гэр › Хөргөх › Синхрофазотрон гэж юу вэ? Синхрофазотрон гэж юу вэ: үйл ажиллагааны зарчим ба олж авсан үр дүн Синхрофазотрон гэж юу вэ

Синхрофазотрон гэж юу вэ? Синхрофазотрон гэж юу вэ: үйл ажиллагааны зарчим ба олж авсан үр дүн Синхрофазотрон гэж юу вэ

Их Британийн парламентын гишүүд синхрофазотрон барихад засгийн газраас нэг тэрбум фунт стерлингийн хөрөнгө оруулалт хийхийг шийдэхэд ердөө 15 минут зарцуулжээ. Үүний дараа тэд парламентын буфет дээр кофены үнийг нэг цаг дутуугүй ширүүн ярилцсан. Тэгээд тэд шийдсэн: тэд үнийг 15% бууруулсан.

Даалгавруудыг нарийн төвөгтэй байдлаар харьцуулах аргагүй юм шиг санагдаж байгаа бөгөөд логикийн хувьд бүх зүйл яг эсрэгээрээ болсон байх ёстой. Шинжлэх ухаанд нэг цаг, кофенд 15 минут. Гэхдээ үгүй! Хожим нь олны танил болсон нэр хүндтэй улс төрчдийн дийлэнх нь "синхрофазотрон" гэж юу байдгийг огт мэдэхгүй байсан тул "төлөв"-өө хурдан өгчээ.

Эрхэм уншигч тантай хамт энэ мэдлэгийн цоорхойг нөхөж, зарим нөхдийн шинжлэх ухааны алсын хараа шиг болохгүй байцгаая.

Синхрофазотрон гэж юу вэ?

Синхрофазотрон бол шинжлэх ухааны судалгаанд зориулагдсан электрон суурилуулалт - энгийн бөөмсийн (нейтрон, протон, электрон гэх мэт) цикл хурдасгуур юм. Энэ нь 36 мянган тонн гаруй жинтэй асар том цагираг хэлбэртэй. Түүний хэт хүчирхэг соронз ба хурдасгагч хоолой нь чиглэсэн хөдөлгөөний асар их энерги бүхий бичил хэсгүүдийг өгдөг. Фазотроны резонаторын гүнд 14.5 метрийн гүнд физик түвшинд үнэхээр гайхалтай өөрчлөлтүүд тохиолддог: жишээлбэл, жижигхэн протон 20 сая электрон вольт, хүнд ион 5 сая эВ хүлээн авдаг. Мөн энэ бол бүх боломжуудын зөвхөн багахан хэсэг юм!

Цикл хурдасгуурын өвөрмөц шинж чанаруудын ачаар эрдэмтэд орчлон ертөнцийн хамгийн нууцыг олж мэдэх боломжтой болсон: үл тоомсорлодог бөөмсийн бүтэц, тэдгээрийн бүрхүүл дотор тохиолддог физик, химийн процессуудыг судлах; синтезийн урвалыг өөрийн нүдээр ажиглах; өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх бичил биетүүдийн мөн чанарыг олж мэдэх.

Фазотрон нь шинжлэх ухааны судалгааны шинэ эрин үеийг тэмдэглэв - микроскоп хүчгүй байсан судалгааны нутаг дэвсгэрийг шинжлэх ухааны шинэлэг зохиолчид хүртэл маш болгоомжтой ярьдаг байсан (тэдний ухаалаг бүтээлч нислэг нь хийсэн нээлтийг урьдчилан таамаглаж чадахгүй байсан!).

Синхрофазотроны түүх

Эхэндээ хурдасгуурууд нь шугаман, өөрөөр хэлбэл мөчлөгийн бүтэцгүй байсан. Гэвч удалгүй физикчид тэднийг орхих шаардлагатай болжээ. Эрчим хүчний түвшинд тавигдах шаардлага нэмэгдсэн - илүү их зүйл хэрэгтэй байв. Гэхдээ шугаман загвар нь үүнийг даван туулж чадаагүй: онолын тооцоолсноор эдгээр утгуудын хувьд энэ нь гайхалтай урт байх ёстой гэдгийг харуулж байна.

1929 онд Америкийн Э.Лоуренс энэ асуудлыг шийдэх оролдлого хийж, орчин үеийн фазотроны прототип болох циклотроныг зохион бүтээжээ. Туршилтууд сайн явагдаж байна. Арван жилийн дараа буюу 1939 онд. Лоуренс Нобелийн шагнал хүртжээ.
1938 онд ЗХУ-д авъяаслаг физикч В.И.Векслер хурдасгуур бий болгох, сайжруулах асуудалд идэвхтэй оролцож эхэлсэн. 1944 оны хоёрдугаар сард тэр эрчим хүчний саад бэрхшээлийг хэрхэн даван туулах талаар хувьсгалт санаа гаргаж ирдэг. Векслер өөрийн аргыг "автофаз" гэж нэрлэдэг. Яг нэг жилийн дараа яг ийм технологийг АНУ-ын эрдэмтэн Э.Макмиллан бүрэн бие даасан байдлаар нээжээ.
1949 онд ЗХУ-д В.И. Векслер ба С.И. Вавиловын нэрэмжит том хэмжээний шинжлэх ухааны төслийг боловсруулж байна - 10 тэрбум электрон вольтын чадалтай синхрофазотрон бүтээх. Украйны Дубно хотын Цөмийн судалгааны хүрээлэнд 8 жилийн турш онолын физикч, дизайнер, инженерүүд угсралтын ажилд шаргуу ажилласан. Тиймээс үүнийг Дубна синхрофазотрон гэж нэрлэдэг.

Синхрофазотроныг дэлхийн анхны хиймэл дагуул сансарт нисэхээс зургаан сарын өмнө буюу 1957 оны гуравдугаар сард ашиглалтад оруулсан.

Синхрофазотрон дээр ямар судалгаа хийгдэж байна вэ?

Вечслерийн резонансын мөчлөгийн хурдасгуур нь суурь физикийн олон талт, ялангуяа Эйнштейний харьцангуйн онолын маргаантай, бага судлагдсан асуудлуудад гайхалтай нээлтүүдийн галактикийг бий болгосон.

харилцан үйлчлэлийн үед цөмийн кваркийн бүтцийн зан байдал;
бөөмтэй холбоотой урвалын үр дүнд хуримтлагдсан бөөмс үүсэх;
хурдасгасан дейтероны шинж чанарыг судлах;
хүнд ионуудын зорилтот харилцан үйлчлэл (микро схемийн эсэргүүцлийг турших);
Уран-238-ыг дахин боловсруулах.

Эдгээр чиглэлээр олж авсан үр дүнг сансрын хөлөг бүтээх, атомын цахилгаан станцын зураг төсөл боловсруулах, робот техник, эрс тэс нөхцөлд ажиллах тоног төхөөрөмж боловсруулахад амжилттай ашиглаж байна. Гэхдээ хамгийн гайхалтай нь синхрофазотрон дээр хийгдсэн хэд хэдэн судалгаа нь эрдэмтдийг орчлон ертөнцийн гарал үүслийн агуу нууцыг тайлахад улам ойртуулж байгаа явдал юм.

1957 онд ЗХУ дэлхийн анхны хиймэл дагуулыг хөөргөсөн гэдгийг дэлхий нийт мэднэ. Гэсэн хэдий ч тэр жилдээ Зөвлөлт Холбоот Улс Женев дэх орчин үеийн том адрон коллайдерын өвөг дээдэс болох синхрофазотроныг туршиж эхэлснийг цөөхөн хүн мэддэг. Энэ нийтлэлд синхрофазотрон гэж юу болох, хэрхэн ажилладаг талаар хэлэлцэх болно.

Синхрофазотрон гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулахдаа энэ нь бичил сансар огторгуйг судлахад зориулагдсан өндөр технологи, шинжлэх ухаан шаардсан төхөөрөмж гэдгийг хэлэх хэрэгтэй. Ялангуяа синхрофазотроны санаа нь дараах байдалтай байв: цахилгаан соронзонгоор үүсгэгдсэн хүчирхэг соронзон орныг ашиглан энгийн бөөмс (протон) туяаг өндөр хурдтай хурдасгаж, дараа нь энэ цацрагийг амрах бай руу чиглүүлэх шаардлагатай байв. . Ийм мөргөлдөөнөөс протонууд хэсэг хэсгээрээ "хугарах" шаардлагатай болно. Зорилтот газраас холгүй тусгай илрүүлэгч байдаг - хөөстэй камер. Энэхүү детектор нь протоны хэсгүүдийн үлдээсэн мөрүүдийг ашиглан тэдгээрийн мөн чанар, шинж чанарыг судлах боломжийг олгодог.

ЗСБНХУ-ын синхрофазотроныг яагаад бүтээх шаардлагатай болсон бэ? "Маш нууц"-ын ангилалд багтсан энэхүү шинжлэх ухааны туршилтаар ЗХУ-ын эрдэмтэд баяжуулсан уранаас илүү хямд, үр ашигтай эрчим хүчний шинэ эх үүсвэр олохыг оролдсон. Цөмийн харилцан үйлчлэлийн мөн чанар, субатомын бөөмсийн ертөнцийг илүү гүнзгий судлах цэвэр шинжлэх ухааны зорилгыг бас баримталсан.

Синхрофазотроны ажиллах зарчим

Синхрофазотроны өмнө тулгарч буй ажлуудын дээрх тайлбар нь олон хүнд практикт хэрэгжүүлэхэд тийм ч хэцүү биш мэт санагдаж болох ч энэ нь тийм биш юм. Синхрофазотрон гэж юу вэ гэсэн асуулт энгийн хэдий ч протоныг шаардлагатай асар их хурдаар хурдасгахын тулд хэдэн зуун тэрбум вольтын цахилгаан хүчдэл хэрэгтэй. Ийм хурцадмал байдлыг өнөөдөр ч бий болгож чадахгүй. Тиймээс протон руу шахагдсан энергийг цаг хугацааны явцад хуваарилахаар шийдсэн.

Синхрофазотроны ажиллах зарчим нь дараах байдалтай байв: протоны цацраг нь цагираг хэлбэртэй хонгилоор хөдөлж эхэлдэг бөгөөд энэ хонгилын зарим хэсэгт протоны туяа дамжин өнгөрөх үед хүчдэлийн өсөлт үүсгэдэг конденсаторууд байдаг. . Тиймээс эргэлт бүрт протоны хурдатгал бага зэрэг үүсдэг. Бөөмийн цацраг синхрофазотроны хонгилоор хэдэн сая эргэлт хийсний дараа протонууд хүссэн хурддаа хүрч, зорилтот тал руу чиглэнэ.

Протоныг хурдасгахад ашигласан цахилгаан соронзон нь чиглүүлэгч үүрэг гүйцэтгэсэн, өөрөөр хэлбэл цацрагийн чиглэлийг тодорхойлсон боловч хурдатгалд оролцоогүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Эрдэмтэд туршилт хийх явцад тулгардаг асуудлууд

Синхрофазотрон гэж юу болох, яагаад түүнийг бүтээх нь маш нарийн төвөгтэй, мэдлэг шаардсан үйл явц болохыг илүү сайн ойлгохын тулд түүний үйл ажиллагааны явцад гарч буй асуудлуудыг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Нэгдүгээрт, протоны цацрагийн хурд өндөр байх тусам Эйнштейний алдартай хуулийн дагуу масстай болж эхэлдэг. Гэрлийн ойролцоо хурдтай үед бөөмсийн масс маш их болж, тэдгээрийг хүссэн замдаа байлгахын тулд хүчирхэг цахилгаан соронзон байх шаардлагатай. Синхрофазотроны хэмжээ том байх тусам соронзыг суулгах боломжтой.

Хоёрдугаарт, синхрофазотроныг бий болгох нь протоны туяа нь дугуй хурдатгалын үед эрчим хүчний алдагдлаас болж төвөгтэй байсан бөгөөд цацрагийн хурд өндөр байх тусам эдгээр алдагдал улам ихсэх болно. Цацрагыг шаардлагатай аварга хурд руу хурдасгахын тулд асар их хүч чадал хэрэгтэй болох нь харагдаж байна.

Ямар үр дүнд хүрсэн бэ?

Зөвлөлтийн синхрофазотрон дээр хийсэн туршилтууд нь орчин үеийн технологийн салбарыг хөгжүүлэхэд асар их хувь нэмэр оруулсан нь эргэлзээгүй. Ийнхүү эдгээр туршилтуудын ачаар ЗСБНХУ-ын эрдэмтэд ашигласан уран-238-ыг боловсруулах үйл явцыг сайжруулж, өөр өөр атомын хурдасгасан ионуудыг байтай мөргөлдүүлэх замаар сонирхолтой мэдээлэл олж авчээ.

Синхрофазотрон дээр хийсэн туршилтын үр дүнг өнөөг хүртэл атомын цахилгаан станц, сансрын пуужин, робот техник барихад ашиглаж байна. Зөвлөлтийн шинжлэх ухааны сэтгэлгээний ололт амжилтыг манай цаг үеийн хамгийн хүчирхэг синхрофазотроныг бүтээхэд ашигласан бөгөөд энэ нь Том адрон коллайдер юм. Зөвлөлтийн хурдасгуур нь өөрөө Оросын Холбооны Улсын шинжлэх ухаанд үйлчилдэг бөгөөд FIAN хүрээлэнд (Москва) байрладаг бөгөөд үүнийг ионы хурдасгуур болгон ашигладаг.

Синхрофазотрон гэж юу вэ: үйл ажиллагааны зарчим ба олж авсан үр дүн - сайт руу аялах тухай

Энэ бол "синхрофазотрон" гэсэн ойлгомжгүй үг юм! Энэ нь ЗХУ-ын энгийн хүмүүсийн чихэнд хэрхэн орсныг надад сануулъя? Ямар нэг кино эсвэл алдартай дуу байсан, би яг юу байсныг санаж байна! Эсвэл зүгээр л хэлэх боломжгүй үгийн аналог байсан уу?

Одоо энэ нь юу болохыг, хэрхэн бүтээгдсэнийг санацгаая ...

1957 онд ЗХУ нэг дор хоёр чиглэлд шинжлэх ухааны хувьсгалт нээлт хийсэн: 10-р сард дэлхийн анхны хиймэл дагуул хөөргөсөн бол хэдхэн сарын өмнө буюу 3-р сард бичил ертөнцийг судлах аварга том байгууламж болох домогт синхрофазотрон ажиллаж эхэлсэн. Дубна хотод. Энэ хоёр үйл явдал дэлхий нийтийг цочирдуулж, "хиймэл дагуул", "синхрофазотрон" гэсэн үгс бидний амьдралд баттай тогтсон.

Синхрофазотрон нь цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурын нэг төрөл юм. Тэдгээрийн тоосонцор нь өндөр хурдтай, улмаар өндөр энерги хүртэл хурдасдаг. Бусад атомын бөөмстэй мөргөлдсөний үр дүнд үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг үнэлдэг. Мөргөлдөөний магадлалыг хурдасгасан бөөмийн цацрагийн эрчим, өөрөөр хэлбэл доторх бөөмсийн тоогоор тодорхойлдог тул эрчим хүч, эрчим хүчний хамт хурдасгуурын чухал үзүүлэлт юм.

Хурдасгагчид асар том хэмжээтэй байдаг бөгөөд зохиолч Владимир Карцев тэднийг цөмийн эриний пирамид гэж нэрлэсэн нь тохиолдлын хэрэг биш бөгөөд үүгээрээ үр удам нь манай технологийн түвшинг дүгнэх болно.

Хурдасгагчийг бүтээхээс өмнө өндөр энергитэй бөөмсийн цорын ганц эх үүсвэр нь сансрын туяа байсан. Эдгээр нь ихэвчлэн сансар огторгуйгаас чөлөөтэй гарч ирж буй хэд хэдэн GeV-ийн энергитэй протонууд ба тэдгээрийн агаар мандалтай харилцан үйлчлэлцсэний улмаас үүсдэг хоёрдогч бөөмс юм. Гэвч сансрын цацрагийн урсгал нь эмх замбараагүй бөгөөд бага эрчимтэй байдаг тул цаг хугацаа өнгөрөхөд лабораторийн судалгаанд зориулагдсан тусгай суурилуулалтууд - өндөр эрчим хүч, өндөр эрчимтэй бөөмсийн хяналттай цацраг бүхий хурдасгуурууд бий болжээ.

Бүх хурдасгуурын ажиллагаа нь мэдэгдэж буй баримт дээр суурилдаг: цэнэглэгдсэн бөөмс нь цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасдаг. Гэсэн хэдий ч хоёр электродын хооронд нэг удаа хурдасгах замаар маш өндөр энергитэй хэсгүүдийг олж авах боломжгүй, учир нь энэ нь техникийн хувьд боломжгүй зүйл юм. Тиймээс өндөр энергитэй хэсгүүдийг электродуудын хооронд дахин дахин нэвтрүүлэх замаар олж авдаг.

Бөөм дараалсан хурдатгалын цоорхойгоор дамжин өнгөрөх хурдасгуурыг шугаман гэж нэрлэдэг. Хурдасгагчийг хөгжүүлэх нь тэднээс эхэлсэн боловч бөөмийн энергийг нэмэгдүүлэх шаардлага нь бараг бодитой бус урт суурилуулахад хүргэсэн.

1929 онд Америкийн эрдэмтэн Э.Лоуренс бөөмс спираль хэлбэрээр хөдөлж, хоёр электродын хоорондох ижил завсарыг дахин дахин дамжуулдаг хурдасгуурын загварыг санал болгосон. Бөөмийн траекторийг тойрог замын хавтгайд перпендикуляр чиглүүлсэн жигд соронзон орны нөлөөгөөр нугалж, мушгина. Хурдасгуурыг циклотрон гэж нэрлэдэг байв. 1930-1931 онд Лоуренс болон түүний хамтрагчид Калифорнийн Их Сургуульд (АНУ) анхны циклотрон бүтээжээ. Энэхүү шинэ бүтээлийнхээ төлөө тэрээр 1939 онд Нобелийн шагнал хүртжээ.

Циклотронд нэгэн жигд соронзон орон нь том цахилгаан соронзонгоор үүсгэгдэж, хоёр D хэлбэрийн хөндий электродын хооронд цахилгаан орон үүсдэг (тиймээс тэдний нэр нь "dees"). Электродуудад ээлжлэн хүчдэл өгдөг бөгөөд энэ нь бөөмс хагас эргэлт хийх бүрт туйлшралыг өөрчилдөг. Үүнээс болж цахилгаан орон нь бөөмсийг үргэлж хурдасгадаг. Хэрэв өөр өөр энергитэй бөөмс өөр өөр эргэлттэй байсан бол энэ санаа хэрэгжих боломжгүй байв. Гэхдээ аз болоход хурд нь эрчим хүч нэмэгдэх тусам нэмэгдэж байгаа ч эргэлтийн хугацаа тогтмол хэвээр байна, учир нь траекторийн диаметр ижил харьцаагаар нэмэгддэг. Циклотроны энэ шинж чанар нь цахилгаан талбайн тогтмол давтамжийг хурдатгалд ашиглах боломжийг олгодог.

Удалгүй бусад судалгааны лабораторид циклотрон бүтээгдэж эхлэв.

1950-иад оны синхрофазотроны барилга

ЗХУ-д хурдасгуурын ноцтой суурийг бий болгох шаардлагатай байгааг 1938 оны 3-р сард засгийн газрын түвшинд зарлав. Ленинградын Физик-Технологийн хүрээлэнгийн (LPTI) хэсэг судлаачид, академич А.Ф. Иоффе ЗХУ-ын Ардын Комиссаруудын Зөвлөлийн дарга В.М.-д хандав. Молотовын захидалд атомын цөмийн бүтцийн чиглэлээр судалгаа хийх техникийн үндэслэлийг бий болгохыг санал болгосон. Атомын цөмийн бүтцийн талаархи асуултууд нь байгалийн шинжлэх ухааны гол асуудлын нэг болсон бөгөөд Зөвлөлт Холбоот Улс тэдгээрийг шийдвэрлэхэд ихээхэн хоцрогдсон байв. Тиймээс хэрэв Америкт дор хаяж таван циклотрон байсан бол Зөвлөлт Холбоот Улсад байхгүй байсан (1937 онд ашиглалтад орсон Шинжлэх ухааны академийн Радиум хүрээлэнгийн (RIAN) цорын ганц циклотрон нь дизайны согогийн улмаас бараг ажиллахгүй байсан). Молотовт гаргасан өргөдөлд LPTI циклотроныг 1939 оны 1-р сарын 1 гэхэд барьж дуусгах нөхцлийг бүрдүүлэх хүсэлтийг агуулсан байв. 1937 онд эхэлсэн түүнийг бий болгох ажил нь хэлтсийн зөрчил, санхүүжилт зогссоны улмаас түр зогссон.

Үнэн хэрэгтээ, захидал бичих үед тус улсын засгийн газрын хүрээлэлд атомын физикийн чиглэлээр судалгаа хийх нь чухал ач холбогдолтой талаар тодорхой үл ойлголцол байсан. М.Г-ын дурсамжийн дагуу. Мещеряковын хэлснээр 1938 онд тус улс нүүрс олборлолт, ган хайлуулах үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхийг оролдож байх хооронд зарим бодлоор уран, торийн талаар шаардлагагүй судалгаа хийж байсан Радиумын хүрээлэнг татан буулгах тухай асуудал гарч ирэв.

Молотовт бичсэн захидал нөлөөлсөн бөгөөд 1938 оны 6-р сард ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн комисс П.Л. Капица засгийн газрын хүсэлтээр түргэвчилсэн тоосонцрын төрлөөс хамааран LFTI дээр 10-20 МэВ циклотрон барих, RIAN циклотроныг сайжруулах шаардлагатай гэсэн дүгнэлтийг өгсөн.

1938 оны 11-р сард С.И. Вавилов Шинжлэх ухааны академийн Тэргүүлэгчид хандсан өргөдөлдөө Москвад LPTI циклотрон барьж, И.В.-ийн лабораторийг Шинжлэх ухааны академийн Физикийн хүрээлэнд (FIAN) LPTI-аас шилжүүлэхийг санал болгов. Түүнийг бүтээхэд оролцсон Курчатова. Сергей Иванович атомын цөмийг судлах төв лабораторийг Шинжлэх ухааны академийн байрлаж байсан газар, өөрөөр хэлбэл Москвад байрлуулахыг хүсчээ. Гэвч түүнийг LPTI дээр дэмжээгүй. Маргаан 1939 оны сүүлээр А.Ф. Иоффе нэгэн зэрэг гурван циклотрон бүтээхийг санал болгов. 1940 оны 7-р сарын 30-нд ЗХУ-ын ШУА-ийн Тэргүүлэгчдийн хурлаар RIAN-д энэ онд одоо байгаа циклотроныг шинэчлэх, FIAN-д 10-р сарын 15 гэхэд шинэ хүчирхэг циклотрон барихад шаардлагатай материалыг бэлтгэхийг даалгах шийдвэр гаргажээ. , болон LFTI 1941 оны 1-р улиралд циклотроны барилгын ажлыг дуусгах.

Энэхүү шийдвэртэй холбогдуулан FIAN нь циклотрон гэж нэрлэгддэг багийг байгуулсан бөгөөд үүнд Владимир Иосифович Векслер, Сергей Николаевич Вернов, Павел Алексеевич Черенков, Леонид Васильевич Грошев, Евгений Львович Файнберг нар багтжээ. 1940 оны 9-р сарын 26-нд Физик-математикийн шинжлэх ухааны тэнхимийн (OPMS) товчоо В.И. Векслер циклотроны дизайны техникийн үзүүлэлтүүд дээр түүний үндсэн шинж чанар, барилгын тооцоог батлав. Циклотрон нь дейтероныг 50 МэВ энерги болгон хурдасгах зориулалттай байв. FIAN нь 1941 онд барилгын ажлаа эхлүүлж, 1943 онд ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байжээ. Дайны улмаас төлөвлөгөө тасалдсан.

Атомын бөмбөг бүтээх яаралтай хэрэгцээ нь ЗХУ-ыг бичил ертөнцийг судлахад хүчин чармайлт гаргахад хүргэв. Москвагийн 2-р лабораторид хоёр циклотрон ар араасаа баригдсан (1944, 1946); Ленинградад блоклолыг арилгасны дараа RIAN ба LPTI-ийн циклотроныг сэргээсэн (1946).

Хэдийгээр FIAN циклотроны төслийг дайны өмнө баталсан боловч хурдасгасан протонуудын энерги 20 МэВ-ээс хэтрэхгүй байсан тул Лоуренсийн загвар нь өөрөө шавхагдсан нь тодорхой болов. Эйнштейний харьцангуйн онолын дагуу бөөмийн массыг гэрлийн хурдтай дүйцэхүйц хурдтайгаар нэмэгдүүлэх нөлөөг энэ энергиээс мэдэрч эхэлдэг.

Массын өсөлтөөс болж бөөмсийг хурдасгах цоорхойгоор дамжин өнгөрөх ба цахилгаан талбайн харгалзах үе шат хоорондын резонанс эвдэрч, энэ нь тоормослоход хүргэдэг.

Циклотрон нь зөвхөн хүнд хэсгүүдийг (протон, ион) хурдасгахад зориулагдсан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь хэт бага тайван массын улмаас аль хэдийн 1-3 МэВ энергитэй электрон гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай болж, үүний үр дүнд масс нь мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, бөөмс резонансын хурдан гарч ирдэгтэй холбоотой юм. .

Эхний циклийн электрон хурдасгуур нь 1940 онд Керст Видерогийн санаан дээр үндэслэн бүтээсэн бетатрон байв. Бетатрон нь Фарадейгийн хууль дээр суурилдаг бөгөөд үүний дагуу хаалттай хэлхээнд нэвтэрч буй соронзон урсгал өөрчлөгдөхөд энэ хэлхээнд цахилгаан хөдөлгөгч хүч гарч ирдэг. Бетатрон дахь хаалттай гогцоо нь аажмаар нэмэгдэж буй соронзон орон дахь тогтмол радиустай вакуум камерт дугуй тойрог замд хөдөлж буй бөөмсийн урсгал юм. Орбит доторх соронзон урсгал нэмэгдэхэд цахилгаан хөдөлгөгч хүч үүсдэг бөгөөд түүний шүргэгч бүрэлдэхүүн хэсэг нь электронуудыг хурдасгадаг. Бетатрон нь циклотрон шиг маш өндөр энергитэй тоосонцор үүсгэх хязгаарлалттай байдаг. Энэ нь электродинамикийн хуулиудын дагуу дугуй тойрог замд хөдөлж буй электронууд цахилгаан соронзон долгион ялгаруулж, харьцангуй хурдаар маш их энергийг авч явдагтай холбоотой юм. Эдгээр алдагдлыг нөхөхийн тулд практик хязгаартай соронзон цөмийн хэмжээг ихээхэн нэмэгдүүлэх шаардлагатай.

Ийнхүү 1940-өөд оны эхээр протон ба электронуудаас илүү өндөр энерги гаргаж авах боломж шавхагдсан байв. Бичил ертөнцийг цаашид судлахын тулд хурдасгасан бөөмсийн энергийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байсан тул хурдатгалын шинэ аргуудыг олох ажил яаралтай болов.

1944 оны 2-р сард В.И. Векслер циклотрон ба бетатроны энергийн саадыг хэрхэн даван туулах талаар хувьсгалт санаа дэвшүүлэв. Энэ нь маш энгийн байсан тул яагаад өмнө нь ирээгүй нь хачирхалтай санагдаж байв. Резонансын хурдатгалын үед бөөмсийн эргэлтийн давтамж ба хурдатгалын талбар байнга давхцаж, өөрөөр хэлбэл синхрон байх ёстой гэсэн санаа байв. Циклотрон дахь хүнд харьцангуй хэсгүүдийг хурдасгахдаа синхрончлолын хувьд хурдасгах цахилгаан орны давтамжийг тодорхой хуулийн дагуу өөрчлөхийг санал болгосон (хожим нь ийм хурдасгуурыг синхроциклотрон гэж нэрлэдэг).

Харьцангуй электронуудыг хурдасгахын тулд хурдасгуурыг санал болгосон бөгөөд үүнийг хожим синхротрон гэж нэрлэжээ. Үүний дотор хурдатгал нь тогтмол давтамжийн цахилгаан орон зайгаар хийгддэг бөгөөд синхрончлол нь тодорхой хуулийн дагуу өөрчлөгддөг соронзон орны тусламжтайгаар хийгддэг бөгөөд энэ нь тоосонцорыг тогтмол радиустай тойрог замд байлгадаг.

Практик зорилгоор санал болгож буй хурдатгалын процессууд тогтвортой, өөрөөр хэлбэл резонансын бага зэргийн хазайлттай бол бөөмсийн үе шат автоматаар явагдах болно гэдгийг онолын хувьд баталгаажуулах шаардлагатай байв. Циклотроны багийн онолын физикч Э.Л. Файнберг Векслерийн анхаарлыг үүнд хандуулж, өөрөө процессын тогтвортой байдлыг математикийн хувьд хатуу нотолсон. Тийм ч учраас Векслерийн санааг "автофазын зарчим" гэж нэрлэсэн.

Үүссэн шийдлийг хэлэлцэхийн тулд FIAN семинар зохион байгуулж, Векслер танилцуулга илтгэл тавьсан бол Файнберг тогтвортой байдлын талаар илтгэл тавив. Уг ажил батлагдсан бөгөөд 1944 онд "ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн тайлан" сэтгүүлд хурдатгалын шинэ аргуудыг хэлэлцсэн хоёр өгүүлэл нийтлэгдсэн (эхний нийтлэл нь олон давтамж дээр суурилсан хурдасгуурын тухай, хожим нь микротрон гэж нэрлэгддэг). Тэдний зохиогчийг зөвхөн Векслер гэж бичсэн байсан бөгөөд Файнбергийн нэрийг огт дурдаагүй. Тун удалгүй автофазын зарчмыг нээхэд Файнбергийн гүйцэтгэсэн үүрэг бүрэн мартагдахад хүргэсэн.

Жилийн дараа автомат фазын зарчмыг Америкийн физикч Э.МакМиллан бие даан нээсэн боловч Векслер тэргүүлэх байр сууриа хадгалсаар байв.

Шинэ зарчим дээр суурилсан хурдасгууруудад "хөшүүрэгийн дүрэм" тодорхой харагдаж байсныг тэмдэглэх нь зүйтэй - эрчим хүчний өсөлт нь хурдасгасан бөөмсийн цацрагийн эрчмийг алдахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь хурдатгалын мөчлөгийн шинж чанартай холбоотой юм. , циклотрон ба бетатрон дахь жигд хурдатгалаас ялгаатай. Энэхүү таагүй зүйлийг 1945 оны 2-р сарын 20-ны өдөр Физик-математикийн шинжлэх ухааны тэнхимийн хуралдаан дээр нэн даруй онцлон тэмдэглэсэн боловч тэр үед бүгд санал нэгтэйгээр энэ нөхцөл байдал төслийн хэрэгжилтэд саад болохгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Дашрамд хэлэхэд эрчмийн төлөөх тэмцэл нь "хурдасгуур" -ыг байнга бухимдуулж байв.

Мөн хуралдаанд ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн ерөнхийлөгч С.И. Вавилов, Векслерийн санал болгосон хоёр төрлийн хурдасгуурыг нэн даруй барихаар шийдсэн. 1946 оны 2-р сарын 19-нд ЗХУ-ын Ардын Комиссаруудын Зөвлөлийн дэргэдэх Тусгай хорооноос хүчин чадал, үйлдвэрлэлийн хугацаа, барилга барих газрыг зааж, төслүүдээ боловсруулахыг холбогдох комисст даалгажээ. (FIAN дээр циклотрон бүтээх ажлыг орхисон.)

Үүний үр дүнд 1946 оны 8-р сарын 13-нд ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн хоёр тогтоол нэгэн зэрэг гарч, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн дарга И.В. Сталин, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн хэрэг эрхлэх газрын дарга Я.Е. Чадаев, 250 МэВ дейтероны энергитэй синхроциклотрон, 1 ГэВ энергитэй синхротрон бүтээх. Хурдасгууруудын эрч хүчийг юуны түрүүнд АНУ, ЗХУ-ын улс төрийн сөргөлдөөнөөс үүдэлтэй байв. АНУ-д тэд аль хэдийн 190 МэВ-ийн дейтероны энергитэй синхроциклотрон бүтээж, 250-300 МэВ-ийн энергитэй синхротрон бүтээж эхэлжээ. Дотоодын хурдасгуурууд эрчим хүчний хувьд Америкийн хурдасгуурыг давах ёстой байв.

Синхроциклотрон нь уранаас хямд эх үүсвэрээс атомын энерги үйлдвэрлэх шинэ элементүүд, шинэ аргуудыг нээх итгэл найдвартай холбоотой байв. Синхротроны тусламжтайгаар тэд тухайн үед Зөвлөлтийн физикчдийн таамаглаж байсанчлан цөмийн задрал үүсгэх чадвартай мезоныг зохиомлоор үйлдвэрлэх зорилготой байв.

Атомын бөмбөг бүтээх төслийн хүрээнд хурдасгуур барих ажил хийгдсэн тул хоёр тогтоолыг "Маш нууц (тусгай хавтас)" гэсэн тамгатай гаргасан. Тэдгээрийн тусламжтайгаар тэд бөмбөг тооцоолоход шаардлагатай цөмийн хүчний үнэн зөв онолыг олж авна гэж найдаж байсан бөгөөд тэр үед үүнийг зөвхөн олон тооны ойролцоо загвар ашиглан хийдэг байв. Үнэн бол бүх зүйл анх бодож байсан шиг тийм ч энгийн зүйл биш байсан бөгөөд ийм онол өнөөг хүртэл бий болоогүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Тогтоол нь хурдасгуур барих газрыг тодорхойлсон: синхротрон - Москвад, Калужское хурдны зам дээр (одоогийн Ленинскийн өргөн чөлөө), Лебедевийн физикийн хүрээлэнгийн нутаг дэвсгэрт; синхроциклотрон - Москвагаас хойд зүгт 125 км зайд (тэр үед Калинин муж) Иванковская усан цахилгаан станцын орчимд. Эхэндээ хоёр хурдасгуурыг бий болгох ажлыг FIAN-д даатгасан. Синхротроны ажлын даргаар В.И. Векслер, синхроциклотроны хувьд - Д.В. Скобельцын.

Зүүн талд Техникийн шинжлэх ухааны доктор, профессор Л.П. Зиновьев (1912–1998), баруун талд - ЗХУ-ын ШУА-ийн академич В.И. Векслер (1907-1966) синхрофазотроныг бүтээх явцад

Зургаан сарын дараа цөмийн төслийн тэргүүн И.В. Курчатов Фиановын синхроциклотрон дээрх ажлын ахиц дэвшилд сэтгэл дундуур байсан тул энэ сэдвийг 2-р лабораторид шилжүүлж, сэдвийн шинэ удирдагчаар М.Г.-г томилов. Мещеряков, Ленинградын Радиум Институтээс чөлөөлөгдсөн. Мещеряковын удирдлаган дор 2-р лаборатори нь синхроциклотроны загварыг бүтээсэн бөгөөд энэ нь автофазын зарчмын зөвийг туршилтаар аль хэдийн баталсан. 1947 онд Калинин мужид хурдасгуурын барилгын ажил эхэлсэн.

1949 оны 12-р сарын 14-нд М.Г. Мещеряковын синхроциклотроныг хуваарийн дагуу амжилттай хөөргөж, 1946 онд Берклид (АНУ) бүтээсэн ижил төстэй хурдасгуурын эрчим хүчийг давж, ЗХУ-д ийм төрлийн анхны хурдасгуур болсон. Энэ нь 1953 он хүртэл дээд амжилт хэвээр үлджээ.

Анх синхроциклотрон дээр суурилсан лабораторийг нууцлалын зорилгоор ЗХУ-ын ШУА-ийн Гидротехникийн лаборатори (ГТЛ) гэж нэрлэж, 2-р лабораторийн салбар байсан бол 1953 онд Цөмийн асуудлын бие даасан хүрээлэн болон өөрчлөгдсөн. М.Г тэргүүтэй ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн (INP). Мещеряков.

Украины ШУА-ийн академич A.I. Лейпунский (1907-1972) автомат фазын зарчимд үндэслэн синхрофазотрон гэж нэрлэгддэг хурдасгуурын загварыг санал болгосон (зураг: "Шинжлэх ухаан ба амьдрал").
Синхротрон бий болгох нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас боломжгүй байсан. Нэгдүгээрт, урьдчилан тооцоолоогүй хүндрэлийн улмаас бага энергитэй - 30 ба 250 МэВ-ийн хоёр синхротрон барих шаардлагатай болсон. Тэд Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнгийн нутаг дэвсгэрт байрладаг байсан бөгөөд Москвагийн гадна талд 1 ГеВ синхротрон барихаар шийджээ. 1948 оны 6-р сард Калинин мужид баригдаж байгаа синхроциклотроноос хэдэн километрийн зайд байрлах газар хуваарилагдсан боловч Украины Шинжлэх ухааны академийн академич Александр Ильич Лейпунскийн санал болгосон хурдасгуурт давуу эрх олгосон тул тэнд хэзээ ч баригдаагүй. Энэ нь дараах байдлаар болсон.

1946 онд А.И. Лейпунский автофазын зарчимд үндэслэн синхротрон ба синхроциклотроны шинж чанарыг хослуулсан хурдасгуур бий болгох боломжийн санааг дэвшүүлэв. Дараа нь Векслер энэ төрлийн хурдасгуурыг синхрофазотрон гэж нэрлэсэн. Хэрэв бид синхроциклотроныг анх фазотрон гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд синхротронтой хослуулан синхрофазотроныг олж авдаг гэж үзвэл нэр нь тодорхой болно. Үүнд хяналтын соронзон орны өөрчлөлтийн үр дүнд бөөмс синхротрон шиг цагираг хэлбэрээр хөдөлж, хурдатгал нь синхроциклотрон шиг цаг хугацааны явцад давтамж нь өөрчлөгддөг өндөр давтамжийн цахилгаан орон үүсгэдэг. Энэ нь синхроциклотронтой харьцуулахад түргэвчилсэн протонуудын энергийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Синхрофазотрон дахь протонууд нь шугаман хурдасгуур - инжектороор урьдчилан хурдасдаг. Үндсэн камерт оруулсан хэсгүүд нь соронзон орны нөлөөн дор эргэлдэж эхэлдэг. Энэ горимыг бетатрон гэж нэрлэдэг. Дараа нь өндөр давтамжийн хурдасгах хүчдэлийг хоёр диаметрийн эсрэг шулуун цоорхойд байрлуулсан электродууд дээр асаана.

Автофазын зарчимд суурилсан бүх гурван төрлийн хурдасгуурын дотроос синхрофазотрон нь техникийн хувьд хамгийн төвөгтэй бөгөөд дараа нь олон хүн үүнийг бий болгох боломжтой гэдэгт эргэлздэг. Гэвч бүх зүйл бүтнэ гэдэгт итгэлтэй байсан Лейпунский санаагаа хэрэгжүүлэхээр зоригтой хөдөлсөн.

1947 онд Обнинское станцын (одоогийн Обнинск хот) ойролцоох "Б" лабораторид түүний удирдлаган дор тусгай хурдасгуурын бүлэг хурдасгуур боловсруулж эхлэв. Синхрофазотроны анхны онолчид Ю.А. Крутков, О.Д. Казачковский болон Л.Л. Сабсович. 1948 оны 2-р сард хурдасгуурын тухай хаалттай бага хурал болж, сайд нараас гадна А.Л. Минтс, тэр үед аль хэдийн радио инженерийн чиглэлээр алдартай мэргэжилтэн, Ленинградын Электросила, трансформаторын үйлдвэрийн ерөнхий инженерүүд. Тэд бүгд Лейпунскийн санал болгосон хурдасгуурыг хийж болно гэж мэдэгдэв. Онолын анхны үр дүнг урамшуулж, тэргүүлэх үйлдвэрүүдийн инженерүүдийн дэмжлэг нь 1.3-1.5 ГВ протоны энерги бүхий том хурдасгуурын тусгай техникийн төсөл дээр ажиллаж, Лейпунскийн санаа зөв болохыг баталсан туршилтын ажлыг эхлүүлэх боломжтой болсон. 1948 оны 12-р сар гэхэд хурдасгуурын техникийн загвар бэлэн болсон бөгөөд 1949 оны 3-р сар гэхэд Лейпунский 10 ГеВ-ын синхрофазотроны урьдчилсан загварыг танилцуулах ёстой байв.

Гэнэт 1949 онд ажлын дундуур засгийн газар синхрофазотрон дээрх ажлыг Лебедевийн физикийн хүрээлэнд шилжүүлэхээр шийджээ. Юуны төлөө? Яагаад? Эцсийн эцэст, FIAN аль хэдийн 1 GeV синхротрон бүтээж байна! Тиймээ, 1.5 ГэВ-ын синхротрон, 1 ГэВ-ын синхротрон гэсэн хоёр төсөл хоёулаа хэт өндөр өртөгтэй байсан тул хэрэгжих боломжийн талаар асуулт гарч ирсэн. Энэ нь тус улсын тэргүүлэх физикчид цугларсан FIAN-д болсон тусгай уулзалтуудын нэгээр эцэслэн шийдэгджээ. Тэд электрон хурдатгалыг төдийлөн сонирхдоггүйн улмаас 1 ГэВ-ын синхротрон бүтээх шаардлагагүй гэж үзсэн. Энэ албан тушаалын гол өрсөлдөгч нь М.А. Марков. Түүний гол аргумент нь аль хэдийн сайн судлагдсан цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг ашиглан протон ба цөмийн хүчийг хоёуланг нь судлах нь илүү үр дүнтэй гэсэн байв. Гэсэн хэдий ч тэрээр өөрийн үзэл бодлыг хамгаалж чадаагүй тул эерэг шийдвэр нь Лейпунскийн төслийг дэмжсэн юм.

Дубнад 10 ГэВ-ын синхрофазотрон ийм харагдаж байна

Хамгийн том хурдасгуур барих Векслерийн нандин мөрөөдөл нурж байв. Одоогийн нөхцөл байдлыг тэвчихийг хүсээгүй тэрээр С.И. Вавилова, Д.В. Скобельцина 1.5 ГэВ-ын синхрофазотрон барихаас татгалзаж, өмнө нь А.И. Лейпунский. 1948 оны 4-р сард Калифорнийн их сургуульд 6-7 ГеВ-ын синхрофазотроны төслийн талаар мэдэгдэж, тэд АНУ-аас түрүүлж түрүүлэхийг хүсч байсан тул засгийн газар энэ саналыг хүлээн авсан.

1949 оны 5-р сарын 2-ны өдөр ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн тогтоолоор өмнө нь синхротроноор хуваарилагдсан нутаг дэвсгэрт 7-10 ГВ-ын энерги бүхий синхрофазотрон байгуулах тухай тогтоол гарсан. Энэ сэдвийг Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнд шилжүүлж, шинжлэх ухаан, техникийн захирлаар В.И. Векслер, хэдийгээр Лейпунский нэлээд сайн ажиллаж байсан.

Үүнийг нэгдүгээрт, Векслерийг автомат фазын зарчмын зохиогч гэж үздэг байсан бөгөөд орчин үеийн хүмүүсийн дурсамжаас үзэхэд Л.П. түүнд маш таатай хандсантай холбон тайлбарлаж болно. Берия. Хоёрдугаарт, С.И.Вавилов тэр үед FIAN-ийн захирал төдийгүй ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн ерөнхийлөгч байсан. Лейпунскийд Векслерийн орлогч болох санал тавьсан боловч тэрээр татгалзаж, ирээдүйд синхрофазотрон бүтээх ажилд оролцоогүй. Орлогч Лейпунскийн хэлснээр О.Д. Казачковский "Нэг үүрэнд хоёр баавгай таарахгүй нь тодорхой байсан." Үүний дараа A.I. Лейпунский болон О.Д. Казачковский реакторын тэргүүлэх мэргэжилтэн болж, 1960 онд Лениний шагнал хүртжээ.

Тогтоолд хурдасгуурыг боловсруулахад оролцсон ажилчдыг Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнгийн "Б" лабораторийн ажилд шилжүүлэх, холбогдох тоног төхөөрөмжийг шилжүүлэх тухай заалт орсон. Мөн хэлэх зүйл байсан: "В" лабораторийн хурдасгуурын ажлыг тухайн үед загвар, үндсэн шийдвэрүүдийн үндэслэлийн шатанд хүргэсэн.

Лейпунскийтэй ажиллахад хялбар бөгөөд сонирхолтой байсан тул FIAN руу шилжихэд хүн бүр тийм ч таатай байгаагүй: тэр зөвхөн шинжлэх ухааны шилдэг удирдагч төдийгүй гайхалтай хүн байсан. Гэсэн хэдий ч шилжүүлэхээс татгалзах нь бараг боломжгүй байсан: тэр хүнд хэцүү үед татгалзсан нь шүүх хурал, хуарангаар заналхийлж байв.

"Б" лабораториос шилжсэн бүлэгт инженер Леонид Петрович Зиновьев багтжээ. Тэрээр хурдасгуурын бүлгийн бусад гишүүдийн нэгэн адил Лейпунскийн лабораторид эхлээд ирээдүйн хурдасгуурын загварт шаардлагатай бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг, ялангуяа инжекторыг тэжээхэд ионы эх үүсвэр ба өндөр хүчдэлийн импульсийн хэлхээг боловсруулахаар ажилласан. Лейпунский тэр даруй чадварлаг, бүтээлч инженерийн анхаарлыг татав. Түүний зааврын дагуу Зиновьев протоны хурдатгалын бүх үйл явцыг дуурайж болох туршилтын суурилуулалтыг бий болгоход анх удаа оролцсон. Синхрофазотроны санааг амьдралд хэрэгжүүлэх анхдагчдын нэг болсон Зиновьев түүнийг бүтээх, сайжруулах бүх үе шатыг туулсан цорын ганц хүн болно гэж хэн ч төсөөлөөгүй. Тэр зүгээр л өнгөрөх биш, харин тэднийг удирдан чиглүүлэх болно.

“В” лабораторид олж авсан онолын болон туршилтын үр дүнг Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнд 10 ГВ-ын синхрофазотрон зохион бүтээхэд ашигласан. Гэсэн хэдий ч хурдасгуурын энергийг энэ утгад хүргэх нь ихээхэн өөрчлөлтийг шаарддаг. Тухайн үед дэлхий даяар ийм том байгууламж барих туршлага байхгүй байсан нь түүнийг бий болгоход тулгарч буй бэрхшээлийг ихээхэн хүндрүүлсэн.

Онолчдын удирдлаган дор М.С. Рабинович болон А.А. FIAN дахь Коломенский техникийн төслийн физик үндэслэлийг хийсэн. Синхрофазотроны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ШУА-ийн Москвагийн Радиотехникийн хүрээлэн, Ленинградын эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн захирлуудын удирдлаган дор А.Л. Mints болон E.G. Шумуул.

Шаардлагатай туршлагыг олж авахын тулд бид 180 МэВ энерги бүхий синхрофазотроны загварыг бүтээхээр шийдсэн. Энэ нь Лебедевийн физикийн хүрээлэнгийн нутаг дэвсгэрт тусгай байранд байрладаг байсан бөгөөд нууцын улмаас 2-р агуулах гэж нэрлэгддэг байсан. 1951 оны эхээр Векслер загвар дээрх бүх ажлыг даатгаж, тоног төхөөрөмж суурилуулах, тохируулга хийх зэрэг ажлыг даалгасан. болон түүний цогц хөөргөх, Зиновьев.

Фиановын загвар нь тийм ч бага байсангүй - 4 метр диаметртэй соронз нь 290 тонн жинтэй байв. Дараа нь Зиновьев анхны тооцооны дагуу загварыг угсарч, эхлүүлэх гэж оролдоход эхлээд юу ч бүтсэнгүй гэж дурсав. Загвар гаргахаас өмнө урьдчилан тооцоолоогүй олон техникийн бэрхшээлийг даван туулах шаардлагатай байв. Энэ нь 1953 онд болоход Векслер: "Тийм л дээ! Иванковскийн синхрофазотрон ажиллах болно!" Бид Калинин мужид 1951 онд баригдаж эхэлсэн 10 ГеВ-ын том синхрофазотроны тухай ярьж байсан. Барилга угсралтын ажлыг TDS-533 код нэртэй байгууллага (533 тоот Барилгын Техникийн Газар) гүйцэтгэсэн.

Загвар худалдаанд гарахын өмнөхөн Америкийн нэгэн сэтгүүлд хатуу фокус гэж нэрлэгддэг хурдасгуурын соронзон системийн шинэ загварын тухай мессеж гэнэт гарч ирэв. Энэ нь эсрэг чиглэлтэй соронзон орны градиент бүхий ээлжлэн хэсгүүдийн багц хэлбэрээр хийгддэг. Энэ нь хурдасгасан хэсгүүдийн хэлбэлзлийн далайцыг мэдэгдэхүйц бууруулж, улмаар вакуум камерын хөндлөн огтлолыг мэдэгдэхүйц багасгах боломжийг олгодог. Үүний үр дүнд соронз барихад ашигласан төмрийг их хэмжээгээр хэмнэдэг. Жишээлбэл, Женевийн 30 ГэВ хурдасгуур нь хатуу төвлөрөлд суурилсан бөгөөд Дубна синхрофазотроноос 3 дахин их энергитэй, 3 дахин их тойрогтой, соронз нь арав дахин хөнгөн байдаг.

Хатуу фокустай соронзны загварыг Америкийн эрдэмтэд Курант, Ливингстон, Снайдер нар 1952 онд санал болгож, боловсруулсан. Тэднээс хэдэн жилийн өмнө Кристофилос яг ийм санаа гаргасан боловч нийтлээгүй.

Зиновьев тэр даруй америкчуудын нээлтэд талархаж, Дубна синхрофазотроныг дахин зохион бүтээхийг санал болгов. Гэхдээ энэ нь цаг хугацаа золиослох хэрэгтэй болно. Дараа нь Векслер "Үгүй ээ, ядаж нэг өдөр ч гэсэн бид америкчуудаас түрүүлэх ёстой." Магадгүй, Хүйтэн дайны үед "хүн дундах морь солигддоггүй" гэсэн зөв байсан байх. Тэд өмнө нь боловсруулсан төслийн дагуу том хурдасгуурыг үргэлжлүүлэн барьжээ. 1953 онд баригдаж буй синхрофазотроны үндсэн дээр ЗХУ-ын ШУА-ийн Электрофизикийн лаборатори (EFLAN) байгуулагдсан. Түүний захирлаар В.И. Векслер.

1956 онд INP болон EFLAN нь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн (JINR) үндэс суурийг тавьсан юм. Түүний байршлыг Дубна хот гэж нэрлэдэг. Тэр үед синхроциклотрон дахь протоны энерги 680 МэВ байсан бөгөөд синхрофазотроны барилгын ажил дуусч байв. JINR байгуулагдсан эхний өдрүүдээс эхлэн синхрофазотрон барилгын загварчлагдсан зураг (В.П. Бочкарев) түүний албан ёсны бэлэг тэмдэг болжээ.

Энэхүү загвар нь 10 ГэВ хурдасгуурын хэд хэдэн асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалсан боловч хэмжээ нь их хэмжээгээр ялгаатай байсан тул олон зангилааны загварт ихээхэн өөрчлөлт орсон. Синхрофазотрон цахилгаан соронзонгийн дундаж диаметр нь 60 метр, жин нь 36 мянган тонн байсан (түүний параметрийн дагуу энэ нь Гиннесийн амжилтын номонд хэвээр байна). Бүхэл бүтэн цогц инженерийн шинэ асуудлууд гарч ирсэн бөгөөд баг үүнийг амжилттай шийдсэн.

Эцэст нь хурдасгуурыг иж бүрэн эхлүүлэхэд бүх зүйл бэлэн болсон. Векслерийн тушаалаар Л.П. Зиновьев. 1956 оны 12-р сарын сүүлээр ажил эхэлсэн, нөхцөл байдал хурцадмал байсан тул Владимир Иосифович өөрийгөө болон ажилчдаа өршөөгөөгүй. Бид ихэвчлэн суурилуулалтын асар том хяналтын өрөөнд хүүхдийн ор дээр хондог байсан. А.А-ийн дурсамжийн дагуу. Коломенский, Векслер тэр үед шавхагдашгүй эрчим хүчнийхээ ихэнхийг гадны байгууллагаас тусламж авах, Зиновьевоос ирсэн ухаалаг саналуудыг хэрэгжүүлэхэд зарцуулсан. Аварга хурдасгуурыг хөөргөхөд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэсэн туршилтын зөн совингоо Векслер өндрөөр үнэлжээ.

Удаан хугацааны турш тэд бетатрон горимыг авч чадаагүй бөгөөд үүнгүйгээр хөөргөх боломжгүй юм. Зиновьев чухал мөчид синхрофазотрон руу амьсгалахын тулд юу хийх ёстойг ойлгов. Хоёр долоо хоногийн турш бэлтгэсэн туршилт эцэст нь амжилттай болж, хүн бүрийг баярлуулсан. 1957 оны 4-р сарын 11-ний өдөр Правда сонин дэлхий даяар мэдээлснээр Дубна синхрофазотрон 1957 оны 3-р сарын 15-нд ажиллаж эхэлсэн (В.И. Векслерийн нийтлэл). Энэ мэдээ хөөргөх өдрөөс эхлэн аажмаар нэмэгддэг хурдасгуурын энерги Беркли дэх тэр үеийн Америкийн тэргүүлэгч синхрофазотроны 6.3 ГэВ-ээс хэтэрсэн үед л гарсан нь сонирхолтой юм. "8.3 тэрбум электрон вольт байна!" - ЗХУ-д рекорд хурдасгагч бий болсон гэж сонинд мэдээлэв. Векслерийн нандин мөрөөдөл биеллээ!

Дөрөвдүгээр сарын 16-нд протоны энерги нь 10 ГэВ-ийн дизайны хэмжээнд хүрсэн боловч хэд хэдэн шийдэгдээгүй техникийн асуудал байсаар байсан тул хурдасгуур хэдхэн сарын дараа ашиглалтад орсон. Гэсэн хэдий ч гол зүйл бидний ард байсан - синхрофазотрон ажиллаж эхлэв.

Векслер 1957 оны 5-р сард нэгдсэн хүрээлэнгийн Эрдмийн зөвлөлийн хоёрдугаар хуралдаан дээр энэ тухай мэдээлэв. Үүний зэрэгцээ тус хүрээлэнгийн захирал Д.И. Блохинцев хэлэхдээ, нэгдүгээрт, синхрофазотрон загварыг нэг жил хагасын хугацаанд бүтээсэн бол Америкт хоёр жил орчим хугацаа зарцуулсан. Хоёрдугаарт, синхрофазотрон өөрөө гурван сарын дараа хуваарийн дагуу ашиглалтад орсон боловч эхэндээ энэ нь бодитой бус мэт санагдаж байв. Энэ нь Дубнад дэлхий даяар анхны алдар нэрийг авчирсан синхрофазотроныг хөөргөх явдал байв.

Тус хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний зөвлөлийн гуравдугаар хуралдаанд Шинжлэх ухааны академийн корреспондент гишүүн В.П. Желепов "Зиновьев бол бүх талаараа стартапын амин сүнс байсан бөгөөд энэ ажилд асар их эрч хүч, хүчин чармайлт, тухайлбал машиныг тохируулах явцад бүтээлч хүчин чармайлт гаргасан" гэж тэмдэглэв. A D.I. Блохинцев нэмж хэлэхдээ "Зиновьев үнэндээ нарийн төвөгтэй тохируулгын асар их хөдөлмөрийг үүрч байсан."

Синхрофазотроныг бүтээхэд олон мянган хүн оролцсон боловч Леонид Петрович Зиновьев үүнд онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн. Векслер бичжээ: "Синхрофазотроныг хөөргөх амжилт, түүн дээр өргөн хүрээний бие бялдрын ажлыг эхлүүлэх боломж нь эдгээр ажилд Л.П.-ийн оролцоотой ихээхэн холбоотой юм. Зиновьев."

Зиновьев хурдасгуур ажиллуулсны дараа FIAN-д буцаж очихоор төлөвлөжээ. Гэсэн хэдий ч Векслер синхрофазотроны удирдлагыг өөр хэнд ч даатгаж болохгүй гэж үзээд үлдэхийг гуйв. Зиновьев зөвшөөрч, гуч гаруй жилийн турш хурдасгуурын ажлыг удирдаж байсан. Түүний удирдлаган дор, шууд оролцоотойгоор хурдасгуурыг байнга сайжруулж байв. Зиновьев синхрофазотронд дуртай байсан бөгөөд энэ төмрийн аварга хүний амьсгалыг маш нарийн мэдэрсэн. Түүний хэлснээр хурдасгуурт нь гар хүрээгүй, зорилгыг нь мэдэхгүй өчүүхэн хэсэг ч байсангүй.

1957 оны 10-р сард Курчатовын хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний зөвлөлийн өргөтгөсөн хурлаар Игорь Васильевич өөрөө удирдаж, синхрофазотроныг бүтээхэд оролцсон янз бүрийн байгууллагын арван долоон хүнийг ЗХУ-ын хамгийн нэр хүндтэй Лениний шагналд нэр дэвшүүлэв. цаг. Гэхдээ болзолын дагуу шагналтнуудын тоо арван хоёр хүнээс хэтрэхгүй байв. 1959 оны 4-р сард уг шагналыг JINR High Energy Laboratory-ийн захирал В.И. Векслер, ижил лабораторийн хэлтсийн дарга Л.П. Зиновьев, ССРИ Назирлэр Совета янындакы Атомын Энергиясыны истифадэ едилмэси баш идарэсинин муавини Д.В. Ефремов, Ленинградын эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн захирал Е.Г. Комар ба түүний хамтран зүтгэгчид Н.А.Моносзон, А.М. Столов, ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн Москвагийн Радио инженерийн хүрээлэнгийн захирал А.Л. Mints, ижил хүрээлэнгийн ажилтнууд Ф.А. Водопьянов, С.М. Рубчинский, FIAN-ийн ажилтнууд А.А. Коломенский, В.А. Петухов, М.С. Рабинович. Векслер, Зиновьев нар Дубна хотын хүндэт иргэн болов.

Синхрофазотрон нь дөчин таван жилийн турш үйлчилгээнд байсан. Энэ хугацаанд үүн дээр хэд хэдэн нээлт хийсэн. 1960 онд синхрофазотроны загварыг электрон хурдасгуур болгон хувиргасан бөгөөд энэ нь Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнд одоог хүртэл ажиллаж байна.

эх сурвалжууд

Уран зохиол:
Коломенский А.А., Лебедев А.Н. Циклийн хурдасгуурын онол. - М., 1962.
Комар E. G. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн хурдасгуурууд. - М., 1964.
Livingood J. Циклийн хурдасгуурын үйл ажиллагааны зарчим - М., 1963.
Оганесян Ю.Циклотрон хэрхэн үүссэн тухай / Шинжлэх ухаан ба амьдрал, 1980 No 4, х. 73.
Хилл Р. Бөөмийн мөрөөр - М., 1963.

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

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

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

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

http://www.larisa-zinovyeva.com

Би бусад тохиргооны талаар танд сануулах болно: жишээлбэл, энэ нь ямар харагддаг. Юу гэдгийг бас санаарай. Эсвэл та мэдэхгүй байж магадгүй юм уу? эсвэл юу вэ Өгүүллийн эх хувийг вэбсайт дээр байрлуулсан InfoGlaz.rfЭнэ хуулбарыг хийсэн нийтлэлийн холбоос -

1957 онд ЗХУ хэд хэдэн чиглэлээр шинжлэх ухаан, техникийн нээлт хийсэн: дэлхийн хиймэл дагуулыг амжилттай хөөргөсөн бөгөөд энэ үйл явдлаас хэдхэн сарын өмнө синхрофазотрон Дубнад ажиллаж эхэлсэн. Энэ нь юу вэ, яагаад ийм суурилуулалт хэрэгтэй вэ? Энэ асуудал тухайн үеийн ЗХУ-ын иргэд төдийгүй дэлхий нийтийг түгшээж байв. Мэдээжийн хэрэг, шинжлэх ухааны хүрээнийхэн үүнийг юу болохыг ойлгосон боловч жирийн иргэд энэ үгийг сонсоод эргэлзэж байв. Өнөөдөр ч гэсэн ихэнх хүмүүс энэ үгийг нэгээс олон удаа сонссон ч синхрофазотроны мөн чанар, зарчмыг ойлгодоггүй. Энэ төхөөрөмж юу болох, юунд ашиглагдаж байсныг олж мэдье.

Синхрофазотроныг юунд ашигладаг вэ?

Энэхүү суурилуулалтыг бичил ертөнцийг судлах, энгийн бөөмсийн бүтэц, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн хуулиудыг ойлгох зорилгоор бүтээжээ. Мэдлэгийн арга нь өөрөө маш энгийн байсан: бөөмсийг эвдэж, дотор нь юу байгааг хараарай. Гэсэн хэдий ч та протоныг хэрхэн эвдэж чадах вэ? Энэ зорилгоор бөөмсийг хурдасгаж, бай руу цохих синхрофазотрон бүтээгдсэн. Сүүлийнх нь хөдөлгөөнгүй байж болох ч орчин үеийн том адрон коллайдер (энэ нь хуучин сайн синхрофазотроны сайжруулсан хувилбар) дээр бай хөдөлж байна. Тэнд протоны цацрагууд бие бие рүүгээ асар хурдтайгаар хөдөлж, бие биенээ цохино.

Энэхүү суурилуулалт нь шинжлэх ухааны нээлт хийх, баяжуулсан уранаас илүү үр ашигтай, байгаль орчинд хор хөнөөл багатай хямд эх үүсвэрээс атомын эрчим хүч үйлдвэрлэх шинэ элемент, аргыг нээх боломжийг олгоно гэж үзэж байсан.

Цэргийн зорилго

Мэдээжийн хэрэг, цэргийн зорилготой байсан. Атомын энергийг энхийн зорилгоор бий болгох нь гэнэн хүмүүст зүгээр л шалтаг. Синхрофазотроны төслийг "Маш нууц" гэж ангилсан нь дэмий хоосон биш юм, учир нь энэхүү хурдасгуурын бүтээн байгуулалт нь шинэ атомын бөмбөг бүтээх төслийн хүрээнд хийгдсэн юм. Үүний тусламжтайгаар тэд бөмбөг тооцоолох, бүтээхэд шаардлагатай цөмийн хүчний сайжруулсан онолыг олж авахыг хүсчээ. Үнэн бол бүх зүйл илүү төвөгтэй болж хувирсан бөгөөд өнөөдрийг хүртэл энэ онол байхгүй байна.

Энгийн үгээр синхрофазотрон гэж юу вэ?

Дүгнэж хэлэхэд, энэхүү суурилуулалт нь энгийн бөөмс, ялангуяа протоныг хурдасгагч юм. Синхрофазотрон нь дотор нь вакуум бүхий соронзон бус гогцоотой хоолой, мөн хүчирхэг цахилгаан соронзоноос бүрдэнэ. Үүний зэрэгцээ соронзууд асч, вакуум хоолойн доторх цэнэгтэй хэсгүүдийг чиглүүлдэг. Тэд хурдасгуурын тусламжтайгаар хамгийн дээд хурдтай болоход тусгай бай руу илгээгддэг. Протонууд түүнийг цохиж, байг өөрөө эвдэж, өөрсдийгөө эвддэг. Хагархай хэсгүүд нь янз бүрийн чиглэлд нисч, бөмбөлөгний камерт ул мөр үлдээдэг. Эдгээр ул мөрийг ашиглан хэсэг эрдэмтэд тэдний мөн чанарыг шинжилдэг.

Өмнө нь ийм байсан ч орчин үеийн суурилуулалтууд (Том Адрон Коллайдер гэх мэт) протоны хэсгүүдийн талаар илүү их мэдээлэл өгдөг бөмбөлөг камерын оронд илүү орчин үеийн детекторуудыг ашигладаг.

Суурилуулалт нь өөрөө нэлээд төвөгтэй бөгөөд өндөр технологи юм. Синхрофазотрон нь орчин үеийн Том адрон коллайдерын "алс холын хамаатан" гэж хэлж болно. Үнэн хэрэгтээ үүнийг микроскопын аналог гэж нэрлэж болно. Эдгээр хоёр төхөөрөмж нь бичил ертөнцийг судлахад зориулагдсан боловч судалгааны зарчим нь өөр юм.

