 оборотов и приобретают энергию 8 ГэВ. Обычно бустер выполняет 12 быстро следующих друг за другом рабочих циклов, в результате которых в "Главное кольцо" - еще один протонный синхротрон с протяженностью кольца 6,3 км - инжектируется 12 сгустков протонов. "Главное кольцо", в котором протоны ускоряются до энергии 150 ГэВ, состоит из 1000 обычных магнитов с медными обмотками, отклоняющих и фокусирующих протоны. Непосредственно под "Главным кольцом" расположен состоящий из 1000 сверхпроводящих магнитов оконечный синхротрон "Теватрон". Пучок может выводиться по многим каналам на расстояние 1,5-3 км для проведения исследований во внешних экспериментальных залах. Для удержания на орбите пучков с более высокими энергиями требуются более сильные отклоняющие и фокусирующие магниты. Предназначенные для субъядерной "микроскопии" протонные синхротроны на энергии больше 1 ТэВ требуют тысяч сверхпроводящих и фокусирующих магнитов длиной 5-15 м с апертурой шириной в несколько сантиметров, обеспечивающих исключительно высокую точность полей и стабильность их во времени. Основными факторами, сдерживающими создание протонных синхротронов на более высокие энергии, являются большая стоимость и сложность управления, связанные с их огромными размерами.

УСКОРИТЕЛИ СО ВСТРЕЧНЫМИ ПУЧКАМИ

Циклические коллайдеры. Далеко не вся энергия ускоренной частицы идет на осуществление нужной реакции. Значительная ее часть бесполезно теряется в виде отдачи, претерпеваемой частицей мишени в силу закона сохранения импульса. Если налетающая частица имеет энергию Е, а масса частицы покоящейся мишени равна М, то полезная энергия составляет

Таким образом, в экспериментах с покоящейся мишенью на "Теватроне" полезная энергия составляет всего лишь 43 ГэВ. Стремление использовать в исследованиях частиц как можно более высокие энергии привело к созданию в ЦЕРНе и Лаборатории им. Э.Ферми протон-антипротонных коллайдеров, а также большого числа установок в разных странах со встречными электрон-позитронными пучками. В первом протонном коллайдере соударения протонов и антипротонов с энергиями 26 ГэВ происходили в кольце с длиной окружности 1,6 км (рис. 6). За несколько дней удавалось накопить пучки с током до 50 А.

Рис. 6. ПЕРЕСЕКАЮЩИЕСЯ НАКОПИТЕЛЬНЫЕ КОЛЬЦА. В лобовых столкновениях встречных пучков более полно используется энергия ускоренных частиц.

