Was ist ein Synchrophasotron? Was ist ein Synchrophasotron: Funktionsprinzip und erzielte Ergebnisse Was ist das Funktionsprinzip eines Synchrophasotrons?

Die britischen Parlamentarier brauchten nur 15 Minuten, um über eine staatliche Investition von 1 Milliarde Pfund in den Bau eines Synchrophasotrons zu entscheiden. Anschließend diskutierten sie am Parlamentsbuffet eine Stunde lang hitzig über die Kosten für Kaffee. Und so beschlossen sie: Sie reduzierten den Preis um 15 %.

Es scheint, dass die Aufgaben in ihrer Komplexität überhaupt nicht vergleichbar sind und logischerweise genau das Gegenteil hätte passieren müssen. Eine Stunde für Wissenschaft, 15 Minuten für Kaffee. Aber nein! Wie sich später herausstellte, gaben die meisten angesehenen Politiker schnell ihr innerstes „Dafür“ preis, da sie überhaupt keine Ahnung hatten, was ein „Synchrophasotron“ ist.

Lassen Sie uns, lieber Leser, gemeinsam mit Ihnen diese Wissenslücke schließen und nicht wie die wissenschaftliche Kurzsichtigkeit einiger Genossen sein.

Was ist ein Synchrophasotron?

Synchrophasotron ist eine elektronische Anlage für die wissenschaftliche Forschung – ein zyklischer Beschleuniger für Elementarteilchen (Neutronen, Protonen, Elektronen usw.). Es hat die Form eines riesigen Rings und wiegt mehr als 36.000 Tonnen. Seine ultrastarken Magnete und Beschleunigungsröhren versorgen mikroskopisch kleine Partikel mit enormer Energie gerichteter Bewegung. In den Tiefen des Phasotron-Resonators, in einer Tiefe von 14,5 Metern, finden auf physikalischer Ebene wirklich fantastische Transformationen statt: Ein winziges Proton erhält beispielsweise 20 Millionen Elektronenvolt und ein schweres Ion 5 Millionen eV. Und das ist nur ein bescheidener Bruchteil aller Möglichkeiten!

Dank der einzigartigen Eigenschaften des zyklischen Beschleunigers konnten Wissenschaftler die intimsten Geheimnisse des Universums lüften: die Struktur vernachlässigbarer Teilchen und die physikalischen und chemischen Prozesse, die in ihren Hüllen ablaufen, untersuchen; Beobachten Sie die Synthesereaktion mit eigenen Augen; Entdecken Sie die Natur bisher unbekannter mikroskopischer Objekte.

Phazotron markierte eine neue Ära der wissenschaftlichen Forschung – ein Forschungsgebiet, in dem das Mikroskop machtlos war, über das selbst innovative Science-Fiction-Autoren mit großer Vorsicht sprachen (ihre aufschlussreiche kreative Flucht konnte die gemachten Entdeckungen nicht vorhersagen!).

Geschichte des Synchrophasotrons

Ursprünglich waren Beschleuniger linear, das heißt, sie hatten keine zyklische Struktur. Doch bald mussten die Physiker sie aufgeben. Die Anforderungen an das Energieniveau stiegen – es wurde mehr benötigt. Doch das lineare Design kam nicht zurecht: Theoretische Berechnungen ergaben, dass es für diese Werte eine unglaubliche Länge haben muss.

• Im Jahr 1929 Der Amerikaner E. Lawrence unternimmt Versuche, dieses Problem zu lösen und erfindet ein Zyklotron, den Prototyp des modernen Phasotrons. Die Tests laufen gut. Zehn Jahre später, im Jahr 1939. Lawrence erhält den Nobelpreis.
• Im Jahr 1938 In der UdSSR begann der talentierte Physiker V. I. Veksler, sich aktiv mit der Entwicklung und Verbesserung von Beschleunigern zu beschäftigen. Im Februar 1944 Er hat eine revolutionäre Idee, wie man die Energiebarriere überwinden kann. Wexler nennt seine Methode „Autophasing“. Genau ein Jahr später wurde dieselbe Technologie völlig unabhängig von E. Macmillan, einem Wissenschaftler aus den USA, entdeckt.
• 1949 in der Sowjetunion unter der Führung von V.I. Veksler und S.I. Vavilov wird ein wissenschaftliches Großprojekt entwickelt – die Schaffung eines Synchrophasotrons mit einer Leistung von 10 Milliarden Elektronenvolt. Acht Jahre lang arbeitete eine Gruppe theoretischer Physiker, Designer und Ingenieure am Institut für Kernforschung in der Stadt Dubno in der Ukraine mühsam an der Installation. Deshalb wird es auch Dubna-Synchrophasotron genannt.

Das Synchrophasotron wurde im März 1957 in Betrieb genommen, sechs Monate vor dem Flug des ersten künstlichen Erdsatelliten ins All.

Welche Forschung wird am Synchrophasotron betrieben?

Wechslers resonanter zyklischer Beschleuniger führte zu einer Reihe herausragender Entdeckungen in vielen Aspekten der Grundlagenphysik und insbesondere in einigen kontroversen und wenig untersuchten Problemen von Einsteins Relativitätstheorie:

• Verhalten der Quarkstruktur von Kernen während der Wechselwirkung;
• die Bildung kumulativer Partikel als Ergebnis von Reaktionen, an denen Kerne beteiligt sind;
• Untersuchung der Eigenschaften beschleunigter Deuteronen;
• Wechselwirkung schwerer Ionen mit Zielen (Testen des Widerstands von Mikroschaltungen);
• Recycling von Uran-238.

Die in diesen Bereichen erzielten Ergebnisse werden erfolgreich beim Bau von Raumschiffen, beim Entwurf von Kernkraftwerken, bei der Entwicklung von Robotik und Geräten für den Einsatz unter extremen Bedingungen eingesetzt. Aber das Erstaunlichste ist, dass eine Reihe von Studien, die am Synchrophasotron durchgeführt wurden, Wissenschaftler der Lösung des großen Rätsels um die Entstehung des Universums immer näher bringen.

Die ganze Welt weiß, dass die UdSSR 1957 den ersten künstlichen Erdsatelliten der Welt startete. Allerdings wissen nur wenige, dass die Sowjetunion im selben Jahr mit der Erprobung des Synchrophasotrons begann, dem Vorläufer des modernen Large Hadron Collider in Genf. In dem Artikel wird erläutert, was ein Synchrophasotron ist und wie es funktioniert.

Auf die Frage, was ein Synchrophasotron ist, sollte man sagen, dass es sich um ein hochtechnologisches und wissenschaftsintensives Gerät handelt, das für die Erforschung des Mikrokosmos gedacht war. Die Idee des Synchrophasotrons war insbesondere folgende: Es war notwendig, mithilfe starker Magnetfelder, die von Elektromagneten erzeugt wurden, einen Strahl aus Elementarteilchen (Protonen) auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen und diesen Strahl dann auf ein ruhendes Ziel zu richten . Bei einer solchen Kollision müssen Protonen in Stücke „zerbrechen“. Unweit des Ziels befindet sich ein spezieller Detektor – eine Blasenkammer. Dieser Detektor ermöglicht es, ihre Natur und Eigenschaften anhand der von Protonenteilen hinterlassenen Spuren zu untersuchen.

Warum war es notwendig, das Synchrophasotron der UdSSR zu bauen? In diesem als „streng geheim“ eingestuften wissenschaftlichen Experiment versuchten sowjetische Wissenschaftler, eine neue Quelle billigerer und effizienterer Energie als angereichertes Uran zu finden. Es wurden auch rein wissenschaftliche Ziele einer tiefergehenden Untersuchung der Natur nuklearer Wechselwirkungen und der Welt der subatomaren Teilchen verfolgt.

Funktionsprinzip des Synchrophasotrons

Die obige Beschreibung der Aufgaben des Synchrophasotrons mag für viele nicht allzu schwierig erscheinen, sie in die Praxis umzusetzen, aber das ist nicht so. Trotz der Einfachheit der Frage, was ein Synchrophasotron ist, sind elektrische Spannungen von Hunderten Milliarden Volt erforderlich, um Protonen auf die erforderlichen enormen Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Solche Spannungen können auch heute noch nicht entstehen. Daher wurde beschlossen, die in Protonen gepumpte Energie über die Zeit zu verteilen.

Das Funktionsprinzip des Synchrophasotrons war wie folgt: Ein Protonenstrahl beginnt seine Bewegung durch einen ringförmigen Tunnel. An einer Stelle dieses Tunnels befinden sich Kondensatoren, die in dem Moment, in dem der Protonenstrahl durch sie fliegt, einen Spannungsstoß erzeugen . Somit kommt es bei jeder Umdrehung zu einer leichten Beschleunigung der Protonen. Nachdem der Teilchenstrahl mehrere Millionen Umdrehungen durch den Synchrophasotron-Tunnel gemacht hat, erreichen die Protonen die gewünschte Geschwindigkeit und werden auf das Ziel gelenkt.

Es ist erwähnenswert, dass die bei der Beschleunigung von Protonen verwendeten Elektromagnete eine führende Rolle spielten, das heißt, sie bestimmten die Flugbahn des Strahls, beteiligten sich jedoch nicht an seiner Beschleunigung.

Probleme, auf die Wissenschaftler bei der Durchführung von Experimenten gestoßen sind

Um besser zu verstehen, was ein Synchrophasotron ist und warum seine Entstehung ein sehr komplexer und wissensintensiver Prozess ist, sollte man die Probleme berücksichtigen, die während seines Betriebs auftreten.

Erstens: Je höher die Geschwindigkeit des Protonenstrahls, desto mehr Masse beginnen sie gemäß Einsteins berühmtem Gesetz anzunehmen. Bei Geschwindigkeiten nahe dem Licht wird die Masse der Teilchen so groß, dass leistungsstarke Elektromagnete erforderlich sind, um sie auf der gewünschten Flugbahn zu halten. Je größer das Synchrophasotron ist, desto größere Magnete können eingebaut werden.

Zweitens wurde die Schaffung eines Synchrophasotrons auch durch die Energieverluste des Protonenstrahls während seiner Kreisbeschleunigung erschwert, und je höher die Strahlgeschwindigkeit, desto bedeutender werden diese Verluste. Es stellt sich heraus, dass enorme Kräfte erforderlich sind, um den Strahl auf die erforderlichen gigantischen Geschwindigkeiten zu beschleunigen.

Welche Ergebnisse wurden erzielt?

Zweifellos haben Experimente am sowjetischen Synchrophasotron einen großen Beitrag zur Entwicklung moderner Technologiefelder geleistet. Dank dieser Experimente konnten Wissenschaftler der UdSSR den Prozess der Verarbeitung von verbrauchtem Uran-238 verbessern und einige interessante Daten durch die Kollision beschleunigter Ionen verschiedener Atome mit einem Ziel gewinnen.

Die Ergebnisse der Experimente am Synchrophasotron werden bis heute beim Bau von Kernkraftwerken, Weltraumraketen und der Robotik genutzt. Die Errungenschaften des sowjetischen wissenschaftlichen Denkens wurden beim Bau des leistungsstärksten Synchrophasotrons unserer Zeit genutzt, dem Large Hadron Collider. Der sowjetische Beschleuniger selbst dient der Wissenschaft der Russischen Föderation und befindet sich am FIAN-Institut (Moskau), wo er als Ionenbeschleuniger eingesetzt wird.

Was ist ein Synchrophasotron: das Funktionsprinzip und die erzielten Ergebnisse – alles über die Anreise zum Standort

Das ist das schwer fassbare Wort „Synchrophasotron“! Erinnern Sie mich daran, wie es in die Ohren des einfachen Mannes in der Sowjetunion gelangte? Es gab einen Film oder ein beliebtes Lied, ich weiß noch genau, was es war! Oder war es einfach ein Analogon zu einem unaussprechlichen Wort?

Erinnern wir uns nun daran, was es ist und wie es entstanden ist ...

1957 gelang der Sowjetunion ein revolutionärer wissenschaftlicher Durchbruch in zwei Richtungen gleichzeitig: Im Oktober wurde der erste künstliche Erdsatellit gestartet, und einige Monate zuvor, im März, nahm das legendäre Synchrophasotron, eine riesige Anlage zur Erforschung der Mikrowelt, seinen Betrieb auf in Dubna. Diese beiden Ereignisse schockierten die ganze Welt und die Wörter „Satellit“ und „Synchrophasotron“ etablierten sich fest in unserem Leben.

Das Synchrophasotron ist eine Art Beschleuniger für geladene Teilchen. Die darin enthaltenen Teilchen werden auf hohe Geschwindigkeiten und damit auf hohe Energien beschleunigt. Anhand der Ergebnisse ihrer Kollisionen mit anderen Atomteilchen werden die Struktur und Eigenschaften der Materie beurteilt. Die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen wird durch die Intensität des beschleunigten Teilchenstrahls bestimmt, also durch die Anzahl der darin enthaltenen Teilchen. Daher ist die Intensität neben der Energie ein wichtiger Parameter des Beschleunigers.

Beschleuniger erreichen enorme Größen, und es ist kein Zufall, dass der Schriftsteller Wladimir Karzew sie Pyramiden des Atomzeitalters nannte, anhand derer Nachkommen den Stand unserer Technologie beurteilen werden.

Bevor Beschleuniger gebaut wurden, war die kosmische Strahlung die einzige Quelle energiereicher Teilchen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Protonen mit einer Energie in der Größenordnung von mehreren GeV, die frei aus dem Weltraum kommen, sowie um Sekundärteilchen, die bei ihrer Wechselwirkung mit der Atmosphäre entstehen. Da der Fluss der kosmischen Strahlung jedoch chaotisch und von geringer Intensität ist, wurden im Laufe der Zeit spezielle Anlagen für die Laborforschung geschaffen – Beschleuniger mit kontrollierten Strahlen hochenergetischer Teilchen höherer Intensität.

Der Betrieb aller Beschleuniger basiert auf einer bekannten Tatsache: Ein geladenes Teilchen wird durch ein elektrisches Feld beschleunigt. Es ist jedoch unmöglich, Teilchen mit sehr hoher Energie zu erhalten, indem man sie nur einmal zwischen zwei Elektroden beschleunigt, da hierfür eine große Spannung an sie angelegt werden müsste, was technisch unmöglich ist. Daher erhält man hochenergetische Teilchen, indem man sie wiederholt zwischen Elektroden hindurchführt.

Beschleuniger, bei denen ein Teilchen nacheinander angeordnete Beschleunigungsspalten durchquert, nennt man Linearbeschleuniger. Mit ihnen begann die Entwicklung von Beschleunigern, doch die Forderung nach einer Erhöhung der Teilchenenergie führte zu nahezu unrealistisch langen Baulängen.

Im Jahr 1929 schlug der amerikanische Wissenschaftler E. Lawrence den Entwurf eines Beschleunigers vor, bei dem sich ein Teilchen spiralförmig bewegt und dabei wiederholt den gleichen Spalt zwischen zwei Elektroden passiert. Die Flugbahn des Teilchens wird durch ein gleichmäßiges Magnetfeld, das senkrecht zur Orbitalebene gerichtet ist, gebogen und verdreht. Der Beschleuniger wurde Zyklotron genannt. In den Jahren 1930–1931 bauten Lawrence und seine Kollegen das erste Zyklotron an der University of California (USA). Für diese Erfindung wurde ihm 1939 der Nobelpreis verliehen.

In einem Zyklotron wird durch einen großen Elektromagneten ein gleichmäßiges Magnetfeld erzeugt, und zwischen zwei D-förmigen Hohlelektroden (daher der Name „Dees“) wird ein elektrisches Feld erzeugt. An die Elektroden wird eine Wechselspannung angelegt, die bei jeder halben Umdrehung des Teilchens die Polarität ändert. Dadurch beschleunigt das elektrische Feld die Teilchen immer. Diese Idee könnte nicht verwirklicht werden, wenn Teilchen mit unterschiedlichen Energien unterschiedliche Umlaufperioden hätten. Obwohl die Geschwindigkeit mit zunehmender Energie zunimmt, bleibt die Umlaufdauer glücklicherweise konstant, da der Durchmesser der Flugbahn im gleichen Verhältnis zunimmt. Diese Eigenschaft des Zyklotrons ermöglicht die Nutzung einer konstanten Frequenz des elektrischen Feldes zur Beschleunigung.

Bald begann man auch in anderen Forschungslabors mit dem Bau von Zyklotronen.

Synchrophasotron-Gebäude in den 1950er Jahren

Die Notwendigkeit, in der Sowjetunion eine ernsthafte Beschleunigerbasis zu schaffen, wurde im März 1938 auf Regierungsebene bekannt gegeben. Eine Gruppe von Forschern des Leningrader Instituts für Physik und Technologie (LPTI) unter der Leitung von Akademiker A.F. Ioffe wandte sich an den Vorsitzenden des Rates der Volkskommissare der UdSSR V.M. Molotow mit einem Brief, in dem vorgeschlagen wurde, eine technische Grundlage für die Forschung auf dem Gebiet der Struktur des Atomkerns zu schaffen. Fragen nach dem Aufbau des Atomkerns wurden zu einem der zentralen Probleme der Naturwissenschaften, bei deren Lösung die Sowjetunion deutlich zurückblieb. Wenn Amerika also mindestens fünf Zyklotrons hatte, dann hatte die Sowjetunion keine (das einzige Zyklotron des Radium Institute of the Academy of Sciences (RIAN), das 1937 ins Leben gerufen wurde, funktionierte aufgrund von Konstruktionsfehlern praktisch nicht). Der Appell an Molotow enthielt die Aufforderung, Bedingungen für die Fertigstellung des Baus des LPTI-Zyklotrons bis zum 1. Januar 1939 zu schaffen. Die Arbeiten an seiner Gründung, die 1937 begannen, wurden aufgrund von Unstimmigkeiten in den Abteilungen und der Einstellung der Finanzierung eingestellt.

Tatsächlich herrschte zum Zeitpunkt der Abfassung des Briefes in Regierungskreisen des Landes ein klares Missverständnis über die Relevanz der Forschung auf dem Gebiet der Atomphysik. Nach den Memoiren von M.G. Meshcheryakov, im Jahr 1938 gab es sogar die Frage der Auflösung des Radium-Instituts, das sich nach Ansicht mancher Menschen mit unnötiger Forschung zu Uran und Thorium beschäftigte, während das Land versuchte, die Kohleproduktion und die Stahlverhüttung zu steigern.

Der Brief an Molotow zeigte Wirkung, und bereits im Juni 1938 wurde eine Kommission der Akademie der Wissenschaften der UdSSR unter der Leitung von P.L. Auf Ersuchen der Regierung kam Kapitsa zu dem Schluss, dass am LFTI je nach Art der beschleunigten Teilchen ein 10–20-MeV-Zyklotron gebaut und das RIAN-Zyklotron verbessert werden müsse.

