Во 1957 година, СССР направи научен и технички пробив во неколку области: успешно лансираше вештачки сателит на Земјата, а неколку месеци пред овој настан, синхрофазотронот започна да работи во Дубна. Што е тоа и зошто е потребна таква инсталација? Ова прашање ги загрижи не само граѓаните на СССР во тоа време, туку и целиот свет. Се разбира, научната заедница разбра што е тоа, но обичните граѓани беа збунети кога го слушнаа овој збор. Дури и денес, повеќето луѓе не ја разбираат суштината и принципот на синхрофазотронот, иако го слушнале овој збор повеќе од еднаш. Ајде да дознаеме што е овој уред и за што се користел.

За што се користи синхрофазотронот?

Оваа инсталација е развиена за да го проучува микрокосмосот и да ја разбере структурата на елементарните честички и законите на нивната интеракција едни со други. Самиот метод на знаење беше исклучително едноставен: скрши честичка и види што има внатре. Меѓутоа, како може да се скрши протон? За таа цел е создаден синхрофазотрон, кој ги забрзува честичките и ги удира во целта. Вториот може да биде стационарен, но во современиот Голем хадронски судирач (кој е подобрена верзија на стариот добар синхронофасотрон) целта се движи. Таму греди од протони се движат еден кон друг со голема брзина и се удираат.

Се веруваше дека оваа инсталација ќе овозможи научен пробив, откривање на нови елементи и методи за производство на атомска енергија од евтини извори кои ќе бидат поефикасни од збогатениот ураниум и ќе бидат побезбедни и помалку штетни за животната средина.

Воени цели

Се разбира, се следеа и воени цели. Создавањето атомска енергија за мирољубиви цели е само изговор за наивните. Не за џабе проектот синхрофазотрон беше класифициран како „строго доверлив“, бидејќи изградбата на овој акцелератор беше спроведена како дел од проектот за создавање на нова атомска бомба. Со негова помош сакале да добијат подобрена теорија за нуклеарните сили, која е неопходна за пресметување и создавање бомба. Точно, сè се покажа многу покомплицирано, па дури и денес оваа теорија ја нема.

Што е синхрофазотрон со едноставни зборови?

Да резимираме, оваа инсталација е забрзувач на елементарните честички, особено на протоните. Синхрофазотронот се состои од немагнетна јамка цевка со вакуум внатре, како и моќни електромагнети. Наизменично, магнетите се вклучуваат, насочувајќи ги наелектризираните честички внатре во вакуумската цевка. Кога ќе достигнат максимална брзина со помош на акцелератори, тие се испраќаат до специјална цел. Протоните го погодуваат, ја кршат самата цел и се кршат. Фрагментите летаат во различни насоки и оставаат траги во комората со меурчиња. Користејќи ги овие траги, група научници ја анализираат нивната природа.

Ова беше случај порано, но модерните инсталации (како што е Големиот хадронски судирач) користат помодерни детектори наместо комора со меурчиња, кои обезбедуваат повеќе информации за фрагменти од протон.

Самата инсталација е доста сложена и високотехнолошка. Можеме да кажеме дека синхрофазотронот е „далечен роднина“ на современиот Голем хадронски судирач. Всушност, може да се нарече аналог на микроскоп. И двата уреди се наменети за проучување на микросветот, но принципот на проучување е различен.

Повеќе за уредот

Значи, веќе знаеме што е синхрофазотрон, а исто така и дека овде честичките се забрзуваат до огромни брзини. Како што се испоставува, за да се забрзаат протоните до огромни брзини, неопходно е да се создаде потенцијална разлика од стотици милијарди волти. За жал, човештвото не може да го направи тоа, па дојдоа до идеја постепено да ги забрзуваат честичките.

Во инсталацијата, честичките се движат во круг, а при секое вртење тие се хранат со енергија, добивајќи забрзување. И иако таквото надополнување е мало, преку милиони револуции можете да ја стекнете потребната енергија.

Работата на синхрофазотронот се заснова токму на овој принцип. Елементарните честички забрзани до мали вредности се лансираат во тунел каде што се наоѓаат магнети. Тие создаваат магнетно поле нормално на прстенот. Многу луѓе погрешно веруваат дека овие магнети ги забрзуваат честичките, но тоа всушност не е така. Тие само ја менуваат својата траекторија, принудувајќи ги да се движат во круг, но не ги забрзуваат. Самото забрзување се случува во одредени интервали на забрзување.

Забрзување на честички

Таков период на забрзување е кондензатор на кој се применува напон со висока фреквенција. Патем, ова е основата на целата работа на оваа инсталација. Зрак од протони лета во овој кондензатор во моментот кога напонот во него е нула. Како што честичките летаат низ кондензаторот, напонот има време да се зголеми, што ги забрзува честичките. На следниот круг, ова се повторува, бидејќи фреквенцијата на наизменичниот напон е специјално избрана еднаква на фреквенцијата на циркулацијата на честичката околу прстенот. Следствено, протоните се забрзуваат синхроно и во фаза. Оттука и името - синхрофазотрон.