В настоящее время коллайдером с самой высокой энергией является "Теватрон", на котором проводятся эксперименты при соударении пучка протонов, имеющих энергию 1 ТэВ, со встречным пучком антипротонов той же энергии. Для таких экспериментов необходимы антипротоны, которые можно получить, бомбардируя пучком протонов высокой энергии из "Главного кольца" металлическую мишень. Рождающиеся в этих соударениях антипротоны накапливают в отдельном кольце при энергии 8 ГэВ. Когда накоплено достаточно много антипротонов, их инжектируют в "Главное кольцо", ускоряют до 150 ГэВ и далее инжектируют в "Теватрон". Здесь протоны и антипротоны одновременно ускоряют до полной энергии, а затем осуществляют их соударения. Суммарный импульс сталкивающихся частиц равен нулю, так что вся энергия 2Е оказывается полезной. В случае "Теватрона" она достигает почти 2 ТэВ. Наибольшая энергия среди электрон-позитронных коллайдеров была достигнута на "Большом электрон-позитронном накопительном кольце" в ЦЕРНе, где энергия сталкивающихся пучков на первом этапе составляла 50 ГэВ на пучок, а затем была увеличена до 100 ГэВ на пучок. В ДЕЗИ сооружен коллайдер ГЕРА, в котором происходят соударения электронов с протонами. Этот огромный выигрыш в энергии достигается ценой значительного уменьшения вероятности столкновений между частицами встречных пучков низкой плотности. Частота столкновений определяется светимостью, т.е. числом столкновений в секунду, сопровождающихся реакцией данного типа, имеющей определенное сечение. Светимость линейно зависит от энергии и тока пучка и обратно пропорциональна его радиусу. Энергию пучка коллайдера выбирают в соответствии с энергетическим масштабом исследуемых физических процессов. Для обеспечения наибольшей светимости необходимо добиться максимально возможной плотности пучков в месте их встречи. Поэтому главной технической задачей при проектировании коллайдеров является фокусировка пучков в месте их встречи в пятно очень малых размеров и увеличение тока пучка. Для достижения нужной светимости могут потребоваться токи более 1 А. Еще одна исключительно сложная техническая проблема связана с необходимостью обеспечивать в камере коллайдера сверхвысокий вакуум. Поскольку столкновения между частицами пучков происходят сравнительно редко, соударения с молекулами остаточного газа могут существенно ослаблять пучки, уменьшая вероятность изучаемых взаимодействий. Кроме того, рассеяние пучков на остаточном газе дает нежелательный фон в детекторе, способный замаскировать изучаемый физический процесс. Вакуум в камере коллайдера должен лежать в пределах 10-9 - 10-7 Па (10-11 - 10-9 мм рт. ст.) в зависимости от светимости. При более низких энергиях можно ускорять более интенсивные пучки электронов, что дает возможность исследовать редкие распады В- и К-мезонов, обусловленные электрослабыми взаимодействиями. Ряд таких установок, иногда называемых "фабриками ароматов", сооружается в настоящее время в США, Японии и Италии. Такие установки имеют два накопительных кольца - для электронов и для позитронов, пересекающихся в одной или двух точках, - областях взаимодействия. В каждом кольце содержится много сгустков частиц при полном токе более 1 А. Энергии пучков выбираются с таким расчетом, чтобы полезная энергия соответствовала резонансу, который распадается на изучаемые короткоживущие частицы - В- или К-мезоны. В основе конструкции этих установок лежат электронный синхротрон и накопительные кольца.

Линейные коллайдеры. Энергии циклических электрон-позитронных коллайдеров ограничиваются интенсивным синхротронным излучением, которое испускают пучки ускоренных частиц (см. ниже). Этого недостатка нет у линейных коллайдеров, в которых синхротронное излучение не сказывается на процессе ускорения. Линейный коллайдер состоит их двух линейных ускорителей на высокие энергии, высокоинтенсивные пучки которых

Составить слова из слова ускоритель частиц

ускори/тель-свя/зка, ускори/теля-свя/зки, род. мн. ускори/телей-свя/зок, м.

Составить слова из слова ускоритель-связка

сущ., кол-во синонимов: 1

Составить слова из слова ускорительница

прил.

1. соотн. с сущ. ускорение I 1., связанный с ним

2. Предназначенный для ускорения [ускорение I 1.] какого-либо действия, процесса.

УСКОРИ́ТЕЛЬНЫЙ, ускорительная, ускорительное (тех.). Служащий для ускорения чего-нибудь. Ускорительный прибор. Ускорительные механизмы в строгальных станках.

УСКО́РИТЬ, -рю, -ришь; -ренный; сов., что.

УСКОРИ́ТЕЛЬНЫЙ -ая, -ое. Предназначенный, служащий для ускорения какого-л. процесса. У-ая установка.

-ая, -ое.

Предназначенный, служащий для ускорения какого-л.

процесса.

Ускорительный прибор. Ускорительные установки.

ускори́тельный

ускори́тельный, ускори́тельная, ускори́тельное, ускори́тельные, ускори́тельного, ускори́тельной, ускори́тельных, ускори́тельному, ускори́тельным, ускори́тельную, ускори́тельною, ускори́тельными, ускори́тельном, ускори́телен, ускори́тельна, ускори́тельно, ускори́тельны, ускори́тельнее, поускори́тельнее, ускори́тельней, поускори́тельней

ускори́тельный п 1*a

Составить слова из слова ускорительный

сов. перех.