Im November 1938 wurde S.I. Vavilov schlug in einem Appell an das Präsidium der Akademie der Wissenschaften vor, das LPTI-Zyklotron in Moskau zu bauen und das Labor von I.V. vom LPTI an das Physikalische Institut der Akademie der Wissenschaften (FIAN) zu übertragen. Kurchatova, die an seiner Entstehung beteiligt war. Sergej Iwanowitsch wollte, dass das Zentrallabor für die Erforschung des Atomkerns am selben Ort angesiedelt wird, an dem sich auch die Akademie der Wissenschaften befand, nämlich in Moskau. Bei LPTI wurde er jedoch nicht unterstützt. Die Kontroverse endete Ende 1939, als A.F. Ioffe schlug vor, drei Zyklotrone gleichzeitig zu bauen. Am 30. Juli 1940 wurde auf einer Sitzung des Präsidiums der Akademie der Wissenschaften der UdSSR beschlossen, RIAN mit der Nachrüstung des bestehenden Zyklotrons in diesem Jahr zu beauftragen, FIAN mit der Vorbereitung der notwendigen Materialien für den Bau eines neuen leistungsstarken Zyklotrons bis zum 15. Oktober und LFTI, um den Bau des Zyklotrons im ersten Quartal 1941 abzuschließen.

Im Zusammenhang mit dieser Entscheidung gründete die FIAN das sogenannte Zyklotron-Team, dem Wladimir Iosifovich Veksler, Sergei Nikolaevich Vernov, Pavel Alekseevich Cherenkov, Leonid Vasilyevich Groshev und Evgeniy Lvovich Feinberg angehörten. Am 26. September 1940 hörte das Büro der Abteilung für Physikalische und Mathematische Wissenschaften (OPMS) Informationen von V.I. Wexler über die Entwurfsspezifikationen für das Zyklotron, genehmigte dessen Hauptmerkmale und Bauschätzungen. Das Zyklotron wurde entwickelt, um Deuteronen auf eine Energie von 50 MeV zu beschleunigen. FIAN plante, mit dem Bau im Jahr 1941 zu beginnen und es 1943 in Betrieb zu nehmen. Die Pläne wurden durch den Krieg durchkreuzt.

Die dringende Notwendigkeit, eine Atombombe zu bauen, zwang die Sowjetunion, Anstrengungen zur Erforschung der Mikrowelt zu unternehmen. Im Labor Nr. 2 in Moskau wurden nacheinander zwei Zyklotrone gebaut (1944, 1946); In Leningrad wurden nach Aufhebung der Blockade die Zyklotrons von RIAN und LPTI wiederhergestellt (1946).

Obwohl das FIAN-Zyklotronprojekt vor dem Krieg genehmigt wurde, wurde klar, dass Lawrences Entwurf erschöpft war, da die Energie beschleunigter Protonen 20 MeV nicht überschreiten durfte. Aus dieser Energie entsteht der Effekt, dass die Masse eines Teilchens bei Geschwindigkeiten, die der Lichtgeschwindigkeit entsprechen, zunimmt, was sich aus Einsteins Relativitätstheorie ergibt

Durch die Massenzunahme wird die Resonanz zwischen dem Durchgang eines Teilchens durch den Beschleunigungsspalt und der entsprechenden Phase des elektrischen Feldes gestört, was zu einer Abbremsung führt.

Es ist zu beachten, dass das Zyklotron nur für die Beschleunigung schwerer Teilchen (Protonen, Ionen) ausgelegt ist. Dies liegt daran, dass das Elektron aufgrund der zu geringen Ruhemasse bereits bei Energien von 1–3 MeV eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit erreicht, wodurch seine Masse merklich zunimmt und das Teilchen die Resonanz schnell verlässt .

Der erste zyklische Elektronenbeschleuniger war das Betatron, das Kerst 1940 nach Wideroes Idee baute. Das Betatron basiert auf dem Faradayschen Gesetz, wonach bei einer Änderung des magnetischen Flusses, der einen geschlossenen Stromkreis durchdringt, in diesem Stromkreis eine elektromotorische Kraft auftritt. In einem Betatron ist ein geschlossener Kreislauf ein Teilchenstrom, der sich in einer Vakuumkammer mit konstantem Radius in einem allmählich zunehmenden Magnetfeld auf einer kreisförmigen Umlaufbahn bewegt. Wenn der magnetische Fluss innerhalb der Umlaufbahn zunimmt, entsteht eine elektromotorische Kraft, deren tangentiale Komponente die Elektronen beschleunigt. In einem Betatron, wie einem Zyklotron, gibt es eine Grenze für die Produktion sehr energiereicher Teilchen. Dies liegt daran, dass Elektronen, die sich auf Kreisbahnen bewegen, nach den Gesetzen der Elektrodynamik elektromagnetische Wellen aussenden, die mit relativistischen Geschwindigkeiten viel Energie transportieren. Um diese Verluste zu kompensieren, ist es notwendig, die Größe des Magnetkerns deutlich zu vergrößern, was in der Praxis eine Grenze hat.

Somit waren zu Beginn der 1940er Jahre die Möglichkeiten, sowohl aus Protonen als auch aus Elektronen höhere Energien zu gewinnen, ausgeschöpft. Für die weitere Erforschung der Mikrowelt war es notwendig, die Energie beschleunigter Teilchen zu erhöhen, weshalb die Aufgabe, neue Beschleunigungsmethoden zu finden, dringend wurde.

Im Februar 1944 wurde V.I. Wexler brachte eine revolutionäre Idee zur Überwindung der Energiebarriere des Zyklotrons und Betatrons vor. Es war so einfach, dass es seltsam erschien, warum sie nicht schon früher darauf gekommen waren. Die Idee war, dass bei der Resonanzbeschleunigung die Rotationsfrequenzen von Teilchen und Beschleunigungsfeld ständig übereinstimmen, also synchron sein sollten. Bei der Beschleunigung schwerer relativistischer Teilchen in einem Zyklotron wurde zur Synchronisation vorgeschlagen, die Frequenz des beschleunigenden elektrischen Feldes nach einem bestimmten Gesetz zu ändern (später wurde ein solcher Beschleuniger als Synchrozyklotron bezeichnet).

Um relativistische Elektronen zu beschleunigen, wurde ein Beschleuniger vorgeschlagen, der später Synchrotron genannt wurde. Dabei erfolgt die Beschleunigung durch ein elektrisches Wechselfeld mit konstanter Frequenz und die Synchronität wird durch ein nach einem bestimmten Gesetz variierendes Magnetfeld gewährleistet, das die Teilchen auf einer Umlaufbahn mit konstantem Radius hält.

Für praktische Zwecke musste theoretisch überprüft werden, dass die vorgeschlagenen Beschleunigungsprozesse stabil sind, d. h. bei geringfügigen Abweichungen von der Resonanz erfolgt die Phasenverschiebung der Partikel automatisch. Theoretischer Physiker des Zyklotronteams E.L. Feinberg machte Wexler darauf aufmerksam und bewies selbst streng mathematisch die Stabilität der Prozesse. Deshalb wurde Wexlers Idee „Autophasing-Prinzip“ genannt.

Um die daraus resultierende Lösung zu diskutieren, veranstaltete FIAN ein Seminar, bei dem Wexler einen Einführungsbericht und Feinberg einen Bericht über Nachhaltigkeit hielten. Die Arbeit wurde genehmigt und im selben Jahr 1944 veröffentlichte die Zeitschrift „Berichte der Akademie der Wissenschaften der UdSSR“ zwei Artikel, in denen neue Beschleunigungsmethoden erörtert wurden (der erste Artikel befasste sich mit einem Beschleuniger auf Basis mehrerer Frequenzen, der später als Mikrotron bezeichnet wurde). Ihr Autor wurde nur als Wexler aufgeführt und Feinbergs Name wurde überhaupt nicht erwähnt. Sehr bald geriet Feinbergs Rolle bei der Entdeckung des Autophasing-Prinzips zu Unrecht völlig in Vergessenheit.

Ein Jahr später wurde das Prinzip der Autophasierung unabhängig vom amerikanischen Physiker E. MacMillan entdeckt, Wexler behielt jedoch den Vorrang.

Es ist zu beachten, dass bei Beschleunigern, die auf dem neuen Prinzip basieren, die „Regel der Hebelwirkung“ deutlich zum Ausdruck kam – ein Energiegewinn führte zu einem Verlust der Intensität des Strahls beschleunigter Teilchen, was mit der zyklischen Natur ihrer Beschleunigung zusammenhängt , im Gegensatz zur sanften Beschleunigung in Zyklotronen und Betatronen. Auf diesen unangenehmen Punkt wurde in der Sitzung der Fakultät für Physikalische und Mathematische Wissenschaften am 20. Februar 1945 sofort hingewiesen, gleichzeitig kamen aber alle einstimmig zu dem Schluss, dass dieser Umstand die Umsetzung des Projekts auf keinen Fall beeinträchtigen dürfe. Obwohl der Kampf um Intensität die „Beschleuniger“ übrigens in der Folge ständig verärgerte.

In derselben Sitzung wurde auf Vorschlag des Präsidenten der Akademie der Wissenschaften der UdSSR S.I. Vavilov wurde beschlossen, sofort zwei von Wexler vorgeschlagene Arten von Beschleunigern zu bauen. Am 19. Februar 1946 beauftragte der Sonderausschuss des Rates der Volkskommissare der UdSSR die zuständige Kommission mit der Ausarbeitung ihrer Projekte und gab dabei die Kapazität, die Produktionszeit und den Bauort an. (Der Bau eines Zyklotrons wurde bei FIAN aufgegeben.)

Infolgedessen wurden am 13. August 1946 gleichzeitig zwei Resolutionen des Ministerrats der UdSSR erlassen, die vom Vorsitzenden des Ministerrats der UdSSR I.V. unterzeichnet wurden. Stalin und der Leiter der Angelegenheiten des Ministerrates der UdSSR Ya.E. Chadaev, ein Synchrozyklotron mit einer Deuteronenergie von 250 MeV und ein Synchrotron mit einer Energie von 1 GeV zu schaffen. Die Energie der Beschleuniger wurde vor allem durch die politische Konfrontation zwischen den USA und der UdSSR bestimmt. In den USA wurde bereits ein Synchrozyklotron mit einer Deuteronenergie von etwa 190 MeV geschaffen und mit dem Bau eines Synchrotrons mit einer Energie von 250–300 MeV begonnen. Inländische Beschleuniger sollten die amerikanischen an Energie übertreffen.

