линейн ускорители

ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Интерес к высокодобротным сверхпроводниковым резонаторам еще больше возрос в связи с возможностью их применения в линейных ускори­телях заряженных частиц.

Эти конструкции по своему устройству и принципу действия несложны. Здесь частицы ускоряются в прямолинейной вакуумной камере под дейст­вием переменного электрического поля. Схематически такое устройство показано на рисунке 6.17.1.

Рис. 6.17.1.

Ускоритель состоит из ряда объемных резонаторов, колебания которых согласованы между собой таким образом, чтобы пролетающие частицы постоянно ускорялись бы полем каждого последующего резонатора. Образно говоря, электрическое поле резонатора всякий раз «подхлестывает» уско­ряемые частицы. Поскольку речь идет о переменных полях, то в каждом периоде можно ускорить только те частицы, которые попали в резонатор в полупериод с благоприятным направлением поля.

Такие ускорители могут работать только в режиме отдельных импульсов. Разгон частиц обычно приходится ограничивать тысячной частью длительности рабочего цикла. Это связано с большими потерями энергии в резонато­рах. При непрерывной работе стенки ускорителя перегреваются, а энергия питания становится неприемлемо большой. В ускорителе со сверхпроводя­щими резонаторами, имеющими очень малые потери, пучки частиц могли бы разгоняться практически без остановок. При более высоких скоростях удалось бы снизить плотности частиц при том же среднем токе и тем самым сильно уменьшить влияние случайных процессов, представляющих серьез­ную помеху при исследовании очень редких событий.

И еще одно немаловажное обстоятельство. Современные линейные ус­корители — это довольно крупные и дорогостоящие сооружения. Их длина составляет сотни метров. В Стенфордском университете, например, для сообщения частицам энергии 20 ГэВ пришлось вытянуть канал ускорения до 3 км. Сверхпроводящие резонаторы позволят сократить длину канала за счет роста ускоряющих электрических полей. Ускоритель становится короче, и стоимость его уменьшается. Анализ показал, что даже с учетом всех затрат на охлаждение до весьма низких температур порядка 1,8 К сверхпрово­дящий ускоритель только за счет экономии потребляемой энергии был бы значительно дешевле обычного.

Работы, связанные с постройкой ускорителей со сверхпроводящими резонаторами, уже ведутся. Созданы опытные резонаторы, идет сравнение результатов.