Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Автофазировка

Автофазировка (далее А) явление, обеспечивающее ускорение электронов, протонов, альфа-частиц, многозарядных ионов до высоких энергий (от нескольких Мэв до сотен Гэв) в большинстве ускорителей заряженных частиц; открыто советским физиком В. И. Векслером в 1944 и независимо от него американским физиком Э. Макмилланом в 1945. Принципиальную роль это явление сыграло в повышении предела достижимых энергий в циклических ускорителях.

  В циклических ускорителях частицы совершают движение по орбитам в специальной вакуумной камере, помещенной в поле, и многократно проходят через ускоряющие электроды. Ускорение частиц происходит под действием высокочастотного электрического поля, приложенного к ускоряющим электродам. Для непрерывного ускорения частиц необходимо, чтобы в моменты ускорения направления движения частицы и электрического поля совпадали; для этого нужно обеспечить синхронизм (резонанс) между движением частиц и изменением электрического поля. Если амплитуда разности потенциалов между электродами равна 0, то приобретаемая частицей с зарядом е энергия DЕ при каждом прохождении через ускоряющий промежуток равна DЕ = e0cosj, где (j — фаза электрического поля в момент прохождения частицы, отсчитываемая от его максимального значения. Фазу поля j, при которой частица пролетает через ускоряющий промежуток, называют для краткости фазой частицы.

  Чтобы частица двигалась синхронно с изменением ускоряющего поля, ее частота обращения w должна быть равна или кратна частоте w0 электрического поля: w0= qw, где q — целое число (кратность резонанса). Тогда частица будет проходить ускоряющие электроды при одном и том же значении фазы j и при каждом прохождении получать от поля одну и ту же энергию. Поэтому она будет все время ускоряться.

  Такая ситуация выполняется в циклотроне единственном резонансном ускорителе, который существовал до открытия принципа А В циклотроне частицы движутся в постоянном поле Н с постоянной частотой обращения w = eH/mc (где m — масса частицы, с — скорость света). Поэтому при частоте ускоряющего электрического поля w0 = w для всех частиц наблюдается точный резонанс с полем.

  Однако при достижении достаточно большой энергии массу m уже нельзя считать постоянной: начинает сказываться эффект увеличения массы частицы с ростом энергии (см. Относительности теория). Возрастание массы приводит к уменьшению частоты обращения w и к нарушению резонанса между движением частицы и ускоряющим полем. Частицы перестают получать энергию от электрического поля и выпадают из режима ускорения. Поэтому в обычном циклотроне существует предельная энергия, выше которой ускорение невозможно. Для протонов этот предел энергии составляет примерно 20 Мэв.

  Для сохранения резонанса можно, например, медленно снижать частоту w0 ускоряющего поля в соответствии с уменьшением w или медленно изменять напряженность поля Н, чтобы компенсировать уменьшение частоты w (или вместе и то и другое).

  Но в ускорителе одновременно ускоряются сотни и тысячи миллиардов частиц, имеющих разброс по энергиям, а значит, и по массам. Следовательно, частицы будут иметь различные частоты обращения w. Поэтому невозможно осуществить точный резонанс с ускоряющим полем для движения всего множества ускоряемых частиц. До открытия принципа А эта трудность казалась непреодолимой.

  Векслер и Макмиллан показали, что именно благодаря зависимости частоты обращения частиц от их энергии (массы), приводящей к нарушению точного синхронизма движения частиц с ускоряющим полем, само поле будет автоматически осуществлять для большого количества частиц подстройку синхронизма в среднем. Иными словами, в случае, когда w зависит от энергии, ускоряющее поле частоты w0 (которая может и медленно меняться) заставляет частицы двигаться по орбитам с частотами, в среднем равными (или кратными) частоте w0, т. е. реализует резонанс в среднем; при этом фазы частиц колеблются и концентрируются около одной фазы j0 (см. ниже), которая называется синхронной, или равновесной. Это явление и называется А

  Т. о., А приводит к тому, что частицы в среднем обращаются синхронно с изменением ускоряющего поля: wср = w0.

  Рассмотрим, как осуществляется А в циклическом ускорителе с однородным и постоянным во времени полем и при q = 1. Частота обращения частиц в таком ускорителе обратно пропорциональна их массе, а следовательно, их полной энергии (равной сумме энергии покоя и кинетической энергии). Синхронная частица (воображаемая частица, которая движется в точном резонансе с ускоряющим полем) будет ускоряться при одной и той же фазе j0 и каждый раз получать энергию e0 cos j0. Для того чтобы движение частиц по орбитам было устойчивым, т. е. чтобы частицы с фазами j¹j0 не выпадали из режима ускорения, синхронная фаза j0 должна быть положительной — находиться на спаде ускоряющего напряжения (рис. 1). Действительно, частица с меньшей энергией, для которой частота обращения w > w0 и которая в некоторый момент движется вместе с синхронной, в дальнейшем будет опережать синхронную, попадать в ускоряющий промежуток раньше и ускоряться при меньшей фазе j1<j0. Следовательно, она получит большую энергию: e0 cos j1 > e0 cos j0, и ее частота начнет уменьшаться, так что в какой-то момент наступит точный резонанс, w = w0. Но этот резонанс является только мгновенным — ведь частица по-прежнему будет получать от поля большую энергию и ее частота w будет некоторое время продолжать уменьшаться и станет меньше синхронной, w < w0. Тогда частица начнет отставать от синхронной, будет получать меньшую энергию от ускоряющего поля, чем синхронная частица, и ее частота станет вновь расти.

  Аналогичный процесс происходит и с частицей, отставшей от синхронной и попадающей в ускоряющий промежуток несколько позже, при фазе j2>j0. Такая частица будет получать от поля меньшую энергию, ее частота начнет расти, и частица будет догонять синхронную.

  Т. о., частоты обращения частиц совершают медленные по сравнению с частотой обращения колебания около значения w0. Соответственно колеблются фазы частиц около значения j0, а средняя их фаза является устойчивой: jср = j0 (отсюда название — фазовая устойчивость, или А). Поэтому в среднем будет автоматически поддерживаться синхронизм между движением частиц и ускоряющим полем. Одновременно совершают колебания и другие характеристики движения частиц (энергия, радиус орбиты) около их равновесных значений, отвечающих синхронной частице. Эти колебания фазы и связанные с ними колебания радиуса орбиты частиц называются радиально-фазовыми.

  А действует и в линейных резонансных ускорителях протонов, в которых (в отличие от циклических ускорителей) частота прохождения частицей последовательных ускоряющих промежутков (расположенных по прямой линии) прямо пропорциональна скорости ее движения, т. е. увеличивается с ростом энергии. Однако устойчивая синхронная фаза в линейных ускорителях отрицательна — лежит на подъеме ускоряющего электрического напряжения (рис. 2). Тогда при пролете частицей ускоряющего промежутка поле возрастает, так что отстающая частица (с фазой j2>j0) получает большую энергию и начинает догонять синхронную частицу, а опережающая (с фазой j1<j0) — меньшую энергию и также начинает приближаться к синхронной.

  Принцип А оказал революционизирующее влияние на развитие ускорительной техники. Появилось семейство разнообразных ускорителей, работающих на основе А: циклические ускорители электронов (синхротроны) на энергии до 7 Гэв и протонов (синхрофазотроны, фазотроны и др.) до энергии 75 Гэв, циклические ускорители с переменной кратностью q (микротроны), линейные резонансные ускорители протонов на энергии до 70 Мэв. А отсутствует, когда частота обращения частиц не зависит от их энергии (изохронные циклотроны), а в линейных ускорителях — когда скорость движения частиц приближается к скорости света и практически перестает зависеть от энергии (линейные ускорители электронов на энергии выше 10 Мэв).

  Об А в ускорителях со знакопеременной (сильной) фокусировкой см. Ускорители заряженных частиц.

 

  Лит. см. при статье Ускорители заряженных частиц.

  М. С. Рабинович.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 02.12.2020 06:46:31
06:43 Раскрыт секрет непобедимости рака
06:42 Рианна снялась в бюстгальтере собственного бренда с вырезом под грудью
06:42 Трамп намекнул на выдвижение на пост президента в 2024 году
06:33 Центробанк назвал «тренд года» в обмане инвестирующих россиян
06:30 Участница реалити-шоу рассказала об успешном похудении за короткий срок
06:29 Вуди Аллен оценил возможность снять кино в России
06:20 Трамп обсуждал возможность защиты своих детей от Байдена
06:13 Автоконцерн раздаст сотрудникам по тысяче евро за работу из дома
04:53 Постпред Украины рассказал в ООН свою версию Второй мировой войны
Больше новостей
СегодняБывший СССР «Они зайдут в наш дом и убьют»Азербайджанцы возвращаются в Карабах. Смогут ли они ужиться с армянами, победив взаимную ненависть?
30 ноября 2020Экономика Сорвали банкРоссия создала одну из самых продвинутых банковских систем. Как страна научилась считать деньги?
СегодняЦенности Грязный шикПочему богатые люди тратят тысячи долларов на грязную, рваную и старую одежду
19:51, 1 декабря 2020 На Чукотке появится Арктический научный центр
05:16 Названа обязательная к госпитализации категория пациентов с коронавирусом
05:33 Аналитик назвал выгодные альтернативы доллару
СегодняДом Крымский валНа любимом курорте россиян — дефицит жилья. Где в Крыму остались дешевые квартиры и как их купить?
СегодняКультура Сегрегируй этоГангстеры, расизм и ничего хорошего: каким получился новый сезон «Фарго»
19:17, 1 декабря 2020 В Чечне на фоне пандемии организуют новогодний концерт с Кадыровым
04:55 «Союз» со спутником Falcon Eye стартовал с космодрома во Франции
05:28 Итальянцы придумали небоскреб для тенниса
СегодняНаука и техника «Трупы убитых выставляли на всеобщее обозрение»Зачем Сталин завладел Прибалтикой и что с ней хотел сделать Гитлер
1 декабря 2020Силовые структуры «Такие преступники сами не останавливаются»В России поймали самого опасного маньяка страны. Он убил 32 женщины и на годы исчез без следа
19:12, 1 декабря 2020 Звезда «Уральских пельменей» высмеяла популярных блогеров
04:32 Оголившиеся ягодицы падающей в водопад блогерши порадовали пользователей сети
05:02 Полностью обнаженная девушка прокатилась по Лондону на велосипеде
1 декабря 2020Культура Музейная легендаДружила с Шагалом, привезла «Мону Лизу» и Пикассо: умерла президент Пушкинского музея Ирина Антонова
1 декабря 2020Культура Подкрался незаметно«Эйфория», эпидемия и знаменитая секта самоубийц: лучшие сериалы для завершения 2020 года
03:55 Студентка помыла голову и навсегда оглохла
18:28, 1 декабря 2020 В переполненном туристами Сочи начали продавать места в очередях
04:27 Центробанк России начнет эмитировать цифровой рубль
1 декабря 2020Путешествия «Здесь легче дать взятку, чем платить штраф»Церковь наркобарона, ковбои и грязные танцы: чем Мексика может удивить россиян?
1 декабря 2020Россия Что изменится в жизни россиян с 1 декабряНовые правила отсрочки от армии, выдачи больничных и обновленные водительские права
03:49 МВД прописало шесть оснований для недопуска к экзамену на права
04:09 В МИД России сравнили санкции с чрезвычайным бедствием
03:37 Английским пабам заплатят миллионы за их закрытие
30 ноября 2020Россия «Волна красной истерии»Злой, опасный, коммунист: как Америка научила весь мир бояться русских
30 ноября 2020Силовые структуры «Я буду везде, где разжигают ненависть»Вербовщик «Правого сектора» — о том, как российскую молодежь превращают в опасных радикалов
04:03 Россия представит свою вакцину от коронавируса в ООН
03:24 Поставки импортных комплектующих для SSJ-100 оказались под угрозой
03:50 Илон Маск назвал сроки отправки человека на Марс
1 декабря 2020Интернет и СМИ «Источник ненависти, разногласий и недоверия»Лживая информация в сети стала реальной угрозой для целого мира. Как с ней борются в разных странах?
30 ноября 202069-я параллель «Тут только вплавь»На севере России аномально много снега. Местные купаются в нем и откапывают авто
02:49 В США назвали первых получателей вакцины от коронавируса
03:05 В ГИБДД раскрыли идеальную модель поведения российских водителей
02:30 Баста и Шнуров поспорили из-за концерта в Петербурге
30 ноября 2020Россия «Тяжелые поражения, фатальное нарушение сердечного ритма»Россияне тратят последние деньги и опустошают аптеки, спасаясь от коронавируса. Чем они рискуют?
1 декабря 2020Россия Новое метро, дороги и домаКакой будет Москва будущего
02:53 В России предложили запретить суррогатное материнство для иностранцев
01:54 На остров Русский вернулось электричество
02:36 Мадуро назвал условие ухода в отставку
1 декабря 2020 Партнерский материалСвое родноеПляж-торт, сибирский Стоунхендж и Золотые горы: о каких российских местах мало кто знает
30 ноября 2020Из жизни «Здесь никто никому не доверяет»История россиянки, которая переехала в Корею и увидела ее темную сторону
01:28 Стало известно о первых случаях COVID-19 в США в декабре 2019 года
02:30 Мировой экономике пообещали несколько трудных месяцев
00:48 Генпрокурор США рассказал о ходе дела о «вмешательстве» России в выборы
30 ноября 2020Культура «Современная женщина так же умна, как и мужчины»Педро Альмодовар о войне полов, женской мести и призраках старого кино
30 ноября 2020Россия «Открутил карбюратор, продул его — все на ощупь»Российский байкер потерял зрение, но не сдался и нашел способ сделать мир лучше
02:21 Пара прожила в браке 47 лет и умерла в один день от COVID-19
02:11 Объяснено загадочное исчезновение металлического монолита из пустыни
00:16 В «Роскосмосе» прокомментировали третье прилунение Китая
1 декабря 2020Россия Плечо для бизнесаКак начать и развить свое дело с помощью Москвы
1 декабря 2020 Большой тест: с ним справятся только настоящие автомобильные фанаты18 каверзных вопросов, которые по зубам далеко не каждому. Проверено
01:44 Экономисты оценили негативные последствия COVID-19 для торговли и глобализации
00:08 «Сотрудник №1» ушел из SpaceX
01:32 Раскрыты планы Германии обойти санкции против «Северного потока-2»
30 ноября 2020 Слишком круто для девяностых: ни один из этих «Крайслеров» не стал серийнымВспоминаем концептуальное наследие дизайнера Томаса Гейла
29 ноября 2020Спорт «Почему никто не боялся за мою задницу?»Майк Тайсон и Рой Джонс зарубились не на шутку. Боксеры забыли, что им на двоих больше ста лет
23:59, 1 декабря 2020 Байден назвал кандидата на пост министра финансов
01:13 Раскрыты изменения моды на женскую грудь по годам
23:28, 1 декабря 2020 Таксист наехал на ногу недовольной прибывшим авто россиянке
28 ноября 2020Интернет и СМИ «Рано или поздно все начинают этим заниматься» Как TikTok превратился в способ заработать миллионы на порно
29 ноября 2020Ценности «Как бы вы меня ни избегали, я на вас женюсь»Жена приучила Макрона к роскоши. Он скупает элитную недвижимость и мастерски уходит от налогов
01:04 Советник Собянина раскрыл москвичам сроки массовой вакцинации от COVID-19
23:18, 1 декабря 2020 Число умерших пациентов с коронавирусом в Москве превысило 9 тысяч
00:38 Названы даты и место проведения саммита G20
29 ноября 2020Культура «Чем заняться, если денег больше, чем у Господа Бога?»История россиянина, который объездил весь мир и узнал все о наркотиках и тайной жизни Пабло Эскобара
30 ноября 2020Россия Выгодное предложениеКак Москва привлекает зарубежный бизнес
22:50, 1 декабря 2020 «Локомотив» проиграл в матче Лиги чемпионов
00:31 Совфед захотел ввести штрафы за призывы к отчуждению территорий России
22:25, 1 декабря 2020 Российский подросток умер при загадочных обстоятельствах
28 ноября 2020Нацпроекты «Молодые и здоровые могут за три дня оказаться в реанимации»Врач из «красной зоны» — об опасных симптомах и непредсказуемости коронавируса
29 ноября 2020Нацпроекты Тепловой ударГлобальное потепление остается мировой угрозой. Как с ней справляется Россия?
23:48, 1 декабря 2020 В НАТО заявили о продолжающей «агрессивную политику» России
22:01, 1 декабря 2020 Соседка рассказала о детстве поволжского маньяка
23:27, 1 декабря 2020 Президент Венгрии обвинил Сороса в кознях против Европы
28 ноября 2020Силовые структуры «Уже могилу вырыли — там я и ожил»Радуев был неуязвим и хотел стать террористом №1. Но умер в тюрьме при странных обстоятельствах
29 ноября 2020Наука и техника Длинный метрSony выпускала легендарные телефоны. Почему сейчас о ней забыли?
22:00, 1 декабря 2020 Подростки в американских городах оказались нежеланными
23:20, 1 декабря 2020 Пойманный на ночной оргии депутат Европарламента оказался противником гей-браков
21:39, 1 декабря 2020 В доме психиатра Марадоны прошли обыски
27 ноября 2020Россия Дорога чистого воздухаО строительстве Северо-Восточной хорды
29 ноября 2020 Видео: первый электрический кроссовер Mercedes приехал в РоссиюПока это самый редкий внедорожный Mercedes-Benz. Подвинет ли Теслу новый EQC за 7 млн рублей?
23:08, 1 декабря 2020 Меркель прокомментировала наезд на пешеходов в Германии
21:32, 1 декабря 2020 Умер еще один заразившийся коронавирусом митрополит РПЦ
22:31, 1 декабря 2020 Названа дата прощания с президентом Пушкинского музея Ириной Антоновой
27 ноября 2020Из жизни «Я хотел перемен и получил их»Недовольный работой клерк похитил миллионы долларов. Его выдали глупые траты и интриги подельников
21:02, 1 декабря 2020 Звезда YouTube собрался уничтожить Макгрегора на ринге
22:29, 1 декабря 2020 Захарова раскрититиковала мнение ЕС о свободе СМИ на Украине
21:02, 1 декабря 2020 Учитель впервые прокомментировал свою стрельбу в школе Нальчика
20:50, 1 декабря 2020 Раскрыта цена «убийцы флагманов» от Xiaomi
21:58, 1 декабря 2020 Совершивший наезд на толпу в Германии мужчина оказался пьян
20:47, 1 декабря 2020 Отец министра здравоохранения России попал в больницу с COVID-19
20:32, 1 декабря 2020 Тигр растерзал оставшуюся в одиночестве в поле девочку