Das Synchrozyklotron war mit der Hoffnung verbunden, neue Elemente zu entdecken, neue Wege zur Gewinnung von Atomenergie aus Quellen, die billiger als Uran sind. Mit Hilfe eines Synchrotrons wollten sie künstlich Mesonen erzeugen, die, wie sowjetische Physiker damals annahmen, in der Lage seien, eine Kernspaltung auszulösen.

Beide Beschlüsse wurden mit dem Stempel „Streng geheim (Sonderordner)“ versehen, da der Bau von Beschleunigern im Rahmen des Projekts zur Herstellung einer Atombombe erfolgte. Mit ihrer Hilfe hofften sie, eine genaue Theorie der Nuklearkräfte zu erhalten, die für Bombenberechnungen erforderlich waren, die damals nur mit einer Vielzahl von Näherungsmodellen durchgeführt wurden. Es stellte sich zwar heraus, dass nicht alles so einfach war, wie zunächst angenommen, und es sollte beachtet werden, dass eine solche Theorie bis heute nicht aufgestellt wurde.

In den Beschlüssen wurden die Baustellen für Beschleuniger festgelegt: das Synchrotron – in Moskau, an der Kaluzhskoe-Autobahn (heute Leninsky-Prospekt), auf dem Territorium des Lebedew-Physikalischen Instituts; Synchrozyklotron - im Bereich des Wasserkraftwerks Ivankovskaya, 125 Kilometer nördlich von Moskau (damals Region Kalinin). Die Entwicklung beider Beschleuniger wurde zunächst FIAN anvertraut. V.I. wurde zum Leiter der Synchrotronarbeit ernannt. Veksler und für das Synchrozyklotron - D.V. Skobeltsyn.

Auf der linken Seite ist der Doktor der technischen Wissenschaften, Professor L.P. Sinowjew (1912–1998), rechts – Akademiker der Akademie der Wissenschaften der UdSSR V.I. Wexler (1907–1966) während der Entwicklung des Synchrophasotrons

Sechs Monate später wurde der Leiter des Atomprojekts I.V. Kurchatov, unzufrieden mit dem Fortschritt der Arbeiten am Fianov-Synchrozyklotron, übertrug dieses Thema in sein Labor Nr. 2. Er ernannte M.G. zum neuen Leiter des Themas. Meshcheryakov, von der Arbeit am Leningrader Radiuminstitut entlassen. Unter der Leitung von Meshcheryakov erstellte Labor Nr. 2 ein Modell eines Synchrozyklotrons, das bereits experimentell die Richtigkeit des Autophasing-Prinzips bestätigte. 1947 begann der Bau eines Beschleunigers in der Region Kalinin.

Am 14. Dezember 1949 wurde unter der Leitung von M.G. Das Meshcheryakov-Synchrozyklotron wurde planmäßig erfolgreich in Betrieb genommen und war der erste Beschleuniger dieser Art in der Sowjetunion, der die Energie eines ähnlichen Beschleunigers übertraf, der 1946 in Berkeley (USA) gebaut wurde. Es blieb bis 1953 ein Rekord.

Ursprünglich wurde das auf einem Synchrozyklotron basierende Labor aus Geheimhaltungsgründen Hydrotechnisches Labor der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (GTL) genannt und war eine Zweigstelle des Labors Nr. 2. 1953 wurde es in ein unabhängiges Institut für Nuklearprobleme umgewandelt der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (INP) unter der Leitung von M.G. Meschtscherjakow.

Akademiker der Ukrainischen Akademie der Wissenschaften A.I. Leypunsky (1907–1972) schlug basierend auf dem Prinzip der Autophasierung den Entwurf eines Beschleunigers vor, der später Synchrophasotron genannt wurde (Foto: „Wissenschaft und Leben“)
Die Errichtung eines Synchrotrons war aus mehreren Gründen nicht möglich. Erstens war es aufgrund unvorhergesehener Schwierigkeiten notwendig, zwei Synchrotrons mit niedrigeren Energien zu bauen – 30 und 250 MeV. Sie befanden sich auf dem Gelände des Lebedew-Physikalischen Instituts und beschlossen, außerhalb von Moskau ein 1-GeV-Synchrotron zu bauen. Im Juni 1948 wurde ihm ein Platz mehrere Kilometer vom bereits im Bau befindlichen Synchrozyklotron in der Region Kalinin zugeteilt, aber auch dort wurde er nie gebaut, da dem vom Akademiker der Ukrainischen Akademie der Wissenschaften Alexander Iljitsch Leypunsky vorgeschlagenen Beschleuniger der Vorzug gegeben wurde. Es geschah wie folgt.

Im Jahr 1946 wurde A.I. Basierend auf dem Prinzip der Autophasierung brachte Leypunsky die Idee vor, einen Beschleuniger zu schaffen, der die Eigenschaften eines Synchrotrons und eines Synchrozyklotrons vereint. Später nannte Wexler diesen Beschleunigertyp Synchrophasotron. Der Name wird klar, wenn man bedenkt, dass das Synchrozyklotron ursprünglich als Phasotron bezeichnet wurde und man in Kombination mit einem Synchrotron ein Synchrophasotron erhält. Darin bewegen sich Teilchen aufgrund von Änderungen im Steuermagnetfeld wie in einem Synchrotron ringförmig, und durch die Beschleunigung entsteht ein hochfrequentes elektrisches Feld, dessen Frequenz sich wie in einem Synchrozyklotron mit der Zeit ändert. Dadurch konnte die Energie beschleunigter Protonen im Vergleich zum Synchrozyklotron deutlich gesteigert werden. In einem Synchrophasotron werden Protonen in einem Linearbeschleuniger – einem Injektor – vorbeschleunigt. In die Hauptkammer eingebrachte Partikel beginnen darin unter dem Einfluss eines Magnetfelds zu zirkulieren. Dieser Modus wird Betatron genannt. Dann wird die hochfrequente Beschleunigungsspannung an die Elektroden angelegt, die in zwei diametral gegenüberliegenden geraden Spalten angeordnet sind.

Von allen drei Arten von Beschleunigern, die auf dem Autophasing-Prinzip basieren, ist das Synchrophasotron technisch gesehen das komplexeste, und damals bezweifelten viele die Möglichkeit seiner Entstehung. Doch Leypunsky, zuversichtlich, dass alles klappen würde, machte sich mutig daran, seine Idee umzusetzen.

Im Jahr 1947 begann im Labor „B“ in der Nähe der Obninskoje-Station (heute die Stadt Obninsk) eine spezielle Beschleunigergruppe unter seiner Leitung mit der Entwicklung eines Beschleunigers. Die ersten Theoretiker des Synchrophasotrons waren Yu.A. Krutkov, O.D. Kazachkovsky und L.L. Sabsowitsch. Im Februar 1948 fand eine geschlossene Konferenz über Beschleuniger statt, an der neben Ministern auch A.L. teilnahm. Mints, damals bereits ein bekannter Spezialist für Funktechnik und Chefingenieure der Leningrader Elektrosila- und Transformatorenwerke. Sie alle erklärten, dass der von Leypunsky vorgeschlagene Beschleuniger hergestellt werden könne. Ermutigende erste theoretische Ergebnisse und die Unterstützung von Ingenieuren führender Fabriken ermöglichten es, mit der Arbeit an einem konkreten technischen Projekt für einen großen Beschleuniger mit einer Protonenenergie von 1,3–1,5 GeV zu beginnen und mit experimentellen Arbeiten zu beginnen, die die Richtigkeit von Leipunskys Idee bestätigten. Im Dezember 1948 war der technische Entwurf des Beschleunigers fertig, und im März 1949 sollte Leypunsky einen vorläufigen Entwurf eines 10-GeV-Synchrophasotrons vorlegen.

Und plötzlich, im Jahr 1949, beschloss die Regierung mitten in der Arbeit, die Arbeit am Synchrophasotron an das Lebedew-Physikalische Institut zu übertragen. Wofür? Warum? Schließlich baut FIAN bereits ein 1-GeV-Synchrotron! Ja, Tatsache ist, dass beide Projekte, das 1,5-GeV-Synchrotron und das 1-GeV-Synchrotron, zu teuer waren und die Frage nach ihrer Machbarkeit aufkam. Das Problem wurde schließlich bei einem der Sondertreffen bei FIAN gelöst, bei dem die führenden Physiker des Landes zusammenkamen. Sie hielten es für unnötig, ein 1-GeV-Synchrotron zu bauen, da kein großes Interesse an der Elektronenbeschleunigung bestand. Der Hauptgegner dieser Position war M.A. Markow. Sein Hauptargument war, dass es viel effektiver sei, sowohl Protonen als auch Kernkräfte mithilfe der bereits gut untersuchten elektromagnetischen Wechselwirkung zu untersuchen. Es gelang ihm jedoch nicht, seinen Standpunkt zu verteidigen, und die positive Entscheidung fiel zugunsten von Leipunskys Projekt aus.

So sieht ein 10-GeV-Synchrophasotron in Dubna aus

Wexlers gehegter Traum, den größten Beschleuniger zu bauen, zerfiel. Da er sich mit der aktuellen Situation nicht abfinden wollte, hat er mit Unterstützung von S.I. Vavilova und D.V. Skobeltsyna schlug vor, den Bau eines 1,5-GeV-Synchrophasotrons aufzugeben und mit der Entwicklung eines 10-GeV-Beschleunigers zu beginnen, der zuvor der KI anvertraut worden war. Leypunsky. Die Regierung akzeptierte diesen Vorschlag, da im April 1948 das 6-7-GeV-Synchrophasotron-Projekt an der University of California bekannt wurde und man den Vereinigten Staaten zumindest für eine Weile voraus sein wollte.