Төхөөрөмжийн талаар дэлгэрэнгүй

Тиймээс бид синхрофазотрон гэж юу болохыг, мөн энд бөөмс асар их хурдтайгаар хурдасдагийг аль хэдийн мэддэг болсон. Эндээс харахад протонуудыг асар их хурдаар хурдасгахын тулд хэдэн зуун тэрбум вольтын потенциалын зөрүүг бий болгох шаардлагатай байна. Харамсалтай нь хүн төрөлхтөн үүнийг хийх боломжгүй тул бөөмсийг аажмаар хурдасгах санааг гаргаж ирэв.

Суурилуулалтын явцад бөөмс нь тойрог хэлбэрээр хөдөлж, эргэлт бүрт эрчим хүчээр тэжээгдэж, хурдатгал авдаг. Хэдийгээр ийм цэнэглэлт нь бага боловч олон сая эргэлтийн дараа та шаардлагатай энергийг олж авах боломжтой.

Синхрофазотроны ажиллагаа яг энэ зарчим дээр суурилдаг. Жижиг утгууд хүртэл хурдассан элементийн хэсгүүд нь соронзон байрладаг хонгилд ордог. Тэд цагирагт перпендикуляр соронзон орон үүсгэдэг. Олон хүмүүс эдгээр соронз нь бөөмсийг хурдасгадаг гэж андуурдаг боловч үнэндээ тийм биш юм. Тэд зөвхөн замаа өөрчилдөг бөгөөд тэднийг тойрог хэлбэрээр хөдөлгөхөд хүргэдэг, гэхдээ тэднийг хурдасгахгүй. Хурдатгал нь өөрөө тодорхой хурдатгалын интервалд тохиолддог.

Бөөмийн хурдатгал

Ийм хурдатгалын хугацаа нь өндөр давтамжтайгаар хүчдэлийг ашигладаг конденсатор юм. Дашрамд хэлэхэд энэ нь уг суурилуулалтын бүхэл бүтэн үйл ажиллагааны үндэс суурь юм. Энэ конденсатор дахь хүчдэл тэг байх үед протоны туяа энэ конденсатор руу нисдэг. Бөөмүүд конденсатороор дамжин өнгөрөхөд хүчдэл нь нэмэгдэх хугацаатай байдаг бөгөөд энэ нь бөөмсийг хурдасгадаг. Дараагийн тойрог дээр энэ нь давтагдана, учир нь хувьсах хүчдэлийн давтамж нь цагирагны эргэн тойронд бөөмийн эргэлтийн давтамжтай тэнцүү байхаар тусгайлан сонгогддог. Үүний үр дүнд протонууд синхрон болон фазаар хурдасдаг. Тиймээс нэр нь - синхрофазотрон.

Дашрамд хэлэхэд энэ хурдатгалын арга нь тодорхой үр дүнтэй нөлөө үзүүлдэг. Хэрэв гэнэт протоны туяа шаардлагатай хурдаас хурдан нисдэг бол сөрөг хүчдэлийн утгаараа хурдатгалын завсар руу нисдэг тул бага зэрэг удааширдаг. Хэрэв хөдөлгөөний хурд бага байвал үр нөлөө нь эсрэгээрээ байх болно: бөөмс нь хурдатгал авч, протоны үндсэн багцыг гүйцээнэ. Үүний үр дүнд бөөмсийн нягт, нягт туяа ижил хурдтайгаар хөдөлдөг.

Асуудлууд

Хамгийн тохиромжтой нь бөөмсийг хамгийн дээд хурдаар хурдасгах ёстой. Хэрэв протонууд тойрог бүр дээр илүү хурдан хөдөлж байвал яагаад тэдгээрийг хамгийн дээд хурдаар хурдасгаж болохгүй гэж? Үүнд хэд хэдэн шалтгаан бий.

Нэгдүгээрт, эрчим хүчний өсөлт нь бөөмсийн массын өсөлтийг хэлнэ. Харамсалтай нь харьцангуйн хуулиуд нь аливаа элементийг гэрлийн хурдаас дээш хурдасгах боломжийг олгодоггүй. Синхрофазотрон дахь протоны хурд нь гэрлийн хурдад бараг хүрдэг бөгөөд энэ нь тэдний массыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Үүний үр дүнд тэдгээрийг радиусын тойрог замд байлгахад хэцүү болдог. Соронзон орон дахь бөөмсийн хөдөлгөөний радиус нь масстай урвуу пропорциональ, талбайн хүчтэй шууд пропорциональ байдгийг сургуулийн үеэс мэддэг болсон. Мөн бөөмсийн масс нэмэгдэж байгаа тул радиусыг нэмэгдүүлж, соронзон орныг илүү хүчтэй болгох шаардлагатай. Технологи нь өнөөдрийг хүртэл хязгаарлагдмал байгаа тул эдгээр нөхцөл байдал нь судалгааны нөхцлийг хэрэгжүүлэхэд хязгаарлалт үүсгэдэг. Одоогоор хэд хэдэн теслагаас өндөр индукц бүхий талбар үүсгэх боломжгүй байна. Тийм ч учраас тэд маш урт хонгил хийдэг, учир нь том радиустай хүнд бөөмсийг асар хурдтайгаар соронзон орон дотор байлгаж чаддаг.

Хоёрдахь асуудал бол тойрог дахь хурдатгалтай хөдөлгөөн юм. Тодорхой хурдтай хөдөлж буй цэнэг нь энерги ялгаруулдаг, өөрөөр хэлбэл түүнийг алддаг гэдгийг мэддэг. Үүний үр дүнд бөөмс хурдатгалын явцад тодорхой хэмжээний энерги алддаг бөгөөд хурд нь өндөр байх тусам илүү их энерги зарцуулдаг. Хэзээ нэгэн цагт хурдатгалын хэсэгт хүлээн авсан энерги болон нэг эргэлтэнд ижил хэмжээний энерги алдагдах хооронд тэнцвэр үүснэ.

Синхрофазотрон дээр хийсэн судалгаа

Одоо бид синхрофазотроны үйл ажиллагааны үндсэн зарчим юу болохыг ойлгож байна. Энэ нь хэд хэдэн судалгаа, нээлт хийх боломжийг олгосон. Ялангуяа эрдэмтэд түргэвчилсэн дейтероны шинж чанар, цөмийн квант бүтцийн зан байдал, хүнд ионуудын зорилтот харилцан үйлчлэлийг судалж, уран-238-ыг дахин боловсруулах технологийг боловсруулж чадсан.

Туршилтын үр дүнг хэрэглэх

Эдгээр чиглэлээр олж авсан үр дүнг өнөөдөр сансрын хөлөг бүтээх, атомын цахилгаан станцын зураг төсөл боловсруулах, түүнчлэн тусгай тоног төхөөрөмж, робот техникийг боловсруулахад ашиглаж байна. Энэ бүхнээс үзэхэд синхрофазотрон бол шинжлэх ухаанд оруулсан хувь нэмрийг хэт үнэлэхэд хэцүү төхөөрөмж юм.

Дүгнэлт

50 жилийн турш ийм суурилуулалт нь шинжлэх ухааны ашиг тусын тулд үйлчилж, дэлхий даяар эрдэмтэд идэвхтэй ашиглаж байна. Өмнө нь бүтээгдсэн синхрофазотрон ба түүнтэй төстэй суурилуулалтууд (тэдгээрийг зөвхөн ЗХУ-д бүтээгээгүй) нь хувьслын гинжин хэлхээний зөвхөн нэг холбоос юм. Өнөөдөр илүү дэвшилтэт төхөөрөмжүүд гарч ирж байна - асар их энергитэй нуклотронууд.

Эдгээр төхөөрөмжүүдийн хамгийн дэвшилтэт төхөөрөмжүүдийн нэг нь Том Адрон Коллайдер юм. Синхрофазотроны үйлдлээс ялгаатай нь энэ нь эсрэг чиглэлд бөөмсийн хоёр цацрагийг мөргөлдүүлдэг бөгөөд үүний үр дүнд мөргөлдөөнөөс ялгарах энерги нь синхрофазотрон дахь энергиэс хэд дахин их байдаг. Энэ нь энгийн бөөмсийг илүү нарийвчлалтай судлах боломжийг нээж өгдөг.

Магадгүй одоо та синхрофазотрон гэж юу болох, яагаад хэрэгтэй байгааг ойлгох хэрэгтэй. Энэхүү суурилуулалт нь бидэнд хэд хэдэн нээлт хийх боломжийг олгосон. Өнөөдөр энэ нь электрон хурдасгуур болж хувирсан бөгөөд одоо Лебедевийн физикийн хүрээлэнд ажиллаж байна.

ЗХУ-д технологи хурдацтай хөгжиж байв. Дэлхий нийт ажигласан анхны хиймэл дагуул хөөргөж байгааг хар л даа. Тэр жил буюу 1957 онд синхрофазотрон ЗХУ-д ажиллаж эхэлснийг цөөхөн хүн мэддэг (өөрөөр хэлбэл энэ нь зүгээр л дуусч, ашиглалтад ороогүй, харин эхлүүлсэн). Энэ үг нь энгийн тоосонцорыг хурдасгах суурилуулалт гэсэн үг юм. Өнөөдөр бараг бүх хүн Том адрон коллайдерын талаар сонссон - энэ нь энэ нийтлэлд тайлбарласан төхөөрөмжийн шинэ, сайжруулсан хувилбар юм.

Энэ юу вэ - синхрофазотрон? Энэ юунд зориулагдсан бэ?

Энэхүү суурилуулалт нь энгийн тоосонцор (протон) -ын том хурдасгагч бөгөөд бичил ертөнцийг илүү гүнзгий судлах, мөн эдгээр ижил хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийг хийх боломжийг олгодог. Сурах арга нь маш энгийн: протонуудыг жижиг хэсгүүдэд хувааж, дотор нь юу байгааг хараарай. Энэ бүхэн энгийн сонсогдож байгаа ч протоныг эвдэх нь маш хэцүү ажил бөгөөд ийм асар том байгууламж барих шаардлагатай байв. Энд тусгай хонгилоор бөөмсийг асар их хурдтайгаар хурдасгаж, дараа нь бай руу илгээдэг. Тэд цохиход тэд жижиг хэсгүүдэд тараагдана. Синхрофазотроны хамгийн ойрын "хамтран ажиллагсад" болох Том адрон коллайдер нь ойролцоогоор ижил зарчмаар ажилладаг бөгөөд зөвхөн тэнд бөөмсүүд эсрэг чиглэлд хурдасч, зогсож буй байг онохгүй, харин хоорондоо мөргөлддөг.

Энэ бол синхрофазотрон гэдгийг одоо та бага зэрэг ойлгож байна. Энэхүү суурилуулалт нь бичил ертөнцийн судалгааны салбарт шинжлэх ухааны нээлт хийх боломжтой болно гэж үзэж байсан. Энэ нь эргээд шинэ элементүүд болон хямд эрчим хүчний эх үүсвэр олж авах арга замыг нээх боломжийг олгоно. Хамгийн тохиромжтой нь тэд үр ашгийн хувьд давуу, нэгэн зэрэг хор хөнөөл багатай, дахин боловсруулахад хялбар элементүүдийг олж илрүүлэхийг хүссэн.

