Циклотрон

“Перші прискорювачі часток були лінійними, – пише Натан Деннисон, – але Ернест Лоуренс порушив цю традицію і, використовуючи безліч невеликих електричних імпульсів для прискорення частинок, заствіл їх літати по колу. Здійснення його першого проекту, розпочатого з начерку на клаптику паперу, обійшлося Сполученим Штатам в 25 доларів. Лоуренс продовжував удосконалювати свій циклотрон, застосовуючи різні підручні засоби аж до кухонного стільця… поки в результаті не отримав в 1939 р Нобелівську премію “.

Циклотрон Лоуренса прискорював заряджені атомні і субатомні частинки, використовуючи постійне магнітне і изменявшееся електричне поля, що змушували частинки рухатися по розкручування спіралі, починаючи з її центру. Після багатьох оборотів у вакуумній камері частинки, прискорені до високої енергії, могли розбивати атомні ядра, а осколки вивчалися за допомогою детекторів. Однією з переваг циклотрона в порівнянні з попередніми прискорювачами були його відносно компактні розміри, при цьому енергії частинок виходили досить високими.

Діаметр першого циклотрона Лоуренса був всього близько 10 см. Але в 1939 р вчений вже планував побудувати в Каліфорнійському університеті в Берклі найбільшу і найдорожчу установку, коли-небудь створену для вивчення атома. Природа атомних ядер все ще була загадкою, і цей циклотрон, “для якого потрібно було стільки сталі, що її вистачило б на будівництво вантажного судна пристойних розмірів, і стільки електрики, що їм можна було б висвітлити все місто Берклі”, дав би можливість прозондувати внутрішні області атома після зіткнень прискорених частинок з ядрами і вивчити викликані цим ядерні реакції. Циклотрони використовувалися для виробництва радіоактивних матеріалів та ізотопних індикаторів для медицини. На циклотроні в Берклі синтезували технецій – перший штучно створений хімічний елемент.

Важливість циклотрона Лоуренса полягає також у тому, що з нього почалася ера фізики високих енергій, ера величезних і вельми дорогих установок, що вимагають великого штату співробітників. Нагадаємо, що в циклотроні використовується постійне магнітне поле і змінне електричне поле постійної частоти. Але в синхротронах – прискорювачах, створених пізніше, – Величина магнітного поля в міру збільшення енергії частинок поступово збільшується (щоб із зростанням енергії частки радіус її орбіти в прискорювачі залишався незмінним. – Прим. Пер.). На такому прискорювачі, побудованому в компанії General Electric, в 1947 р вперше спостерігалося синхротронне випромінювання.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Циклотрон