Am 2. Mai 1949 erließ der Ministerrat der UdSSR ein Dekret über die Schaffung eines Synchrophasotrons mit einer Energie von 7–10 GeV auf dem zuvor dem Synchrotron zugewiesenen Gebiet. Das Thema wurde an das Lebedew-Physikalische Institut übertragen und W. I. wurde zu dessen wissenschaftlichem und technischem Direktor ernannt. Wexler, obwohl es Leypunsky recht gut ging.

Dies lässt sich zum einen dadurch erklären, dass Wexler als Urheber des Autophasing-Prinzips galt und L.P. nach den Erinnerungen von Zeitgenossen ihm gegenüber sehr positiv eingestellt war. Beria. Zweitens war S.I. Vavilov zu dieser Zeit nicht nur Direktor von FIAN, sondern auch Präsident der Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Leypunsky wurde angeboten, Wexlers Stellvertreter zu werden, aber er lehnte ab und beteiligte sich in Zukunft nicht mehr an der Schaffung des Synchrophasotrons. Laut dem stellvertretenden Leypunsky O.D. Kazachkovsky: „Es war klar, dass zwei Bären in einer Höhle nicht miteinander auskommen würden.“ Anschließend wurde A.I. Leypunsky und O.D. Kasachkowski wurde zu einem führenden Reaktorexperten und erhielt 1960 den Lenin-Preis.

Der Beschluss enthielt eine Klausel über die Überstellung der an der Entwicklung des Beschleunigers beteiligten Mitarbeiter des Labors „B“ des Lebedew-Physikalischen Instituts mit der Übergabe der entsprechenden Ausrüstung. Und es gab etwas zu vermitteln: Die Arbeit am Beschleuniger im Labor „B“ war zu diesem Zeitpunkt bereits auf das Stadium eines Modells und der Begründung der wichtigsten Entscheidungen gebracht.

Nicht alle waren vom Wechsel zu FIAN begeistert, da die Zusammenarbeit mit Leypunsky einfach und interessant war: Er war nicht nur ein hervorragender wissenschaftlicher Betreuer, sondern auch ein wunderbarer Mensch. Es war jedoch fast unmöglich, die Überstellung abzulehnen: In dieser harten Zeit drohten der Ablehnung Gerichtsverfahren und Lager.

Zu der vom Labor „B“ versetzten Gruppe gehörte auch der Ingenieur Leonid Petrowitsch Sinowjew. Er arbeitete wie andere Mitglieder der Beschleunigergruppe in Leypunskys Labor zunächst an der Entwicklung einzelner Komponenten, die für das Modell des zukünftigen Beschleunigers notwendig waren, insbesondere der Ionenquelle und Hochspannungsimpulsschaltungen zur Stromversorgung des Injektors. Leypunsky machte sofort auf den kompetenten und kreativen Ingenieur aufmerksam. Auf seine Anweisung hin war Sinowjew als erster an der Schaffung einer Pilotanlage beteiligt, in der der gesamte Prozess der Protonenbeschleunigung simuliert werden konnte. Damals hätte sich niemand vorstellen können, dass Sinowjew als einer der Pioniere bei der Verwirklichung der Idee eines Synchrophasotrons die einzige Person sein würde, die alle Phasen seiner Entstehung und Verbesserung durchlaufen würde. Und er wird sie nicht nur passieren, sondern führen.

Die im Labor „B“ gewonnenen theoretischen und experimentellen Ergebnisse wurden am Lebedev Physical Institute beim Entwurf eines 10-GeV-Synchrophasotrons verwendet. Um die Beschleunigerenergie auf diesen Wert zu erhöhen, waren jedoch erhebliche Modifikationen erforderlich. Die Schwierigkeiten bei seiner Entstehung wurden dadurch erheblich verschärft, dass es zu diesem Zeitpunkt weltweit keine Erfahrungen mit dem Bau solch großer Anlagen gab.

Unter der Leitung der Theoretiker M.S. Rabinovich und A.A. Kolomensky von FIAN hat das technische Projekt physisch begründet. Die Hauptkomponenten des Synchrophasotrons wurden vom Moskauer Radiotechnischen Institut der Akademie der Wissenschaften und dem Leningrader Forschungsinstitut unter der Leitung ihrer Direktoren A.L. entwickelt. Münzstätten und E.G. Moskito.

Um die nötige Erfahrung zu sammeln, haben wir uns entschieden, ein Modell eines Synchrophasotrons mit einer Energie von 180 MeV zu bauen. Es befand sich auf dem Gelände des Lebedev-Physikalischen Instituts in einem speziellen Gebäude, das aus Gründen der Geheimhaltung als Lagerhaus Nr. 2 bezeichnet wurde. Anfang 1951 beauftragte Wexler alle Arbeiten am Modell, einschließlich der Installation der Ausrüstung und der Einstellung und seine umfassende Einführung nach Sinowjew.

Das Fianov-Modell war keineswegs klein – sein Magnet mit einem Durchmesser von 4 Metern wog 290 Tonnen. Anschließend erinnerte Sinowjew daran, dass zunächst nichts funktionierte, als sie das Modell gemäß den ersten Berechnungen zusammenbauten und versuchten, es auf den Markt zu bringen. Bis zur Markteinführung des Modells mussten viele unvorhergesehene technische Schwierigkeiten überwunden werden. Als dies 1953 geschah, sagte Wexler: „Das ist es! Das Ivankovsky-Synchrophasotron wird funktionieren!“ Die Rede war von einem großen 10-GeV-Synchrophasotron, mit dessen Bau bereits 1951 in der Region Kalinin begonnen wurde. Der Bau wurde von einer Organisation mit dem Codenamen TDS-533 (Technical Directorate of Construction 533) durchgeführt.

Kurz vor der Markteinführung des Modells erschien in einer amerikanischen Zeitschrift unerwartet eine Nachricht über ein neues Design des Beschleunigermagnetsystems, genannt Hartfokussierung. Es erfolgt in Form einer Reihe abwechselnder Abschnitte mit entgegengesetzt gerichteten Magnetfeldgradienten. Dadurch wird die Schwingungsamplitude beschleunigter Teilchen deutlich reduziert, was wiederum eine deutliche Reduzierung des Querschnitts der Vakuumkammer ermöglicht. Dadurch wird eine große Menge Eisen eingespart, das für den Bau des Magneten verwendet wird. Beispielsweise hat der auf Hartfokussierung basierende 30-GeV-Beschleuniger in Genf die dreifache Energie und den dreifachen Umfang des Dubna-Synchrophasotrons, und sein Magnet ist zehnmal leichter.

Das Design hartfokussierender Magnete wurde 1952 von den amerikanischen Wissenschaftlern Courant, Livingston und Snyder vorgeschlagen und entwickelt. Einige Jahre vor ihnen hatte Christofilos die gleiche Idee, veröffentlichte sie jedoch nicht.

Sinowjew schätzte die Entdeckung der Amerikaner sofort und schlug eine Neukonstruktion des Dubna-Synchrophasotrons vor. Aber dafür müsste man Zeit opfern. Wexler sagte damals: „Nein, zumindest für einen Tag, aber wir müssen den Amerikanern voraus sein.“ Wahrscheinlich hatte er unter den Bedingungen des Kalten Krieges Recht: „Man wechselt nicht mitten im Strom.“ Und sie bauten den Großbeschleuniger weiter nach dem zuvor entwickelten Projekt. 1953 wurde auf der Grundlage des im Bau befindlichen Synchrophasotrons das Elektrophysikalische Labor der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (EFLAN) gegründet. V.I. wurde zum Direktor ernannt. Wexler.

1956 bildeten INP und EFLAN die Grundlage des gegründeten Joint Institute for Nuclear Research (JINR). Sein Standort wurde als Stadt Dubna bekannt. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Protonenenergie am Synchrozyklotron 680 MeV und der Bau des Synchrophasotrons war gerade abgeschlossen. Von den ersten Tagen der Gründung von JINR an wurde eine stilisierte Zeichnung des Synchrophasotron-Gebäudes (von V.P. Bochkarev) zu seinem offiziellen Symbol.

Das Modell half bei der Lösung einer Reihe von Problemen für den 10-GeV-Beschleuniger, aber das Design vieler Knoten erfuhr aufgrund der großen Größenunterschiede erhebliche Änderungen. Der durchschnittliche Durchmesser des Synchrophasotron-Elektromagneten betrug 60 Meter und das Gewicht 36.000 Tonnen (gemäß seinen Parametern bleibt er immer noch im Guinness-Buch der Rekorde). Es entstand eine ganze Reihe neuer komplexer technischer Probleme, die das Team erfolgreich löste.

Endlich war alles bereit für den umfassenden Start des Beschleunigers. Im Auftrag von Wexler wurde es von L.P. geleitet. Sinowjew. Die Arbeiten begannen Ende Dezember 1956, die Lage war angespannt und Wladimir Iosifowitsch schonte weder sich selbst noch seine Mitarbeiter. Wir übernachteten oft auf Feldbetten direkt im riesigen Kontrollraum der Anlage. Nach den Memoiren von A.A. Kolomensky verwendete Wexler damals den größten Teil seiner unerschöpflichen Energie darauf, Hilfe von externen Organisationen zu „erpressen“ und sinnvolle Vorschläge umzusetzen, die größtenteils von Sinowjew stammten. Wexler schätzte seine experimentelle Intuition, die beim Start des Riesenbeschleunigers eine entscheidende Rolle spielte.