Патем, овој метод на забрзување има одреден корисен ефект. Ако одеднаш зрак од протони лета побрзо од потребната брзина, тогаш лета во јазот за забрзување на негативна вредностнапнатост, што предизвикува малку да се забави. Ако брзината на движење е помала, тогаш ефектот ќе биде спротивен: честичката добива забрзување и се израмнува со главниот куп протони. Како резултат на тоа, густ и компактен зрак на честички се движи со иста брзина.

Проблеми

Идеално, честичките треба да се забрзаат до најголема можна брзина. И ако протоните се движат побрзо и побрзо на секој круг, тогаш зошто тие не можат да се забрзаат до максималната можна брзина? Постојат неколку причини.

Прво, зголемувањето на енергијата подразбира зголемување на масата на честичките. За жал, релативистичките закони не дозволуваат ниту еден елемент да се забрза над брзината на светлината. Во синхрофазотрон, брзината на протоните речиси ја достигнува брзината на светлината, што во голема мера ја зголемува нивната маса. Како резултат на тоа, тие стануваат тешко да се држат во кружна орбита со радиус. Уште од училиште е познато дека радиусот на движење на честичките во магнетното поле е обратно пропорционален на масата и директно пропорционален на јачината на полето. И бидејќи масата на честичките се зголемува, радиусот мора да се зголеми и магнетното поле да се зајакне. Овие услови создаваат ограничувања во спроведувањето на условите за истражување, бидејќи технологиите се ограничени и денес. Досега не беше можно да се создаде поле со индукција повисока од неколку тесла. Затоа тие прават тунели со голема должина, бидејќи со голем радиус, тешките честички со огромна брзина можат да се задржат во магнетно поле.

Вториот проблем е движењето со забрзување во круг. Познато е дека полнежот што се движи со одредена брзина испушта енергија, односно ја губи. Следствено, честичките постојано губат одредена енергија за време на забрзувањето, и колку е поголема нивната брзина, толку повеќе енергија трошат. Во одреден момент, се јавува рамнотежа помеѓу енергијата добиена во делот за забрзување и загубата на иста количина на енергија по вртење.

Истражување спроведено на синхрофазотронот

Сега разбираме кој принцип лежи во основата на работата на синхронофасотронот. Тоа овозможи да се направат голем број студии и откритија. Особено, научниците беа во можност да ги проучат својствата на забрзаните деутрони, однесувањето на квантната структура на јадрата, интеракцијата на тешките јони со целите, а исто така да развијат технологија за рециклирање на ураниум-238.

Примена на резултатите од тестот

Добиените резултати во овие области денес се користат во градежништвото вселенски бродови, проектирање нуклеарни централи, како и во развојот на специјална опрема и роботика. Од сето ова произлегува дека синхрофазотронот е уред чиј придонес во науката е тешко да се прецени.

Заклучок

Веќе 50 години, ваквите инсталации служат во корист на науката и активно се користат од научниците ширум планетата. Претходно создадениот синхрофазотрон и слични инсталации (тие се создадени не само во СССР) се само една алка во синџирот на еволуција. Денеска се појавуваат понапредни уреди - нуклетрони, кои имаат огромна енергија.

Еден од најнапредните од овие уреди е Големиот хадронски судирач. За разлика од дејството на синхрофазотронот, тој се судира со два снопови честички во спротивни насоки, како резултат на што енергијата ослободена од судирот е многу пати поголема од енергијата на синхрофазотронот. Ова отвора можности за попрецизно проучување на елементарните честички.

Можеби сега треба да разберете што е синхрофазотрон и зошто е потребен. Оваа инсталација ни овозможи да направиме голем број откритија. Денеска е претворен во електронски акцелератор, а моментално работи во Физичкиот институт Лебедев.

Во 1957 г советски Сојузнаправи револуционерен научен пробив во две насоки одеднаш: во октомври беше лансиран првиот вештачки сателит на Земјата, а неколку месеци пред тоа, во март, во Дубна започна да работи легендарниот синхрофазотрон, џиновска инсталација за проучување на микросветот. Овие два настани го шокираа целиот свет, а зборовите „сателит“ и „синхрофазотрон“ станаа цврсто воспоставени во нашите животи.

Синхрофазотронот е тип на забрзувач на наелектризирани честички. Честичките во нив се забрзуваат до големи брзини и, според тоа, до високи енергии. Врз основа на резултатите од нивните судири со други атомски честички, се оценуваат структурата и својствата на материјата. Веројатноста за судири се одредува според интензитетот на зракот на забрзаните честички, односно бројот на честички во него, затоа интензитетот, заедно со енергијата, е важен параметар на забрзувачот.

Потребата да се создаде сериозна акцелераторска база во Советскиот Сојуз беше објавена на владино ниво во март 1938 година. Група истражувачи од Ленинградскиот институт за физика и технологија (ЛПТИ), предводени од академик А.Ф. Јоф се сврте кон претседателот на Советот на народни комесари на СССР В.М. Молотов со писмо во кое се предлага да се создаде техничка база за истражување во областа на структурата на атомското јадро. Прашањата за структурата на атомското јадро станаа еден од централните проблеми на природните науки, а Советскиот Сојуз значително заостануваше во нивното решавање. Така, ако Америка имаше најмалку пет циклотрони, тогаш Советскиот Сојуз немаше ниту еден (единствениот циклотрон на Институтот за Радиум на Академијата на науките (RIAN), лансиран во 1937 година, практично не работеше поради дефекти во дизајнот). Апелот до Молотов содржел барање да се создадат услови за завршување на изградбата на циклотронот LPTI до 1 јануари 1939 година. Работата на неговото создавање, која започна во 1937 година, беше прекината поради неусогласеност на одделенијата и прекин на финансирањето.

Во ноември 1938 година, С.И. Вавилов, во апел до Президиумот на Академијата на науките, предложи да се изгради циклотрон LPTI во Москва и да се пренесе лабораторијата на И.В. на Институтот за физика на Академијата на науките (ФИАН) од ЛПТИ. Курчатова, која беше вклучена во неговото создавање. Сергеј Иванович сакал централната лабораторија за проучување на атомското јадро да се наоѓа на истото место каде што се наоѓала Академијата на науките, односно во Москва. Сепак, тој не беше поддржан во ЛПТИ. Контроверзноста заврши на крајот на 1939 година, кога А.Ф. Ајоф предложил да се создадат три циклотрони одеднаш. На 30 јули 1940 година, на состанокот на Президиумот на Академијата на науките на СССР, беше одлучено да му се наложи на RIAN да го реконструира постоечкиот циклотрон оваа година, FIAN да ги подготви потребните материјали за изградба на нов моќен циклотрон до 15 октомври. , и LFTI да ја завршат изградбата на циклотронот во првиот квартал на 1941 година.

Во врска со оваа одлука, ФИАН го создаде таканаречениот циклотрон тим, во кој беа вклучени Владимир Јосифович Векслер, Сергеј Николаевич Вернов, Павел Алексеевич Черенков, Леонид Василевич Грошев и Евгениј Лвович Фајнберг. На 26 септември 1940 година, Бирото на Одделот за физичко-математички науки (ОПМС) слушнало информации од В.И. Векслер на дизајнерските спецификации за циклотронот, ги одобри неговите главни карактеристики и градежните проценки. Циклотронот беше дизајниран да ги забрза деутроните до енергија од 50 MeV.

Значи, доаѓаме до најважното, до личноста која даде значаен придонес во развојот на физиката кај нас во тие години - Владимир Јосифович Векслер. За овој извонреден физичар ќе се дискутира понатаму.

В. И. Векслер е роден во Украина во градот Житомир на 3 март 1907 година. Неговиот татко загинал во Првата светска војна.

Во 1921 година, во период на тежок глад и пустош, со големи тешкотии и без пари, Володија Векслер заврши во гладната пред-НЕП Москва. Тинејџерот се наоѓа во една комуна куќа основана во Хамовники, во стара замок напуштена од сопствениците.

Векслер се одликуваше со неговиот интерес за физика и практично радио инженерство, тој самиот состави детекторски радио приемник, што во тие години беше невообичаено тешка задача, тој многу читаше и добро учеше на училиште.
Откако ја напуштил комуната, Векслер задржал многу од ставовите и навиките што ги негувал.
Да забележиме дека генерацијата на која и припаѓаше Владимир Јосифович, огромното мнозинство ги третираше секојдневните аспекти од нивниот живот со целосен презир, но беше фанатично заинтересиран за научни, професионални и општествени проблеми.

Векслер, заедно со другите комуњари, завршил деветгодишно средно училиште и заедно со сите матуранти влегол во производство како работник, каде што работел како електричар повеќе од две години.
Неговата жед за знаење, љубовта кон книгите и ретката интелигенција беа забележани и во доцните 20-ти младиот човек доби „билет Комсомол“ до институтот.
Кога Владимир Јосифович завршил колеџ, била извршена уште една реорганизација на високообразовните институции и нивните имиња биле сменети. Се испостави дека Векслер влегол во Институтот за национална економија Плеханов и дипломирал на МПЕИ (Московски енергетски институт) и добил квалификација како инженер со специјалност во технологијата на Х-зраци.
Истата година влегол во лабораторијата за анализа на рендгенска дифракција на Сојузниот електротехнички институт во Лефортово, каде Владимир Јосифович ја започнал својата работа со изградба на мерни инструменти и проучување методи за мерење на јонизирачко зрачење, т.е. струи на наелектризирани честички.

Векслер работеше во оваа лабораторија 6 години, брзо издигнувајќи од лабораториски асистент во менаџер. Тука веќе се појави карактеристичниот „ракопис“ на Векслер како талентиран експериментален научник. Неговиот ученик, професорот М страна, но и се што се крие зад конечните резултати, зад прецизноста на мерењата, зад сјајните ормари на инсталациите Студирал и преучил цел живот до последните години од животот, навечер, на одмор. внимателно проучувал и земал белешки за теоретските дела“.

Во септември 1937 година, Векслер се пресели од Сојузниот електротехнички институт во Физичкиот институт на Академијата на науките на СССР именуван по П. Н. Лебедев (ФИАН). Ова беше важен настан во животот на научникот.

Во тоа време, Владимир Јосифович веќе ја одбрани својата докторска теза, чија тема беше дизајнот и примената на „пропорционалните засилувачи“ што тој ги дизајнираше.

Во FIAN, Векслер започна да ги проучува космичките зраци. За разлика од А.И. Алиханов и неговите колеги, кои се нашле на живописната планина Арагат во Ерменија, Векслер учествувал во научни експедиции во Елбрус, а потоа, подоцна, во Памир - Покривот на светот. Физичарите ширум светот проучувале струи на наелектризирани честички со висока енергија кои не можеле да се добијат во земните лаборатории. Истражувачите се приближија до мистериозните струи на космичко зрачење.

Дури и сега, космичките зраци заземаат важно место во арсеналот на астрофизичарите и специјалистите за физика со висока енергија и се изнесуваат возбудливо интересни теории за нивното потекло. Во исто време, едноставно беше невозможно да се добијат честички со таква енергија за проучување, а за физичарите едноставно беше неопходно да се проучува нивната интеракција со полиња и други честички. Веќе во триесеттите години, многу атомски научници имаа мисла: колку би било добро да се добијат честички од толку високи „космички“ енергии во лабораторија користејќи сигурни инструменти за проучување субатомски честички, методот на проучување кој беше еден - бомбардирање (како што тие фигуративно се користи за кажување и ретко кажува сега) некои честички од други. Радерфорд го открил постоењето на атомското јадро со бомбардирање на атомите со моќни проектили - алфа честички. Нуклеарни реакции беа откриени со користење на истиот метод. Да наполнам еден хемиски елементво друга, беше неопходно да се промени составот на јадрото. Ова беше постигнато со бомбардирање на јадра со алфа честички, а сега и со честички забрзани во моќни акцелератори.

По инвазијата на нацистичка Германија, многу физичари веднаш се вклучија во работа од воено значење. Векслер го прекина своето проучување на космичките зраци и почна да дизајнира и подобрува радио опрема за потребите на фронтот.

Во тоа време, Институтот за физика на Академијата на науките, како и некои други академски институти, беше евакуиран во Казан. Само во 1944 година беше можно да се организира експедиција до Памир од Казан, каде што групата на Векслер можеше да го продолжи истражувањето започнато во Кавказ за космичките зраци и нуклеарните процеси предизвикани од честички со висока енергија. Без да го разгледаме детално придонесот на Векслер во проучувањето на нуклеарните процеси поврзани со космичките зраци, на кои беа посветени многу години од неговата работа, можеме да кажеме дека тој беше многу значаен и даде многу важни резултати. Но, можеби најважно, неговото проучување на космичките зраци го довело до сосема нови идеи за забрзувањето на честичките. Во планините, Векслер дојде до идеја да изгради забрзувачи на наелектризирани честички за да создаде свои „космички зраци“.

Од 1944 година, V. I. Veksler се пресели во нова област, која го зазема главното место во неговата научна работа. Оттогаш, името на Векслер засекогаш се поврзува со создавањето на големи акцелератори за „автофазирање“ и развојот на нови методи за забрзување.

Сепак, тој не изгуби интерес за космичките зраци и продолжи да работи во оваа област. Векслер учествуваше во високи планински научни експедиции на Памир во текот на 1946-1947 година. Во космичките зраци се откриени честички со фантастично високи енергии кои се недостапни за забрзувачите. На Векслер му беше јасно дека „природниот забрзувач“ на честички до толку високи енергии не може да се спореди со „создавањето на човечки раце“.

Векслер предложи излез од овој ќорсокак во 1944 година. Авторот го нарече новиот принцип според кој акцелераторите на Векслер управуваа со автофазирање.

Во тоа време, беше создаден забрзувач на наелектризирани честички од типот „циклотрон“ (Векслер, во една популарна статија во весник, го објасни принципот на работа на циклотронот на следниов начин: „Во овој уред, наелектризирана честичка, која се движи во магнетното поле во спирала, постојано се забрзува со променлива електрично поле. Благодарение на ова, можно е да се пренесе енергија од 10-20 милиони електрон волти на честичките во циклотронот.“ Но, стана јасно дека прагот од 20 MeV не може да се помине со овој метод.

Во циклотрон, магнетното поле се менува циклично, забрзувајќи ги наелектризираните честички. Но, во процесот на забрзување, масата на честичките се зголемува (како што треба да биде според SRT - специјалната теорија на релативноста). Ова доведува до нарушување на процесот - по одреден број вртежи, магнетното поле наместо да се забрзува, почнува да ги забавува честичките.

Векслер предлага да започне полека да го зголемува магнетното поле во циклотронот со текот на времето, хранејќи го магнетот со наизменична струја. Тогаш излегува дека, во просек, фреквенцијата на ротација на честичките во круг автоматски ќе се одржува еднаква на фреквенцијата на електричното поле што се применува на длините (пар магнетни системи кои ја свиткуваат патеката и ги забрзуваат честичките со магнетно поле).

Со секое поминување низ процепот на таблите, честичките имаат и дополнително добиваат различно зголемување на масата (и соодветно на тоа, добиваат различен прираст на радиусот по кој ги врти магнетното поле) во зависност од напонот на полето помеѓу тапаците. во моментот на забрзување на дадена честичка. Меѓу сите честички, може да се разликуваат рамнотежни („среќни“) честички. За овие честички, механизмот што автоматски ја одржува постојаноста на орбиталниот период е особено едноставен.

„Среќните“ честички доживуваат зголемување на масата и зголемување на радиусот на кругот секој пат кога поминуваат низ процепот. Тоа прецизно го компензира намалувањето на радиусот предизвикано од зголемувањето на магнетното поле за време на една револуција. Следствено, честичките „среќни“ (рамнотежа) можат резонантно да се забрзаат се додека магнетното поле се зголемува.

Се испостави дека речиси сите други честички ја имаат истата способност, само забрзувањето трае подолго. За време на процесот на забрзување, сите честички ќе доживеат осцилации околу орбиталниот радиус на честичките во рамнотежа. Енергијата на честичките во просек ќе биде еднаква на енергијата на честичките во рамнотежа. Значи, речиси сите честички учествуваат во резонантното забрзување.

Ако, наместо бавно да го зголемуваме магнетното поле во забрзувачот (циклотрон) со текот на времето, хранејќи го магнетот со наизменична струја, го зголемиме периодот на наизменичното електрично поле што се применува на дисовите, тогаш ќе се воспостави режимот „автофазирање“.

„Можеби изгледа дека за да се случи автофазирање и да се појави резонантно забрзување, потребно е да се промени во времето или магнетното поле или електричниот период. Всушност, тоа не е така. Можеби наједноставниот во концептот (но далеку од едноставен во практична имплементација) методот на забрзување, воспоставен од авторот порано од другите методи, може да се имплементира со константа на магнетно поле со текот на времето и постојана фреквенција“.

Во 1955 година, кога Векслер ја напиша својата брошура за акцелератори, овој принцип, како што истакна авторот, ја формираше основата на акцелератор - микротрон - акцелератор кој бара моќни извори на микробранови. Според Векслер, микротронот „сè уште не станал широко распространет (1955 година, сепак, неколку електронски акцелератори со енергија до 4 MeV работат неколку години“.

Векслер беше брилијантен популаризирач на физиката, но, за жал, поради неговиот зафатен распоред, ретко објавуваше популарни написи.

Принципот на автофазирање покажа дека е можно да се има стабилен фазен регион и, според тоа, можно е да се промени фреквенцијата на полето за забрзување без страв од напуштање на регионот на резонантно забрзување. Треба само да ја изберете вистинската фаза на забрзување. Со промена на фреквенцијата на полето стана можно лесно да се компензира промената на масата на честичките. Згора на тоа, промената на фреквенцијата овозможи брзо вртечката спирала на циклотронот да се доближи до круг и да ги забрза честичките додека јачината на магнетното поле не биде доволна за да ги задржи честичките во дадена орбита.

Опишаниот акцелератор со автофазирање, во кој се менува фреквенцијата на електромагнетното поле, се нарекува синхроциклотрон или фазотрон.

Синхрофазотронот користи комбинација од два принципа на автофазирање. Првиот од нив лежи во срцето на фазотронот, кој веќе беше споменат - ова е промена во фреквенцијата на електромагнетното поле. Вториот принцип се користи кај синхротроните - тука се менува јачината на магнетното поле.

Од откривањето на автофазирањето, научниците и инженерите почнаа да дизајнираат акцелератори способни за милијарди електрон волти. Првиот од нив кај нас беше протонски акцелератор - синхронфазотрон од 10 милијарди електрон-волти во Дубна.

Дизајнот на овој голем акцелератор започна во 1949 година на иницијатива на В. И. Векслер и С. И. Вавилов, а беше пуштен во употреба во 1957 година. Вториот голем акцелератор е изграден во Протвино кај Серпухов со енергија од 70 GeV. Не само советски истражувачи, туку и физичари од други земји сега работат на тоа.

Но, долго пред лансирањето на два џиновски акцелератори „милијарда долари“, беа изградени релативистички забрзувачи на честички во Физичкиот институт на Академијата на науките (FIAN), под водство на Векслер. Во 1947 година беше лансиран електронски акцелератор до енергии од 30 MeV, кој служеше како модел на поголем електронски акцелератор - синхротрон со енергија од 250 MeV. Синхротронот беше лансиран во 1949 година. Користејќи ги овие акцелератори, истражувачите од Институтот за физика на Академијата на науките на СССР извршија првокласна работа на мезонската физика и атомското јадро.