см. ускорять

УСКО́РИТЬ, ускорю, ускоришь, совер. (к ускорять), что.

1. Сделать более скорым, быстрым. «Молодость и природа ускорили мое выздоровление.» Пушкин. «Выросла и ускорила темпы своего развития крупная промышленность.» Сталин. Ускорить шаги. Ускорить ход машины. Ускорить движение.

2. Сделать более близким по времени, заставить наступить скорее. Я принужден ускорить свой отъезд. «Я ускорил Феодора кончину, я отравил свою сестру царицу.» Пушкин. Ускорить выдачу денег. Простуда ускорила смерть.

3. Представить наступившим скорее, чем на самом деле, предупредить (книжн.). Вы ускорили события, сказав, что процесс начался; он начнется только через неделю.

УСКО́РИТЬ, -рю, -ришь; -ренный; совер., что.

1. Сделать скорым (в 1 знач.), скорее, убыстрить. У. шаги. У. ход механизма. У. развитие производства.

2. Приблизить наступление чего-н. У. выздоровление. У. отъезд. У. ответ.

| несовер. ускорять, -яю, -яешь.

| сущ. ускорение, -я, ср.

| прил. ускорительный, -ая, -ое (к 1 знач.; спец.).

УСКО́РИТЬ -рю, -ришь; уско́ренный; -рен, -а, -о; св. что.

1. Сделать более скорым, быстрым, увеличив скорость. У. шаг. У. ход часов. У. движение автомобиля. // Вызвать более быстрое протекание каких-л. процессов, активное развитие чего-л. У. реакцию. У. работу. У. процесс выздоровления. У. развитие организма. У. наступление весны.

2. Сделать более близким по времени, приблизить наступление чего-л. У. отъезд. У. развязку. У. выздоровление.

◁ Ускоря́ть, -я́ю, -я́ешь; нсв. У. бег. У. рост растений. У. созревание плодов. Ускоря́ться, -я́ется; страд. Ускоре́ние (см.).

-рю, -ришь; прич. страд. прош. уско́ренный, -рен, -а, -о; сов., перех. (несов. ускорять).

1. Сделать более скорым, быстрым.

Она, ускорив шаг, догнала сына и, стараясь не отставать от него, пошла следом. М. Горький, Мать.

Генерал подробно расспросил о состоянии работ, порученных Звонареву, и просил ускорить их. Степанов, Порт-Артур.

2. Сделать более близким по времени, приблизить наступление чего-л.

Ускорить отъезд. Ускорить развязку.

◊

Молодость и природа ускорили мое выздоровление. Пушкин, Капитанская дочка.

Бедняк не мог вынести до конца страданий голода и захотел --- самоубийством ускорить конец свой. Гоголь, Тарас Бульба.

уско́рить, -рю, -рит

уско́рить, уско́рю, уско́рит и устарелое ускори́ть, ускорю́, ускори́т. Устарелые варианты ускори́ть, ускорю́, ускори́т и др. были употребительны в поэзии XIX века (А. Пушкин, В. Кюхельбекер, М. Лермонтов и др.).

уско́рить, уско́рю, уско́рим, уско́ришь, уско́рите, уско́рит, уско́рят, уско́ря, уско́рил, уско́рила, уско́рило, уско́рили, уско́рь, уско́рьте, уско́ривший, уско́рившая, уско́рившее, уско́рившие, уско́рившего, уско́рившей, уско́ривших, уско́рившему, уско́рившим, уско́рившую, уско́рившею, уско́рившими, уско́рившем, уско́ренный, уско́ренная, уско́ренное, уско́ренные, уско́ренного, уско́ренной, уско́ренных, уско́ренному, уско́ренным, уско́ренную, уско́ренною, уско́ренными, уско́ренном, уско́рен, уско́рена, уско́рено, уско́рены

/ движение, темп: убыстрить (разг.)