Lange Zeit konnten sie den Betatron-Modus nicht erreichen, ohne den ein Start nicht möglich ist. Und es war Sinowjew, der in einem entscheidenden Moment verstand, was getan werden musste, um dem Synchrophasotron Leben einzuhauchen. Das zwei Wochen lang vorbereitete Experiment war schließlich zur Freude aller von Erfolg gekrönt. Am 15. März 1957 nahm das Dubna-Synchrophasotron seine Arbeit auf, wie die Zeitung Prawda am 11. April 1957 der ganzen Welt berichtete (Artikel von V. I. Veksler). Interessant ist, dass diese Nachricht erst erschien, als die Energie des Beschleunigers, die seit dem Starttag schrittweise erhöht wurde, die Energie von 6,3 GeV des damals führenden amerikanischen Synchrophasotrons in Berkeley überstieg. „Es gibt 8,3 Milliarden Elektronenvolt!“ - berichtete die Zeitung und gab bekannt, dass in der Sowjetunion ein Rekordbeschleuniger geschaffen worden sei. Wexlers geliebter Traum ist wahr geworden!

Am 16. April erreichte die Protonenenergie den Auslegungswert von 10 GeV, doch der Beschleuniger konnte erst wenige Monate später in Betrieb genommen werden, da es noch etliche ungelöste technische Probleme gab. Und doch lag die Hauptsache hinter uns – das Synchrophasotron begann zu arbeiten.

Wexler berichtete darüber auf der zweiten Sitzung des Akademischen Rates des Gemeinsamen Instituts im Mai 1957. Gleichzeitig hat der Direktor des Instituts D.I. Blokhintsev stellte fest, dass erstens das Synchrophasotron-Modell in anderthalb Jahren erstellt wurde, während es in Amerika etwa zwei Jahre dauerte. Zweitens wurde das Synchrophasotron selbst innerhalb von drei Monaten pünktlich gestartet, obwohl es zunächst unrealistisch schien. Es war der Start des Synchrophasotrons, der Dubna seinen ersten weltweiten Ruhm verschaffte.

Auf der dritten Sitzung des Wissenschaftlichen Rates des Instituts wurde das korrespondierende Mitglied der Akademie der Wissenschaften V.P. Dzhelepov bemerkte, dass „Sinowjew in jeder Hinsicht die Seele des Startups war und enorm viel Energie und Mühe in diese Angelegenheit eingebracht hat, nämlich kreative Anstrengungen beim Aufbau der Maschine.“ Ein D.I. Blokhintsev fügte hinzu, dass „Sinowjew tatsächlich die enorme Arbeit komplexer Anpassungen auf sich nahm.“

An der Entstehung des Synchrophasotrons waren Tausende Menschen beteiligt, eine besondere Rolle spielte dabei Leonid Petrowitsch Sinowjew. Veksler schrieb: „Der Erfolg des Starts des Synchrophasotrons und die Möglichkeit, eine breite Palette physikalischer Arbeiten daran zu starten, hängen weitgehend mit der Beteiligung von L.P. an diesen Arbeiten zusammen.“ Sinowjew.

Sinowjew plante, nach dem Start des Beschleunigers zu FIAN zurückzukehren. Wexler flehte ihn jedoch an zu bleiben, da er glaubte, dass er niemand anderem die Leitung des Synchrophasotrons anvertrauen könne. Sinowjew stimmte zu und überwachte die Arbeit des Beschleunigers mehr als dreißig Jahre lang. Unter seiner Führung und direkten Beteiligung wurde der Beschleuniger ständig verbessert. Sinowjew liebte das Synchrophasotron und spürte ganz subtil den Atem dieses eisernen Riesen. Ihm zufolge gab es kein einziges Teil des Beschleunigers, auch nicht das geringste, das er nicht berührt hätte und dessen Zweck er nicht kannte.

Im Oktober 1957 wurden auf einer erweiterten Sitzung des wissenschaftlichen Rates des Kurtschatow-Instituts unter dem Vorsitz von Igor Wassiljewitsch selbst siebzehn Personen verschiedener Organisationen, die an der Schaffung des Synchrophasotrons beteiligt waren, für den damals prestigeträchtigsten Lenin-Preis der Sowjetunion nominiert Zeit. Den Auflagen zufolge durfte die Zahl der Preisträger jedoch zwölf Personen nicht überschreiten. Im April 1959 wurde der Preis an den Direktor des JINR-Hochenergielabors V.I. verliehen. Veksler, Abteilungsleiter desselben Labors L.P. Sinowjew, stellvertretender Leiter der Hauptdirektion für die Nutzung der Atomenergie beim Ministerrat der UdSSR D.V. Efremov, Direktor des Leningrader Forschungsinstituts E.G. Komar und seine Mitarbeiter N.A. Monoszon, A.M. Stolov, Direktor des Moskauer Instituts für Radiotechnik der Akademie der Wissenschaften der UdSSR A.L. Mints, Mitarbeiter desselben Instituts F.A. Vodopyanov, S.M. Rubchinsky, FIAN-Mitarbeiter A.A. Kolomensky, V.A. Petukhov, M.S. Rabinowitsch. Weksler und Sinowjew wurden Ehrenbürger von Dubna.

Das Synchrophasotron blieb 45 Jahre lang in Betrieb. In dieser Zeit wurden zahlreiche Entdeckungen darüber gemacht. 1960 wurde das Synchrophasotron-Modell in einen Elektronenbeschleuniger umgewandelt, der noch heute am Lebedev Physical Institute in Betrieb ist.

Quellen

Literatur:
Kolomensky A. A., Lebedev A. N. Theorie zyklischer Beschleuniger. - M., 1962.
Komar E. G. Beschleuniger geladener Teilchen. - M., 1964.
Livingood J. Funktionsprinzipien zyklischer Beschleuniger - M., 1963.
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Hill R. Den Spuren der Teilchen folgen – M., 1963.

http://elementy.ru/lib/430461?page_design=print

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

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

http://fodeka.ru/blog/?p=1099

http://www.larisa-zinovyeva.com

Und ich erinnere Sie an einige andere Einstellungen: zum Beispiel und daran, wie es aussieht. Denken Sie auch daran, was. Oder wissen Sie es vielleicht nicht? oder was ist das? Der Originalartikel ist auf der Website InfoGlaz.rf Link zum Artikel, aus dem diese Kopie erstellt wurde -

Im Jahr 1957 gelang der UdSSR in mehreren Bereichen ein wissenschaftlicher und technischer Durchbruch: Sie startete erfolgreich einen künstlichen Erdsatelliten und wenige Monate vor diesem Ereignis nahm das Synchrophasotron in Dubna seinen Betrieb auf. Was ist das und warum ist eine solche Installation erforderlich? Dieses Thema beunruhigte damals nicht nur die Bürger der UdSSR, sondern die ganze Welt. Natürlich verstand die wissenschaftliche Gemeinschaft, was es war, aber normale Bürger waren verwirrt, als sie dieses Wort hörten. Auch heute noch verstehen die meisten Menschen das Wesen und Prinzip des Synchrophasotrons nicht, obwohl sie dieses Wort schon mehr als einmal gehört haben. Lassen Sie uns herausfinden, was dieses Gerät ist und wofür es verwendet wurde.

Wozu dient ein Synchrophasotron?

Diese Installation wurde entwickelt, um den Mikrokosmos zu studieren und die Struktur von Elementarteilchen und die Gesetze ihrer Wechselwirkung untereinander zu verstehen. Die Erkenntnismethode selbst war äußerst einfach: Brechen Sie ein Teilchen und sehen Sie, was sich darin befindet. Doch wie kann man ein Proton brechen? Zu diesem Zweck wurde ein Synchrophasotron geschaffen, das Teilchen beschleunigt und auf ein Ziel trifft. Letzteres kann stationär sein, aber im modernen Large Hadron Collider (einer verbesserten Version des guten alten Synchrophasotrons) bewegt sich das Ziel. Dort bewegen sich Protonenstrahlen mit großer Geschwindigkeit aufeinander zu und treffen aufeinander.

Man glaubte, dass diese Anlage einen wissenschaftlichen Durchbruch ermöglichen würde, die Entdeckung neuer Elemente und Methoden zur Erzeugung von Atomenergie aus billigen Quellen, die effizienter als angereichertes Uran sowie sicherer und weniger schädlich für die Umwelt wären.

Militärische Zwecke

Natürlich wurden auch militärische Ziele verfolgt. Die Schaffung von Atomenergie für friedliche Zwecke ist nur eine Ausrede für Naive. Nicht umsonst wurde das Synchrophasotron-Projekt als „streng geheim“ eingestuft, denn der Bau dieses Beschleunigers erfolgte im Rahmen des Projekts zur Schaffung einer neuen Atombombe. Mit ihrer Hilfe wollten sie eine verbesserte Theorie der Nuklearkräfte erlangen, die für die Berechnung und Herstellung einer Bombe notwendig ist. Es stellte sich zwar heraus, dass alles viel komplizierter war, und diese Theorie fehlt auch heute noch.

Was ist ein Synchrophasotron in einfachen Worten?

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es sich bei dieser Anlage um einen Beschleuniger für Elementarteilchen, insbesondere Protonen, handelt. Das Synchrophasotron besteht aus einer nichtmagnetischen Schleifenröhre mit Vakuum im Inneren sowie leistungsstarken Elektromagneten. Abwechselnd schalten sich die Magnete ein und leiten geladene Teilchen in die Vakuumröhre. Wenn sie mit Hilfe von Beschleunigern ihre Höchstgeschwindigkeit erreichen, werden sie zu einem speziellen Ziel geschickt. Die Protonen treffen darauf, zerstören das Ziel selbst und zerbrechen sich selbst. Die Bruchstücke fliegen in verschiedene Richtungen und hinterlassen Spuren in der Blasenkammer. Anhand dieser Spuren analysiert eine Gruppe von Wissenschaftlern ihre Natur.

Dies war früher der Fall, aber moderne Anlagen (wie der Large Hadron Collider) verwenden modernere Detektoren anstelle einer Blasenkammer, die mehr Informationen über Protonenfragmente liefern.

Die Installation selbst ist recht komplex und hochtechnologisch. Wir können sagen, dass das Synchrophasotron ein „entfernter Verwandter“ des modernen Large Hadron Collider ist. Tatsächlich kann es als Analogon eines Mikroskops bezeichnet werden. Beide Geräte sind für das Studium der Mikrowelt gedacht, das Untersuchungsprinzip ist jedoch unterschiedlich.

Mehr zum Gerät

Wir wissen also bereits, was ein Synchrophasotron ist und dass hier Teilchen auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Wie sich herausstellt, ist es notwendig, eine Potentialdifferenz von Hunderten Milliarden Volt zu erzeugen, um Protonen auf enorme Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Da die Menschheit dazu leider nicht in der Lage ist, kam man auf die Idee, die Teilchen schrittweise zu beschleunigen.

In der Installation bewegen sich die Teilchen im Kreis und werden bei jeder Umdrehung mit Energie versorgt und erhalten Beschleunigung. Und obwohl eine solche Aufladung gering ist, können Sie über Millionen von Umdrehungen die nötige Energie gewinnen.

Die Funktionsweise des Synchrophasotrons basiert auf genau diesem Prinzip. Auf kleine Werte beschleunigte Elementarteilchen werden in einen Tunnel geschleudert, in dem sich Magnete befinden. Sie erzeugen ein Magnetfeld senkrecht zum Ring. Viele Menschen glauben fälschlicherweise, dass diese Magnete Teilchen beschleunigen, aber das ist tatsächlich nicht der Fall. Sie ändern nur ihre Flugbahn und zwingen sie, sich im Kreis zu bewegen, beschleunigen sie jedoch nicht. Die Beschleunigung selbst erfolgt in bestimmten Beschleunigungsintervallen.

Teilchenbeschleunigung

Eine solche Beschleunigungsperiode ist ein Kondensator, an den eine Spannung mit hoher Frequenz angelegt wird. Dies ist übrigens die Grundlage für den gesamten Betrieb dieser Anlage. Ein Protonenstrahl fliegt in diesen Kondensator, wenn die Spannung darin Null ist. Während die Partikel durch den Kondensator fliegen, hat die Spannung Zeit, anzusteigen, was die Partikel beschleunigt. Beim nächsten Kreis wiederholt sich dies, da die Frequenz der Wechselspannung speziell gleich der Frequenz der Teilchenzirkulation um den Ring gewählt wird. Dadurch werden Protonen synchron und phasengleich beschleunigt. Daher der Name - Synchrophasotron.

Diese Beschleunigungsmethode hat übrigens eine gewisse wohltuende Wirkung. Fliegt plötzlich ein Protonenstrahl schneller als die erforderliche Geschwindigkeit, dann fliegt er mit einem negativen Spannungswert in die Beschleunigungslücke, weshalb er etwas langsamer wird. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit geringer ist, ist der Effekt umgekehrt: Das Teilchen erhält eine Beschleunigung und holt den Hauptprotonenbündel ein. Dadurch bewegt sich ein dichter und kompakter Teilchenstrahl mit gleicher Geschwindigkeit.

Probleme

Idealerweise sollten Partikel auf die höchstmögliche Geschwindigkeit beschleunigt werden. Und wenn sich Protonen auf jedem Kreis immer schneller bewegen, warum können sie dann nicht auf die maximal mögliche Geschwindigkeit beschleunigt werden? Es gibt verschiedene Gründe.

Erstens bedeutet eine Zunahme der Energie eine Zunahme der Teilchenmasse. Leider erlauben die relativistischen Gesetze keine Beschleunigung eines Elements über die Lichtgeschwindigkeit. In einem Synchrophasotron erreicht die Geschwindigkeit der Protonen fast die Lichtgeschwindigkeit, wodurch ihre Masse stark zunimmt. Dadurch wird es schwierig, sie auf einer kreisförmigen Umlaufbahn mit Radius zu halten. Seit der Schulzeit ist bekannt, dass der Bewegungsradius von Teilchen in einem Magnetfeld umgekehrt proportional zur Masse und direkt proportional zur Stärke des Feldes ist. Und da die Masse der Teilchen zunimmt, muss der Radius vergrößert und das Magnetfeld stärker gemacht werden. Diese Bedingungen führen zu Einschränkungen bei der Umsetzung von Forschungsbedingungen, da die Technologien bereits heute begrenzt sind. Bisher ist es nicht gelungen, ein Feld mit einer Induktion von mehr als mehreren Tesla zu erzeugen. Deshalb bauen sie Tunnel von großer Länge, denn mit einem großen Radius können schwere Teilchen mit enormer Geschwindigkeit in einem Magnetfeld gehalten werden.

Das zweite Problem ist die Bewegung mit Beschleunigung im Kreis. Es ist bekannt, dass eine Ladung, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, Energie abgibt, also verliert. Folglich verlieren Teilchen bei der Beschleunigung ständig etwas Energie, und je höher ihre Geschwindigkeit, desto mehr Energie verbrauchen sie. Irgendwann stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der im Beschleunigungsabschnitt aufgenommenen Energie und dem Verlust der gleichen Energiemenge pro Umdrehung ein.

Forschung am Synchrophasotron

Jetzt verstehen wir, welches Prinzip dem Betrieb des Synchrophasotrons zugrunde liegt. Es ermöglichte eine Reihe von Studien und Entdeckungen. Insbesondere konnten Wissenschaftler die Eigenschaften beschleunigter Deuteronen, das Verhalten der Quantenstruktur von Kernen und die Wechselwirkung schwerer Ionen mit Zielen untersuchen und auch eine Technologie zum Recycling von Uran-238 entwickeln.

Anwendung der Testergebnisse

Die in diesen Bereichen erzielten Ergebnisse werden heute beim Bau von Raumschiffen, beim Entwurf von Kernkraftwerken sowie bei der Entwicklung von Spezialausrüstung und Robotik genutzt. Aus all dem folgt, dass das Synchrophasotron ein Gerät ist, dessen Beitrag zur Wissenschaft kaum zu überschätzen ist.

Abschluss

Seit 50 Jahren dienen solche Anlagen der Wissenschaft und werden von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt aktiv genutzt. Die zuvor geschaffenen Synchrophasotron- und ähnlichen Anlagen (sie wurden nicht nur in der UdSSR geschaffen) sind nur ein Glied in der Evolutionskette. Heutzutage tauchen fortschrittlichere Geräte auf – Nuklotrons, die über enorme Energie verfügen.

Eines der fortschrittlichsten dieser Geräte ist der Large Hadron Collider. Im Gegensatz zur Wirkung des Synchrophasotrons kollidieren dabei zwei Teilchenstrahlen in entgegengesetzter Richtung, wodurch die bei der Kollision freigesetzte Energie um ein Vielfaches höher ist als die Energie am Synchrophasotron. Dies eröffnet Möglichkeiten für eine genauere Untersuchung von Elementarteilchen.

Vielleicht sollten Sie jetzt verstehen, was ein Synchrophasotron ist und warum es benötigt wird. Diese Installation ermöglichte es uns, eine Reihe von Entdeckungen zu machen. Heute wurde es in einen Elektronenbeschleuniger umgewandelt und arbeitet derzeit am Lebedev Physical Institute.

Die Technologie in der UdSSR entwickelte sich rasant. Schauen Sie sich nur den Start des ersten künstlichen Erdsatelliten an, der von der ganzen Welt verfolgt wurde. Nur wenige Menschen wissen, dass das Synchrophasotron im selben Jahr, 1957, in der UdSSR seine Arbeit aufnahm (das heißt, es wurde nicht nur fertiggestellt und in Betrieb genommen, sondern auch in Betrieb genommen). Dieses Wort bedeutet eine Anlage zur Beschleunigung von Elementarteilchen. Fast jeder hat heute vom Large Hadron Collider gehört – es handelt sich um eine neuere und verbesserte Version des in diesem Artikel beschriebenen Geräts.

Was ist das – ein Synchrophasotron? Wofür ist das?

Bei dieser Installation handelt es sich um einen großen Beschleuniger für Elementarteilchen (Protonen), der eine tiefergehende Untersuchung des Mikrokosmos sowie der Wechselwirkung dieser Teilchen untereinander ermöglicht. Die Art und Weise zu studieren ist sehr einfach: Brechen Sie Protonen in kleine Teile und sehen Sie, was sich darin befindet. Es klingt alles einfach, aber das Brechen eines Protons ist eine äußerst schwierige Aufgabe, die den Bau einer so riesigen Struktur erforderte. Hier werden Partikel durch einen speziellen Tunnel auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt und dann zum Ziel geschickt. Wenn sie darauf treffen, zerstreuen sie sich in kleine Fragmente. Der nächste „Kollege“ des Synchrophasotrons, der Large Hadron Collider, funktioniert nach ungefähr dem gleichen Prinzip, nur dass dort die Teilchen in entgegengesetzte Richtungen beschleunigen und nicht auf ein stehendes Ziel treffen, sondern miteinander kollidieren.

Jetzt verstehen Sie ein wenig, dass es sich um ein Synchrophasotron handelt. Man ging davon aus, dass die Installation einen wissenschaftlichen Durchbruch auf dem Gebiet der Mikroweltforschung ermöglichen würde. Dies wiederum ermöglicht die Entdeckung neuer Elemente und Wege zur Gewinnung kostengünstiger Energiequellen. Idealerweise wollten sie Elemente entdecken, die eine überlegene Effizienz aufweisen und gleichzeitig weniger schädlich und einfacher zu recyceln sind.

