Механика и теория относительности - Матвеев А.Н.
ISBN 5-329-007242-9
Скачать (прямая ссылка):
частицы в окрестности равновесной орбиты и благодаря этому уменьшить
объем, в котором надо создавать магнитное поле, и, следовательно,
уменьшить вес магнита, можно воспользоваться принципом сильной, или
жесткой, фокусировки. Суть этого принципа состоит в следующем. Вся
окружность ускорителя разбивается на много секторов. Магнитное поле в,
секторах берется попеременно то очень сильно растущим, то очень сильно
убывающим. Если поле определяется формулой (41.14), то в секторе, в
котором поле сильно растет по радиусу, п- 1, а в соседних секторах
41. Ускорители заряженных частиц
269
поле должно сильно убывать по радиусу и поэтому п 1. Обычно п по
абсолютному значению бывает равным нескольким десяткам или нескольким
сотням.
Как показывает теория, при определенных соотношениях между длинами
секторов и показателями п магнитного поля в секторах движение частицы
является устойчивым, причем частица удерживается около равновесной орбиты
очень большими средними силами и амплитуда ее колебаний оказывается очень
малой. Например, в ускорителе со слабой фокусировкой на энергию 10 БэВ
камера имеет радиальный размер около 1,5 м, а в ускорителе с сильной
фокусировкой на энергию 30 БэВ достаточно сделать камеру радиального
размера около 15 см. Это дает возможность значительно снизить вес
магнита. Например, магнит синхрофазотрона с мягкой фокусировкой на
энергию 10 БэВ весит около 30 тыс. тонн, а у синхрофазотрона с жесткой
фокусировкой на энергию 30 БэВ - всего 4 тыс. тонн. Все синхротроны на
энергии свыше 10 БэВ строятся только с жесткой фокусировкой. В настоящее
время в мире имеется несколько синхрофазотронов с жесткой фокусировкой на
энергию около 30 млрд. эВ, по одному ускорителю - на 70 и 500 млрд. эВ.
Линейные ускорители. Простейшим линейным ускорителем является
последовательность трубок, к которым приложено переменное напряжение (см.
начало настоящего параграфа). Однако более распространенным является
волноводный тип ускорителя. Он представляет собой трубку, вдоль которой
распространяется электромагнитная волна соответствующей конфигурации. В
волноводах могут возбуждаться волны так называемого Е-типа, имеющие вдоль
оси волновода составляющую напряженности электрического поля, которое
может ускорить частицу в направлении этой оси. Скорость движения волны в
волноводе регулируется с помощью диафрагм, поставленных в нем. Можно
подобрать такие условия, чтобы частица, ускоряемая волной, как бы
"сидела" на волне, т. е. в каждый момент имела такую скорость, какую
имеет волна в волноводе. В результате этого на частицу все время
действует ускоряющее поле волны и она приобретает значительную энергию.
Линейные ускорители для электронов позволяют избежать эффектов, связанных
с излучением. Поэтому самый мощный ускоритель для электронов в настоящее
время является линейным. Его длина около 3 км, а достижимая энергия около
20 БэВ.
Имеются также индукционные линейные ускорители. Вдоль их оси возбуждается
индукционное электрическое поле, обусловленное изменением магнитного
поля, которое создается соответствующим образом расположенными обмотками
с током. Основное преимущество индукционных линейных ускорителей
заключается в возможности создавать интенсивные потоки ускоряемых частиц.
СТОЛКНОВЕНИЯ
Глава 9
Главный интерес при рассмотрении столкновения заключается в знании не
самого процесса столкновения, а его результата. Задача теории -
установить связь между характеристиками состояния частиц до и после их
столкновения без ответа на вопрос, как эта связь осуществляется. Законы
сохранения не управляют процессами столкновения, а лишь соблюдаются при
их осуществлении.
42. Характеристика процессов столкновения
Определение понятия столкновения. Наиболее общим явлением, наблюдаемым в
природе, является взаимодействие материальных тел. Бильярдные шары,
сближаясь, в момент соприкосновения взаимодействуют друг с другом. В
результате этого меняются скорости шаров, их кинетические энергии и в
общем случае также их внутреннее состояние, например температура. О таком
взаимодействии шаров говорят как об их столкновении.
Но понятие столкновения относится не только к взаимодействиям,
осуществляемым посредством соприкосновения материальных тел. Комета,
прилетавшая из глубины Вселенной и прошедшая в окрестности Солнца, меняет
свою скорость и снова удаляется в глубины Вселенной в другом направлении.
Этот процесс также является столкновением, хотя непосредственного
соприкосновения между кометой и Солнцем не произошло, а осуществлено оно
было посредством сил
42. Характеристика процессов столкновения
43. Упругие столкновения
44. Неупругие столкновения
45. Реакции между субатомными частицами
42. Характеристика процессов столкновения
271
тяготения. Характерная особенность этого взаимодействия, которая дает нам
возможность рассматривать его как столкновение, заключается в том, что
область пространства, в котором оно произошло, относительно мала.