По лансирањето на синхрофазотронот Дубна, започна период на брз напредок во изградбата на високоенергетски акцелератори. Многу акцелератори беа изградени и ставени во функција во СССР и други земји. Тука спаѓаат веќе споменатиот акцелератор од 70 GeV во Серпухов, 50 GeV во Батавија (САД), 35 GeV во Женева (Швајцарија), 35 GeV во Калифорнија (САД). Во моментов, физичарите си поставуваат задача да создадат акцелератори со капацитет од неколку тераелектрон-волти (тераелектрон-волт - 1012 eV).

Во 1944 година, кога се роди терминот „автофазирање“. Векслер имаше 37 години. Векслер се покажа како надарен организатор на научна работа и раководител на научно училиште.

Методот на автофазирање, како зрело овошје, чекаше научник-видувач кој ќе го отстрани и ќе го земе во сопственост. Една година подоцна, независно од Векслер, принципот на автофазирање го откри познатиот американски научник МекМилан. Тој го препозна приоритетот на советскиот научник. Мекмилан се сретна со Векслер повеќе од еднаш. Тие беа многу пријателски расположени, а пријателството на двајца извонредни научници никогаш не беше засенето од ништо до смртта на Векслер.

Вградени акцелератори последните години, иако се базираат на принципот на автофазирање на Векслер, се разбира, се значително подобрени во споредба со машините од првата генерација.

Покрај автофазата, Векслер излезе со други идеи за забрзување на честичките кои се покажаа како многу плодни. Развојот на овие идеи на Векслер нашироко се спроведува во СССР и други земји.

Во март 1958 година, традиционалниот годишен состанок на Академијата на науките на СССР се одржа во Домот на научниците на улицата Кропоткинскаја. Векслер ја истакна идејата за нов принцип на забрзување, кој тој го нарече „кохерентен“. Тоа ви овозможува да ги забрзате не само поединечните честички, туку и згрутчувањето на плазмата што се состои од голем број честички. „Кохерентниот“ метод на забрзување, како што претпазливо рече Векслер во 1958 година, дозволува да се размислува за можноста за забрзување на честичките до енергии од илјада милијарди електрон волти, па дури и повисоки.

Во 1962 година, Векслер, на чело на делегација на научници, полета за Женева за да учествува на Меѓународната конференција за физика со висока енергија. Меѓу четириесетте членови на советската делегација беа истакнати физичари како А. И. Алиханов, Н. Н. Богољубов, Д. И. Блохинцев, И. Померанчук, М. А. Марков. Многу од научниците во делегацијата беа специјалисти за акцелератори и студенти на Векслер.

Владимир Јосифович Векслер неколку години беше претседател на Комисијата за физика со висока енергија на Меѓународната унија за теоретска и применета физика.

На 25 октомври 1963 година, Векслер и неговиот американски колега, Едвин Мекмилан, директор на лабораторијата за радијација на Универзитетот Лоренс во Калифорнија, беа наградени со Американската награда Атоми за мир.

Векслер беше постојан директор на Лабораторијата за висока енергија на Заедничкиот институт за нуклеарни истражувања во Дубна. Сега улицата именувана по него не потсетува на престојот на Векслер во овој град.

Истражувачката работа на Векслер беше концентрирана во Дубна многу години. Својата работа во Заедничкиот институт за нуклеарни истражувања ја комбинира со работата во Физичкиот институт П. Н. Лебедев, каде во далечната младост ја започнал својата кариера како истражувач и бил професор на Московскиот државен универзитет, каде што раководел на катедрата.

Во 1963 година, Векслер беше избран за академик-секретар на Одделот за нуклеарна физика на Академијата на науките на СССР и постојано ја извршуваше оваа важна функција.

Научните достигнувања на В. И. Векслер беа високо ценети со доделување на Државната награда од прв степен и Лениновата награда (1959). На извонредните научни, педагошки, организациски и општествени активности на научникот им беа доделени три ордени на Ленин, Орден на Црвеното знаме на трудот и медали на СССР.

Владимир Јосифович Векслер ненадејно почина на 20 септември 1966 година од втор срцев удар. Имаше само 59 години. Во животот, тој секогаш изгледаше помлад од неговите години, беше енергичен, активен и неуморен.

+ фаза + електричен трон) - резонантна циклична акцелераторсо должината на рамнотежната орбита непроменета за време на процесот на забрзување. Така што честичките остануваат на исто ниво за време на забрзувањето орбитата, се менува како водечки магнетно поле, така фреквенцијазабрзано електрично поле. Последново е неопходно за зракот секогаш да пристигнува до делот за забрзување во фаза со високофреквентното електрично поле. Во случај честичките да се ултрарелативистички, фреквенцијата на ротација, за фиксна орбитална должина, не се менува со зголемување на енергијата, а фреквенцијата на генераторот на RF исто така мора да остане константна. Таков акцелератор веќе се нарекува синхротрон.

Во културата

Токму овој уред првачето го „направи на работа“ во познатата песна Ала Пугачева„Песна на прваче“. Синхрофазотронот се споменува и во комедијата на Гаидаи „Операција Y и другите авантури на Шурик“. Овој уред е прикажан и како пример за примена на Ајнштајновата теорија на релативноста во едукативниот краток филм „Што е теоријата на релативноста?“ Во хумористичните емисии за широката јавност, често се појавува како „неразбирливо“ научно средство или пример за висока технологија.

Технологијата во СССР се развиваше брзо. Погледнете го само лансирањето на првиот вештачки сателит на Земјата, кој го следеше целиот свет. Малкумина знаат дека во истата 1957 година, синхрофазотронот почна да работи во СССР (односно, не само што беше завршен и пуштен во употреба, туку беше лансиран). Овој збор значи инсталација за забрзување на елементарните честички. Речиси сите денес слушнале за Големиот хадронски судирач - тоа е понова и подобрена верзија на уредот опишан во оваа статија.

Што е ова - синхрофазотрон? За што е?

Оваа инсталација е голем забрзувач на елементарните честички (протони), што овозможува подлабоко проучување на микрокосмосот, како и интеракцијата на истите овие честички една со друга. Начинот на проучување е многу едноставен: скршете ги протоните на мали делови и видете што има внатре. Сето тоа звучи едноставно, но кршењето на протон е исклучително тешка задача, која бараше изградба на таква огромна структура. Овде, преку посебен тунел, честичките се забрзуваат до огромни брзини и потоа се испраќаат до целта. Кога ќе го погодат, се расфрлаат на ситни фрагменти. Најблискиот „колега“ на синхронофасотронот, Големиот хадронски судирач, работи на приближно истиот принцип, само таму честичките се забрзуваат во спротивни насоки и не погодуваат стоечка цел, туку се судираат едни со други.

Сега малку разбирате дека ова е синхрофазотрон. Се веруваше дека инсталацијата ќе овозможи да се направи научен пробив во областа на истражување на микросветот. За возврат, ова ќе овозможи откривање на нови елементи и начини за добивање евтини извори на енергија. Идеално, тие сакаа да откријат елементи кои се супериорни во ефикасноста и во исто време помалку штетни и полесни за рециклирање.

Воена употреба

Вреди да се напомене дека оваа инсталација е создадена за да изврши научен и технолошки пробив, но нејзините цели не беа само мирни. Научниот и технолошкиот пробив многу должи на воената трка во вооружување. Синхрофазотронот е создаден под насловот „Топ тајно“, а неговиот развој и конструкција беа извршени како дел од создавањето на атомската бомба. Се претпоставуваше дека уредот ќе овозможи да се создаде совршена теорија за нуклеарни сили, но сè се покажа дека не е толку едноставно. И денес оваа теорија ја нема, иако технолошкиот напредок направи големи чекори напред.

со едноставни зборови?

Ако резимираме и зборуваме на разбирлив јазик? Синхрофазотрон е објект каде што протоните можат да се забрзаат до голема брзина. Се состои од цевка со јамка со вакуум внатре и моќни електромагнети кои спречуваат протоните да се движат случајно. Кога протоните ќе ја достигнат својата максимална брзина, нивниот тек е насочен кон посебна цел. Удирајќи го, протоните се расфрлаат на мали фрагменти. Научниците можат да видат траги од летечки фрагменти во посебна комора со меурчиња и од овие траги ја анализираат природата на самите честички.

Меурската комора е малку застарен уред за фаќање траги од протони. Денес, таквите инсталации користат попрецизни радари, кои даваат повеќе информации за движењето на фрагментите на протоните.

И покрај едноставниот принцип на синхрофазотронот, самата оваа инсталација е хај-тек, а нејзиното создавање е можно само со доволно ниво на технички и научен развој, што, се разбира, го поседуваше СССР. За да дадеме аналогија, обичен микроскоп е уред чија намена се совпаѓа со целта на синхрофазотронот. Двата уреди ви овозможуваат да го истражувате микросветот, само вториот ви овозможува да „копате подлабоко“ и има малку уникатен метод на истражување.

Детали

Работата на уредот беше опишана погоре со едноставни зборови. Се разбира, принципот на работа на синхрофазотронот е покомплексен. Факт е дека за да се забрзаат честичките до големи брзини потребно е да се обезбеди потенцијална разлика од стотици милијарди волти. Ова е невозможно дури и во сегашната фаза на развој на технологијата, а да не зборуваме за претходната.

Затоа, беше одлучено честичките постепено да се забрзуваат и да се водат во круг долго време. Во секој круг, протоните добиваа енергија. Како резултат на минување на милиони револуции, беше можно да се добие потребната брзина, по што тие беа испратени до целта.

Токму тоа е принципот што се користел во синхрофазотронот. На почетокот, честичките се движеле низ тунелот со мала брзина. Во секој круг тие влегуваа во таканаречените интервали на забрзување, каде добиваа дополнително полнење на енергија и добиваа брзина. Овие делови за забрзување се кондензатори, чија фреквенција на наизменичниот напон е еднаква на фреквенцијата на протоните што минуваат низ прстенот. Односно, честичките го погодија делот за забрзување со негативен полнеж, во овој момент напонот нагло се зголеми, што им даде брзина. Ако честичките го погодат местото на забрзување со позитивен полнеж, тогаш нивното движење било забавено. И ова е позитивна карактеристика, бидејќи поради тоа целиот протонски зрак се движеше со иста брзина.

И тоа се повтори милиони пати, а кога честичките ја стекнаа потребната брзина, беа испратени до специјална цел, на која се урнаа. Потоа, група научници ги проучувале резултатите од судирот на честичките. Вака функционирал синхрофазотронот.

Улогата на магнетите

Познато е дека во оваа огромна машина за забрзување на честичките биле користени и моќни електромагнети. Луѓето погрешно веруваат дека тие биле користени за забрзување на протоните, но тоа не е така. Честичките се забрзувале со помош на специјални кондензатори (секции за забрзување), а магнетите ги држеле протоните само во строго одредена траекторија. Без нив, постојаното движење на зрак од елементарни честички би било невозможно. А големата моќност на електромагнетите се објаснува со големата маса на протони при големи брзини.

Со какви проблеми се соочиле научниците?

Еден од главните проблеми при создавањето на оваа инсталација беше токму забрзувањето на честичките. Се разбира, тие можеа да се забрзуваат во секој круг, но како што забрзуваа, нивната маса стануваше поголема. Со брзина блиска до брзината на светлината (како што знаеме, ништо не може да се движи побрзо од брзината на светлината), нивната маса стана огромна, што го отежнува нивното држење во кружна орбита. Од училишна наставна програмаЗнаеме дека радиусот на движење на елементите во магнетното поле е обратно пропорционален на нивната маса, затоа, како што се зголемуваше масата на протоните, беше неопходно да се зголеми радиусот и да се користат големи, силни магнети. Ваквите закони на физиката во голема мера ги ограничуваат можностите за истражување. Патем, тие исто така можат да објаснат зошто синхрофазотронот се покажа како толку огромен. Колку е поголем тунелот, толку поголеми магнети може да се инсталираат за да се создаде силно магнетно поле за да се задржи движењето на протоните во саканата насока.

Вториот проблем е губењето на енергија при движење. Честичките, кога минуваат околу круг, испуштаат енергија (ја губат). Следствено, кога се движите со брзина, дел од енергијата испарува, а колку е поголема брзината, толку се поголеми загубите. Порано или подоцна, доаѓа моментот кога се споредуваат вредностите на емитираната и добиената енергија, што го оневозможува понатамошното забрзување на честичките. Следствено, има потреба од поголем капацитет.

Можеме да кажеме дека сега попрецизно разбираме дека ова е синхрофазотрон. Но, што точно постигнале научниците за време на тестовите?

Какво истражување е направено?

Нормално, работата на оваа инсталација не помина без трага. И иако се очекуваше да даде посериозни резултати, некои студии се покажаа како исклучително корисни. Конкретно, научниците ги проучувале својствата на забрзаните деутрони, интеракциите на тешките јони со целите и развија поефикасна технологија за рециклирање на потрошениот ураниум-238. И иако за обичен човекСите овие резултати кажуваат малку во научната област, нивното значење е тешко да се прецени.

Примена на резултатите

Резултатите од тестовите направени на синхрофазотронот се користат и денес. Конкретно, тие се користат во изградбата на електрани кои работат на вселенски ракети, роботика и комплексна опрема. Секако, придонесот за науката и техничкиот напредок на овој проект е доста голем. Некои резултати се применуваат и во воената сфера. И иако научниците не беа во можност да откријат нови елементи кои би можеле да се искористат за создавање на нови атомски бомби, никој всушност не знае дали ова е вистина или не. Сосема е можно некои резултати да се кријат од населението, бидејќи вреди да се земе предвид дека овој проект беше спроведен под наслов „Строго доверливо“.

Заклучок

Сега разбирате дека ова е синхрофазотрон и каква е неговата улога во научниот и технолошкиот напредок на СССР. И денес, таквите инсталации активно се користат во многу земји, но веќе има понапредни опции - нуклетрони. Големиот хадронски судирач е можеби најдобрата имплементација на идејата за синхронофасотрон досега. Употребата на оваа инсталација им овозможува на научниците попрецизно да го разберат микросветот со судир на два снопови протони кои се движат со огромни брзини.

Што се однесува до моменталната состојба на советскиот синхрофазотрон, тој беше претворен во електронски акцелератор. Сега работи во ФИАН.