Militärische Nutzung

Es ist erwähnenswert, dass diese Installation geschaffen wurde, um einen wissenschaftlichen und technologischen Durchbruch zu erzielen, ihre Ziele waren jedoch nicht nur friedlicher Natur. Der wissenschaftliche und technologische Durchbruch ist zu einem großen Teil dem militärischen Wettrüsten zu verdanken. Das Synchrophasotron entstand unter der Überschrift „Top Secret“ und seine Entwicklung und Konstruktion erfolgte im Rahmen der Entstehung der Atombombe. Man ging davon aus, dass das Gerät die Erstellung einer perfekten Theorie der Kernkräfte ermöglichen würde, doch es stellte sich heraus, dass alles nicht so einfach war. Bis heute fehlt diese Theorie, obwohl der technische Fortschritt große Fortschritte gemacht hat.

in einfachen Worten?

Wenn wir zusammenfassen und in verständlicher Sprache sprechen? Ein Synchrophasotron ist eine Anlage, in der Protonen auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden können. Es besteht aus einer ringförmigen Röhre mit einem Vakuum im Inneren und starken Elektromagneten, die verhindern, dass sich Protonen zufällig bewegen. Wenn die Protonen ihre maximale Geschwindigkeit erreichen, wird ihr Strom auf ein spezielles Ziel gerichtet. Beim Aufprall zerstreuen sich Protonen in kleine Fragmente. Wissenschaftler können in einer speziellen Blasenkammer Spuren fliegender Fragmente erkennen und anhand dieser Spuren die Natur der Partikel selbst analysieren.

Die Blasenkammer ist ein etwas veraltetes Gerät zum Einfangen von Protonenspuren. Heutzutage verwenden solche Anlagen genauere Radare, die mehr Informationen über die Bewegung von Protonenfragmenten liefern.

Trotz des einfachen Prinzips des Synchrophasotrons handelt es sich bei dieser Anlage selbst um Hightech, und ihre Schaffung ist nur mit einem ausreichenden technischen und wissenschaftlichen Entwicklungsstand möglich, über den die UdSSR natürlich verfügte. Um eine Analogie zu geben: Ein gewöhnliches Mikroskop ist ein Gerät, dessen Zweck mit dem Zweck eines Synchrophasotrons übereinstimmt. Mit beiden Geräten können Sie die Mikrowelt erkunden, nur letzteres ermöglicht es, „tiefer zu graben“ und verfügt über eine etwas einzigartige Forschungsmethode.

Einzelheiten

Die Bedienung des Gerätes wurde oben in einfachen Worten beschrieben. Natürlich ist das Funktionsprinzip eines Synchrophasotrons komplexer. Tatsache ist, dass zur Beschleunigung von Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten eine Potentialdifferenz von Hunderten Milliarden Volt erforderlich ist. Dies ist selbst im gegenwärtigen Stadium der Technologieentwicklung unmöglich, ganz zu schweigen vom vorherigen.

Daher wurde beschlossen, die Teilchen schrittweise zu beschleunigen und sie über einen längeren Zeitraum im Kreis zu bewegen. In jeder Runde wurden die Protonen mit Energie versorgt. Durch das Durchlaufen von Millionen Umdrehungen konnte die erforderliche Geschwindigkeit erreicht und anschließend zum Ziel geschickt werden.

Genau dieses Prinzip wurde im Synchrophasotron genutzt. Zunächst bewegten sich die Partikel mit geringer Geschwindigkeit durch den Tunnel. In jeder Runde absolvierten sie sogenannte Beschleunigungsintervalle, in denen sie eine zusätzliche Ladung Energie erhielten und an Geschwindigkeit gewannen. Diese Beschleunigungsabschnitte sind Kondensatoren, deren Frequenz der Wechselspannung gleich der Frequenz der Protonen ist, die den Ring passieren. Das heißt, die Teilchen trafen mit negativer Ladung auf den Beschleunigungsabschnitt, in diesem Moment stieg die Spannung stark an, was ihnen Geschwindigkeit verlieh. Trifften die Teilchen mit positiver Ladung auf die Beschleunigungsstelle, wurde ihre Bewegung verlangsamt. Und das ist eine positive Eigenschaft, denn dadurch bewegte sich der gesamte Protonenstrahl mit der gleichen Geschwindigkeit.

Und dies wurde millionenfach wiederholt, und als die Partikel die erforderliche Geschwindigkeit erreichten, wurden sie zu einem speziellen Ziel geschickt, auf dem sie abstürzten. Anschließend untersuchte eine Gruppe von Wissenschaftlern die Ergebnisse der Teilchenkollision. So funktionierte das Synchrophasotron.

Die Rolle von Magneten

Es ist bekannt, dass in dieser riesigen Teilchenbeschleunigungsmaschine auch leistungsstarke Elektromagnete zum Einsatz kamen. Man glaubt fälschlicherweise, dass sie zur Beschleunigung von Protonen dienten, aber das ist nicht der Fall. Mit Hilfe spezieller Kondensatoren (Beschleunigungsstrecken) wurden Teilchen beschleunigt, Magnete hielten die Protonen lediglich auf einer genau vorgegebenen Flugbahn. Ohne sie wäre die gleichmäßige Bewegung eines Elementarteilchenstrahls unmöglich. Und die hohe Leistung von Elektromagneten erklärt sich aus der großen Protonenmasse bei hohen Geschwindigkeiten.

Mit welchen Problemen waren Wissenschaftler konfrontiert?

Eines der Hauptprobleme bei der Erstellung dieser Installation war gerade die Beschleunigung der Teilchen. Natürlich konnten sie in jeder Runde beschleunigt werden, aber je schneller sie wurden, desto größer wurde ihre Masse. Bei einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit (wie wir wissen, kann sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen) wurde ihre Masse enorm, was es schwierig machte, sie auf einer Kreisbahn zu halten. Aus dem Lehrplan wissen wir, dass der Bewegungsradius von Elementen in einem Magnetfeld umgekehrt proportional zu ihrer Masse ist. Daher mussten wir mit zunehmender Protonenmasse den Radius vergrößern und große, starke Magnete verwenden. Solche physikalischen Gesetze schränken die Forschungsmöglichkeiten stark ein. Sie können übrigens auch erklären, warum das Synchrophasotron so riesig ausfiel. Je größer der Tunnel, desto größere Magnete können installiert werden, um ein starkes Magnetfeld zu erzeugen, das die Protonen in die gewünschte Richtung bewegt.

Das zweite Problem ist der Energieverlust beim Bewegen. Wenn sich Teilchen im Kreis bewegen, geben sie Energie ab (verlieren sie). Folglich verdunstet bei hoher Geschwindigkeit ein Teil der Energie, und je höher die Geschwindigkeit, desto höher die Verluste. Früher oder später kommt der Moment, in dem die Werte der emittierten und empfangenen Energie verglichen werden, was eine weitere Beschleunigung der Teilchen unmöglich macht. Folglich besteht ein Bedarf an größerer Kapazität.

Wir können sagen, dass wir jetzt genauer verstehen, dass es sich um ein Synchrophasotron handelt. Doch was genau haben die Wissenschaftler bei den Tests erreicht?

Welche Untersuchungen wurden durchgeführt?

Natürlich ist die Arbeit dieser Installation nicht spurlos vorübergegangen. Und obwohl erwartet wurde, dass es ernstere Ergebnisse liefern würde, erwiesen sich einige Studien als äußerst nützlich. Wissenschaftler untersuchten insbesondere die Eigenschaften beschleunigter Deuteronen und die Wechselwirkungen schwerer Ionen mit Zielen und entwickelten eine effektivere Technologie für das Recycling von verbrauchtem Uran-238. Und obwohl all diese Ergebnisse für den Durchschnittsmenschen wenig bedeuten, ist ihre Bedeutung im wissenschaftlichen Bereich kaum zu überschätzen.

Anwendung der Ergebnisse

Die Ergebnisse der am Synchrophasotron durchgeführten Tests werden noch heute genutzt. Sie werden insbesondere beim Bau von Kraftwerken eingesetzt, die mit Weltraumraketen, Robotik und komplexen Geräten betrieben werden. Natürlich ist der Beitrag dieses Projekts zum wissenschaftlichen und technischen Fortschritt recht groß. Einige Ergebnisse finden auch Anwendung im militärischen Bereich. Und obwohl es Wissenschaftlern nicht gelungen ist, neue Elemente zu entdecken, die zur Herstellung neuer Atombomben verwendet werden könnten, weiß niemand wirklich, ob das wahr ist oder nicht. Es ist durchaus möglich, dass einige Ergebnisse vor der Bevölkerung verborgen bleiben, denn es ist zu bedenken, dass dieses Projekt unter der Überschrift „Top Secret“ durchgeführt wurde.

Abschluss

Jetzt verstehen Sie, dass es sich hierbei um ein Synchrophasotron handelt und welche Rolle es für den wissenschaftlichen und technologischen Fortschritt der UdSSR spielt. Auch heute noch werden solche Anlagen in vielen Ländern aktiv genutzt, es gibt jedoch bereits fortschrittlichere Optionen – Nuklotrons. Der Large Hadron Collider ist vielleicht die bisher beste Umsetzung der Synchrophasotron-Idee. Der Einsatz dieser Installation ermöglicht es Wissenschaftlern, die Mikrowelt genauer zu verstehen, indem sie zwei sich mit enormer Geschwindigkeit bewegende Protonenstrahlen kollidieren lassen.

Was den aktuellen Zustand des sowjetischen Synchrophasotrons betrifft, so wurde es in einen Elektronenbeschleuniger umgewandelt. Jetzt arbeitet er bei FIAN.