/ действие: форсировать

/ событие: поторопить, приблизить, приблизить срок (или наступление) чего

приблизить наступление, форсировать, убыстрить, поторопить, подогнать, приблизить срок, спуртовать, приблизить, интенсифицировать. Ant. затормозить, остановить

гл. сов.

1.

приблизить

форсировать

2.

убыстрить

Syn: приблизить, форсировать (публ.), убыстрить, интенсифицировать

Ant: затормозить, остановить

замедлить

задержать

затормозить

отложить

застопорить

сдержать

остановить

в значительной мере (степени) ускорить

здорово ускорить

резко ускорить

уско́рить св 4a ◑II

ускорить административную реформу => изменение

ускорить дело => изменение

ускорить подготовку => изменение

ускорить принятие => приближение / удаление

ускорить процесс => изменение

ускорить работу => действие, каузация

ускорить развитие => изменение

ускорить решение => изменение

ускорить темп => изменение, много

ускорить ход => изменение, много

ускорить шаг => изменение, много

Составить слова из слова ускорить

уско́рить(ся), уско́рю, уско́ришь, уско́рит(ся)

у/ско́р/и/ть(ся).

Составить слова из слова ускорить(ся)

сов. неперех.

см. ускоряться 1., 2.

УСКО́РИТЬСЯ, ускорюсь, ускоришься, совер. (к ускоряться).

1. Стать более скорым, быстрым. Ход поезда ускорился.

2. Наступить скорее, чем предполагалось. Отъезд мой ускорился.

УСКО́РИТЬСЯ (-рюсь, -ришься, 1-ое лицо и 2-е лицо не употр.), -рится; совер.

1. Стать более скорым (в 1 знач.), убыстриться. Ход поезда ускорился. Процесс ускорился.

2. Наступить скорее, чем предполагалось. Отъезд ускорился.

| несовер. ускоряться (-яюсь, -яешься, 1-ое лицо и 2-е лицо не употр.), -яется.

| сущ. ускорение, -я, ср.

УСКО́РИТЬСЯ -рится; св.

1. Стать более скорым, быстрым. Движение поезда ускорилось. Бег лошадей ускорился. // Осуществиться более быстро, более активно (о процессах, событиях и т.п.). Химическая реакция ускорилась. Стук часов ускорился. Течение реки ускорилось. Ускорилась обработка деталей.

2. Наступить скорее, чем предполагалось. Отъезд ускорился. Сроки сдачи экзаменов ускорились.

◁ Ускоря́ться, -я́ется; нсв. Ускоре́ние (см.).

-рится; сов. (несов. ускоряться).

1. Стать более скорым, быстрым.

Сзади раздалось несколько глухих взрывов, а за ними частая ружейная стрельба. Движение по дороге сразу ускорилось. Степанов, Порт-Артур.

Течение все убыстрялось. К концу работ оно ускорилось до трех метров в секунду. Б. Полевой, Эстафета.

2. Наступить скорее, чем предполагалось.

Покупка машины ускорилась размолвкой с Ильей Матвеевичем. Кочетов, Журбины.

уско́риться, -рюсь, -рится

уско́риться, 1-е и 2-е л. не употр., уско́рится и устарелое ускори́ться, ускори́тся.

уско́риться, уско́рюсь, уско́римся, уско́ришься, уско́ритесь, уско́рится, уско́рятся, уско́рясь, уско́рился, уско́рилась, уско́рилось, уско́рились, уско́рься, уско́рьтесь, уско́рившийся, уско́рившаяся, уско́рившееся, уско́рившиеся, уско́рившегося, уско́рившейся, уско́рившихся, уско́рившемуся, уско́рившимся, уско́рившуюся, уско́рившеюся, уско́рившимися, уско́рившемся

убыстриться (разг.); набрать обороты (спец.)

убыстриться. Ant. затормозиться, остановиться

гл. сов.

убыстриться

Syn: убыстриться

Ant: затормозиться, остановиться

затормозиться

задержаться

замедлиться

застопориться

остановиться

здорово ускориться

уско́риться св 4a ◑II

Составить слова из слова ускориться