Цэргийн хэрэглээ

Энэхүү суурилуулалтыг шинжлэх ухаан, технологийн нээлт хийх зорилгоор бүтээсэн боловч түүний зорилго нь зөвхөн тайван бус байсан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил нь цэргийн зэвсгийн уралдаанаас ихээхэн өртэй. Синхрофазотроныг "Маш нууц" гэсэн гарчигтайгаар бүтээсэн бөгөөд түүний хөгжил, бүтээн байгуулалт нь атомын бөмбөг бүтээх ажлын хүрээнд хийгдсэн. Энэхүү төхөөрөмж нь цөмийн хүчний төгс онолыг бий болгох боломжтой гэж таамаглаж байсан ч бүх зүйл тийм ч хялбар биш болсон. Технологийн дэвшил асар их ахиц дэвшил гаргасан ч өнөөдрийг хүртэл энэ онол байхгүй байна.

энгийн үгээр?

Хэрэв бид нэгтгэн дүгнэж, ойлгомжтой хэлээр ярих юм бол? Синхрофазотрон нь протоныг өндөр хурдтайгаар хурдасгах төхөөрөмж юм. Дотор нь вакуум бүхий гогцоотой хоолой, протоныг санамсаргүй байдлаар хөдөлгөхөөс сэргийлдэг хүчирхэг цахилгаан соронзоноос бүрдэнэ. Протонууд хамгийн дээд хурддаа хүрэхэд урсгал нь тусгай зорилтот руу чиглэнэ. Үүнийг цохиход протонууд жижиг хэсгүүдэд тараагдана. Эрдэмтэд тусгай бөмбөлөг камерт нисдэг хэсгүүдийн ул мөрийг харж чаддаг бөгөөд эдгээр ул мөрөөс тэд бөөмсийн мөн чанарыг шинжилдэг.

Бөмбөлөгний камер нь протоны ул мөрийг авах зориулалттай бага зэрэг хуучирсан төхөөрөмж юм. Өнөөдөр ийм суурилуулалт нь илүү нарийвчлалтай радаруудыг ашигладаг бөгөөд энэ нь протоны хэсгүүдийн хөдөлгөөний талаар илүү их мэдээлэл өгдөг.

Синхрофазотроны энгийн зарчмыг үл харгалзан энэхүү суурилуулалт нь өөрөө өндөр технологи бөгөөд үүнийг бий болгох нь зөвхөн ЗХУ-д эзэмшсэн техникийн болон шинжлэх ухааны хөгжлийн хангалттай түвшинд л боломжтой юм. Аналогийг өгөхийн тулд энгийн микроскоп нь зорилго нь синхрофазотроны зорилготой давхцдаг төхөөрөмж юм. Хоёр төхөөрөмж хоёулаа бичил ертөнцийг судлах боломжийг олгодог бөгөөд зөвхөн сүүлийнх нь "илүү гүн ухах" боломжийг олгодог бөгөөд судалгааны өвөрмөц аргатай байдаг.

Дэлгэрэнгүй мэдээлэл

Төхөөрөмжийн ажиллагааг дээр дурдсан энгийн үгээр тайлбарлав. Мэдээжийн хэрэг, синхрофазотроны ажиллах зарчим нь илүү төвөгтэй байдаг. Баримт нь бөөмсийг өндөр хурд руу хурдасгахын тулд хэдэн зуун тэрбум вольтын боломжит зөрүүг хангах шаардлагатай. Энэ нь технологийн хөгжлийн өнөөгийн үе шатанд, тэр байтугай өмнөх үе шатанд ч боломжгүй юм.

Тиймээс бөөмсийг аажмаар хурдасгаж, тойрог хэлбэрээр удаан хугацаагаар жолоодохоор шийдсэн. Тойрог бүрт протонууд эрчим хүч авдаг. Олон сая хувьсгал хийсний үр дүнд шаардлагатай хурдыг олж авах боломжтой болсон бөгөөд үүний дараа тэдгээрийг зорилтот түвшинд илгээв.

Энэ нь яг л синхрофазотрон дээр хэрэглэгдэж байсан зарчим юм. Эхлээд тоосонцор хонгилоор бага хурдтайгаар хөдөлсөн. Тойрог бүрт тэд хурдатгалын интервалд орж, нэмэлт энерги авч, хурдаа нэмэгдүүлсэн. Эдгээр хурдатгалын хэсгүүд нь конденсаторууд бөгөөд тэдгээрийн ээлжит хүчдэлийн давтамж нь цагираг дамжин өнгөрөх протоны давтамжтай тэнцүү байна. Өөрөөр хэлбэл, бөөмс хурдатгалын хэсгийг сөрөг цэнэгээр цохиж, энэ үед хүчдэл огцом нэмэгдсэн нь тэдэнд хурдыг өгсөн. Хэрэв бөөмс хурдатгалын цэгийг эерэг цэнэгээр цохивол тэдний хөдөлгөөн удааширсан. Энэ нь эерэг шинж чанар юм, учир нь үүний ачаар протоны цацраг бүхэлдээ ижил хурдтай хөдөлдөг.

Энэ нь олон сая удаа давтагдсан бөгөөд бөөмс шаардлагатай хурдыг олж авмагц тусгай зорилтот газар руу илгээгдэж, унасан байна. Үүний дараа хэсэг эрдэмтэд бөөмийн мөргөлдөөний үр дүнг судалжээ. Синхрофазотрон ингэж ажилласан.

Соронзны үүрэг

Энэхүү асар том бөөмсийг хурдасгах машинд хүчирхэг цахилгаан соронзон ашиглаж байсан нь мэдэгдэж байна. Хүмүүс протоныг хурдасгахад ашигласан гэж андуурдаг боловч энэ нь тийм биш юм. Тусгай конденсаторуудын (хурдатгалын хэсгүүд) тусламжтайгаар бөөмсийг хурдасгасан бөгөөд соронз нь зөвхөн протоныг хатуу заасан траекторийн дагуу байлгадаг байв. Тэдгээргүйгээр энгийн бөөмсийн туяа тогтмол хөдөлгөөн хийх боломжгүй болно. Мөн цахилгаан соронзонгийн өндөр хүчийг өндөр хурдтай протоны масстай холбон тайлбарладаг.

Эрдэмтэд ямар асуудал тулгарсан бэ?

Энэхүү суурилуулалтыг бий болгоход тулгардаг гол бэрхшээлүүдийн нэг нь бөөмсийг хурдасгах явдал байв. Мэдээжийн хэрэг, тэднийг тойрог бүрт хурдасгаж болох боловч хурдлах тусам жин нь нэмэгддэг. Гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай (бидний мэдэж байгаагаар гэрлийн хурдаас илүү хурдан хөдөлж чадахгүй) тэдний масс асар их болж, тойрог замд байлгахад хэцүү болжээ. Соронзон орон дахь элементүүдийн хөдөлгөөний радиус нь тэдний масстай урвуу хамааралтай байдгийг сургуулийн сургалтын хөтөлбөрөөс мэддэг тул протоны масс нэмэгдэхийн хэрээр радиусыг нэмэгдүүлж, том, хүчтэй соронз ашиглах шаардлагатай болсон. Физикийн ийм хуулиуд нь судалгаа хийх боломжийг ихээхэн хязгаарладаг. Дашрамд хэлэхэд тэд синхрофазотрон яагаад ийм асар том болсныг тайлбарлаж чадна. Хонгил томрох тусам протоныг хүссэн чиглэлд нь хөдөлгөхөд хүчтэй соронзон орон үүсгэхийн тулд том соронз суурилуулж болно.

Хоёрдахь асуудал бол хөдөлж байх үед эрчим хүчний алдагдал юм. Бөөмүүд тойрог тойрон өнгөрөхдөө энерги ялгаруулдаг (алддаг). Тиймээс хурдтай хөдөлж байх үед энергийн нэг хэсэг нь ууршиж, хурд өндөр байх тусам алдагдал ихсэх болно. Эрт орой хэзээ нэгэн цагт ялгарсан болон хүлээн авсан энергийн утгыг харьцуулах мөч ирдэг бөгөөд энэ нь бөөмсийг цаашид хурдасгах боломжгүй болгодог. Иймээс илүү их хүчин чадал хэрэгтэй байна.

Энэ бол синхрофазотрон гэдгийг бид одоо илүү нарийвчлалтай ойлгож байна гэж хэлж болно. Гэхдээ туршилтын явцад эрдэмтэд яг юунд хүрсэн бэ?

Ямар судалгаа хийсэн бэ?

Мэдээжийн хэрэг, энэхүү суурилуулалтын ажил ул мөргүй өнгөрөөгүй. Хэдийгээр энэ нь илүү ноцтой үр дүнд хүргэнэ гэж таамаглаж байсан ч зарим судалгаа маш их хэрэгтэй байсан. Тодруулбал, эрдэмтэд хурдасгасан дейтероны шинж чанар, хүнд ионуудын байтай харилцан үйлчлэлийг судалж, ашигласан уран-238-ыг дахин боловсруулах илүү үр дүнтэй технологийг боловсруулжээ. Хэдийгээр энгийн хүний хувьд эдгээр бүх үр дүн нь бага утгатай боловч шинжлэх ухааны салбарт тэдний ач холбогдлыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг.

Үр дүнгийн хэрэглээ

Синхрофазотрон дээр хийсэн туршилтын үр дүнг өнөөг хүртэл ашиглаж байна. Ялангуяа тэдгээрийг сансрын пуужин, робот, нарийн төвөгтэй төхөөрөмж дээр ажилладаг цахилгаан станц барихад ашигладаг. Мэдээжийн хэрэг, энэ төслийн шинжлэх ухаан, техникийн дэвшилд оруулсан хувь нэмэр нэлээд том. Зарим үр дүнг цэргийн салбарт ч ашигладаг. Эрдэмтэд шинэ атомын бөмбөг бүтээхэд ашиглаж болох шинэ элементүүдийг нээж чадаагүй ч энэ үнэн эсэхийг хэн ч мэдэхгүй. Энэ төслийг “Маш нууц” нэрийн дор хэрэгжүүлсэн гэдгийг бодоход илүүдэхгүй, учир нь зарим үр дүнг ард түмнээс нууж байгаа байх.

Дүгнэлт

Энэ бол синхрофазотрон бөгөөд ЗХУ-ын шинжлэх ухаан, технологийн дэвшилд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг та одоо ойлгож байна. Өнөөдөр ч гэсэн ийм суурилуулалтыг олон оронд идэвхтэй ашиглаж байгаа боловч аль хэдийн илүү дэвшилтэт сонголтууд байдаг - нуклотронууд. Том адрон мөргөлдөөн бол синхрофазотроны санааг өнөөг хүртэл хэрэгжүүлсэн хамгийн шилдэг хувилбар юм. Энэхүү суурилуулалтыг ашигласнаар эрдэмтэд асар хурдтай хөдөлж буй протоны хоёр цацрагийг мөргөлдүүлэх замаар бичил ертөнцийг илүү нарийвчлалтай ойлгох боломжийг олгодог.