Синхрофазотрон

08.04.2014

10397

Что такое синхрофазотрон. История и принцип работы синхрофазотрона. Исследования проводимые на синхрофазотроне.

Синхрофазотрон: исторический эпос фундаментальной физики

Парламентариям Великобритании понадобилось всего 15 минут, чтобы решить вопрос о государственной инвестиции размером 1 млрд. фунтов в строительство синхрофазотрона. После этого — они на протяжении одного часа бурно обсуждали стоимость кофе, ни много ни мало, в парламентском буфете. И таки решили: снизили цену на 15%.

Казалось бы, задачи-то по сложности вообще не сопоставимы, и всё по логике вещей должно было случиться с точностью до наоборот. Час — на науку, 15 минут — на кофе. Ан нет! Как выяснилось позже, большинство достопочтенных политиков оперативно дали своё сокровенное «за», совершенно не имея понятия, что такое «синхрофазотрон».

Давайте, дорогой читатель, вместе с вами восполним этот пробел знаний и не будем уподобляться научной недальновидности некоторых товарищей.

Что такое синхрофазотрон?

Синхрофазотрон — электронная установка для научных исследований — циклический ускоритель элементарных частиц (нейтронов, протонов, электронов и др). Имеет форму огромного кольца, весом более 36 тыс. тонн. Его сверхмощные магниты и ускоряющие трубки наделяют микроскопические частицы колоссальной энергией направленного движения. В недрах резонатора фазотрона, на глубине 14,5метра, происходят, по истине, фантастические преобразования на физическом уровне: например, крохотный протон получает 20 млн. электрон-вольт, а тяжёлый ион — 5 млн. эВ. И это лишь скромная толика всех возможностей!

Именно, благодаря уникальным свойствам циклического ускорителя, учённым удалось познать самые сокровенные тайны мироздания: изучить строение ничтожно малых частиц и физико-химические процессы, происходящие внутри их оболочек; воочию наблюдать реакцию синтеза; открывать природу доселе неизведанных микроскопических объектов.

Фазотрон ознаменовал новую эру научных изысканий — территорию исследований, где был бессилен микроскоп, о которой с большой осторожностью говорили даже фантасты-новаторы (их прозорливый творческий полёт не смог предугадать свершённых открытий!).

История синхрофазотрона

Изначально, ускорители были линейными, то есть не имели циклической структуры. Но вскоре физикам пришлось от них отказаться. Требования к величинам энергии увеличивались — её нужно было больше. А линейная конструкция не справлялась: теоретические расчёты показывали, что для этих значений, она должна быть неимоверной длины.

Первый в мире синхрофазотрон, построен в Америке

В 1929г. американец Э.Лоуренс делает попытки решить эту проблему и изобретает циклотрон, прообраз современного фазотрона. Испытания проходят успешно. Через десять лет, в 1939г. Лоуренс удостаивается Нобелевской премии.
В 1938г. в СССР вопросом создания и усовершенствования ускорителей начинает активно заниматься талантливый физик В.И.Векслер. В феврале 1944г. к нему приходит революционная идея как преодолеть энергетический барьер. Свой метод Векслер называет «автофазировка». Ровно через год, эту же технологию совершенно независимо открывает Э.Макмиллан, учёный из США.
В 1949г в Советском Союзе под руководством В.И. Векслера и С.И. Вавилова разворачивается крупномасштабный научный проект — создание синхрофазотрона мощностью 10 млрд. электрон-вольт. На протяжении 8 лет на базе института ядерных исследований в городе Дубно на Украине группа физиков-теоретиков, конструкторов и инженеров кропотливо трудилась над установкой. Поэтому его еще называют Дубнинский синхрофазотрон.

В Дубне находится самый большой синхрофазотрон в мире

Пуск синхрофазотрона в эксплуатацию состоялся в марте 1957г., за полгода до полёта в космос первого искусственного спутника Земли.

Пульт управления синхрофазотроном в 50-е годы

Какие исследования проводятся на синхрофазотроне?

Резонансный циклический ускоритель Векслера породил плеяду выдающихся открытий во многих аспектах фундаментальной физики и, в частности, в некоторых спорных и малоизученных проблемах теории относительности Эйнштейна:

поведение кварковой структуры ядер в процессе взаимодействия;
образование кумулятивных частиц в результате реакций с участием ядер;
изучение свойств ускоренных дейтронов;
взаимодействие тяжёлых ионов с мишенями (проверка стойкости микросхем);
утилизация Урана-238.

Макет синхрофазотрона в Дубне

Результаты, полученные по этим направлениям, успешно применяются в строительстве космических кораблей, проектировании атомных электростанций, разработке робототехники и оборудования для работы в экстремальных условиях. Но самое удивительное то, что череда исследований, осуществлённых на синхрофазотроне, всё больше приближает учённых к разгадке великой тайны происхождения Вселенной.

Синхрофазотрон на рубеже настоящего и будущего

На протяжении более 50 лет циклические установки верой и правдой служат учёным всей планеты. Их по праву называют «классикой современной физики». Более того, фазотроны гордо продолжают цепочку технической эволюции. Когда-то они появились на свет, благодаря своему прототипу — циклотрону. А сегодня, во втором десятилетии новой эры, уже сами являются прародителями новых, более совершенных установок — нуклотронов. Эти суперускорители позволяют физикам-атомщикам экспериментировать с многозарядными ионами, обладающими энергией до 6 ГэВ/нуклон. Их исследования распростёрлись за грани вообразимого — лёгкие гиперядра, примеси кваркового моря, аномальные состояния пентакварков.

Вот и подошёл к концу наш краткий экскурс, дорогой читатель! Надеемся на вопрос «что такое синхрофазотрон?», вы теперь дадите чёткий, научно обоснованный ответ. Историю науки следует помнить и знать. Хотя бы ради того, чтобы рассказать её сыну или дочери.

Читать дальше: