к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Протонный синхротрон

Протонный синхротрон - циклич. резонансный ускоритель протонов с изменяющимся во времени магн. полем и синхронно изменяющейся частотой электрич. ускоряющего поля w. Протонными синхротронами часто называют и аналогичные по устройству ускорители др. тяжёлых частиц: антипротонов, атомарных и молекулярных ионов и т. д.

Схема С. п. приведена на рис. 1. Протоны, ускоренные в предварит. ускорителе - инжекторе 1, вводятся в кольцевую вакуумную камеру 2 с помощью спец. эл--магн. инжекторной системы 3, к-рая обычно оканчивается пластинами с отклоняющим электростатич. полем (это поле по окончании инжекции выключается). Частицы ускоряются переменным высокочастотным электрич. полем ускоряющих станций 4, размещённых в промежутке между электромагнитами 5, к-рые поворачивают и фокусируют частицы в поперечных направлениях (бетатронные колебания). Эти магниты расположены по кольцу в определённом порядке. Система электромагнитов 5 обеспечивает также устойчивость продольных синхротронных колебаний (радиально-фазовых). Траектории частиц в С. п. с точностью до неск. см совпадают с идеальной равновесной орбитой 6.
8038-67.jpg

Рис. 1. Схема протонного синхротрона: 1 -- инжектор; 2 - вакуумная камера; 3 - устройство ввода; 4 - ускоряющие электроды; 5 - электромагниты; 6 - равновесная орбита; 7 - пучок частиц.

Индукция поля в электромагнитах В, импульс ускоренных частиц р и радиус кривизны их траектории R связаны между собой соотношением8038-68.jpg , к-рое в удобных для практич. применения единицах имеет вид:
8038-69.jpg

Это соотношение определяет геом. размеры С. п., к-рые у совр. ускорителей измеряются километрами. Частота ускоряющего поля wвч должна быть кратна частоте обращения частиц в ускорителе
8038-70.jpg

где v - скорость частиц, L - длина их траектории, к-рая практически всегда может быть заменена длиной равновесной орбиты, т. е. длиной такой замкнутой кривой, к-рая принадлежит к числу возможных траекторий движения частиц с данным импульсом. Целое число q наз. кратностью ускоряющего поля. Ф-ла (1) показывает, что индукция магн. поля в С. п. должна увеличиваться вместе с импульсом частиц. Для сокращения размеров и экономии электроэнергии в ускорителях на большие энергии всё шире начинает применяться сверхпроводимость. Частота ускоряющего поля должна увеличиваться вместе со скоростью частиц и в течение ускоряющего цикла может изменяться в неск. раз (она постоянна только при ускорении релятивистских частиц).

На рис. 2 изображена типичная зависимость В и w от времени. Эта зависимость обычно носит периодич. характер (в совр. С. п. возможны и более сложные режимы) и называется рабочим циклом (или циклом ускорения). После паузы 1 маги, поле начинает возрастать и при подходящем его значении происходит инжекция 2, в течение к-рой вакуумная камера С. п. заполняется частицами, поступающими от предварит. ускорителя. В С. п. на умеренную энергию (8038-72.jpgГэВ) в качестве инжекторов обычно используются резонансные линейные ускорители; в С. п. на высокую и сверхвысокую энергию широко применяют каскадные схемы, в к-рых инжектором основного С. п. является небольшой С. п.- б у с т е р. Под действием ускоряющего ВЧ-поля инжектируемые частицы группируются в q сгустков; при этом теряется часть пучка, оказавшаяся вне сепаратрис, ограничивающих области устойчивости продольных колебаний. Захваченные в режим ускорения частицы ускоряются ВЧ электрич. полем, частота к-рого в соответствии с ф-лами (1) и (2) синхронизуется с магн. полем системами автоподстройки по пучку. Во время захвата и ускорения 3 частицы могут быть потеряны под действием ряда факторов: рассеяния на остаточном газе, влияния возмущений магн. и ускоряющего полей, коллективных эффектов, вызванных собств. полем пучка, его взаимодействием со стенками вакуумной камеры и т. д. После окончания стадии ускорения частицы выводятся (4)из С. п. и направляются пользователям: для физ. экспериментов, инжекции в др. ускоритель и т. д. В связи с тем что детекторы имеют ограниченную скорость счёта, на совр. С. п. широко используются схемы медленного вывода, растягивающие процессы вывода частиц до неск. секунд или более. Индукция магн. поля в течение медленного вывода не меняется (выходит «на площадку»).
8038-71.jpg

Рис. 2. Рабочий цикл протонного синхротрона: 1 - пауза; 2 - инжекция; 3 - ускорение; 4 - медленный вывод; 5 - спад поля.

Совр. С. п. представляет собой сложное инженерное сооружение, включающее целый ряд техн. систем: магн. систему, систему ускорения, вакуумную систему, системы инжекции и вывода, систему диагностики пучка, систему контроля и управления и т. д. Рассмотрим кратко две осн. системы: магнитную и систему ускорения.

Магнитная система обеспечивает поворот и фокусировку частиц. Жёсткость фокусировки определяется бетатронными частотами Qr и Qz - числом поперечных (радиальных и аксиальных) колебаний на оборот (см. Бетатрон ).В соответствии с историч. традицией различают С. п. со слабой фокусировкой (в старой отечеств. литературе - синхрофазотроны), у к-рых Q,. и Qz < 1, и С. п. с сильной фокусировкой (Q>1) (см. Фокусировка частиц в ускорителе ).Для создания сильной фокусировки применяют магниты, у к-рых градиент магн. поля многократно меняет знак (см. Знакопеременная фокусировка). В качестве элементов магн. системы используются либо магниты с совмещёнными функциями, в к-рых создаётся магн. поле, имеющее как поворачивающую Bz, так и фокусирующую8038-73.jpg составляющие, либо магниты с разделёнными функциями, т. е. дипольные поворачивающие магниты без градиента и квадрупольные фокусирующие линзы,8038-74.jpg не имеющие поворотного магн. поля (Вz = 0).

Магниты в ускорителях объединяют в периодич. группы сложной конфигурации (периоды и суперпериоды магн. системы); иногда в С. п. на сверхвысокую энергию применяются и непериодич. группы («вставки»), в к-рых размещаются спец. системы для исследования встречных пучков, мощные ускоряющие системы, системы аварийного вывода пучка и т. д. Магн. система включает также элементы (в виде отд. магнитов, дополнит. обмоток, шимм и т. д.) для коррекции возмущений магн. поля на орбите, вызванных систематич. или случайными ошибками в поле магнитов, ошибками их установки и т. д. Погрешности магн. систем становятся особенно заметными, если числа бетатронных колебаний Qr и Qz приближаются к целым (резонансное влияние погрешностей в индукции магн. поля) и полуцелым значениям (погрешности в величине дВ2/дr).

Ускоряющая система обеспечивает ускорение частиц, а также устойчивость синхротронных (радиально-фазовых) колебаний импульса и продольной координаты частицы около равновесного значения, соответствующего центру ускоряемого сгустка. Ускоряющая система состоит из нескольких или многих ускоряющих станций, возбуждающих нагруженные или полые (в ультрарелятивистских С. п.) резонаторы. Резонаторы располагаются в промежутках между элементами магн. системы. Для управления частотой резонаторов широко применяется подмагничивание ферритов, к-рыми нагружается резонатор. Частота резонатора синхронизуется с частотой обращения частиц с помощью спец. систем автоподстройки. Погрешности и шумы в частоте, напряжении и др. параметрах ускоряющей системы приводят к шумовой раскачке амплитуды синхротронных колебаний. Стабилизирующим фактором является затухание фазовых колебаний, происходящее при увеличении полной (в релятивистском смысле) энергии частиц8039-1.jpg

Основные характеристики протонного синхротрона. Наиб. важные характеристики ускорителей - предельная энергия и интенсивность ускоренного пучка. Совр. С. п. позволяют достичь самых высоких (в принципе неограниченных) значений энергии; интенсивность же С. п. слишком мала для их техн. применения. Поэтому осн. приложение С. п. - физика частиц высоких энергий. Как видно из (1), для повышения энергии необходимо увеличивать магн. жёсткость8039-2.jpg . Обычные железные магниты не позволяют достичь величин индукций, существенно превосходящих 2 Тл; поэтому в С. п. на сверхвысокие энергии используются сверхпроводящие магниты, индукция к-рых может достигать 6-8 Тл. Радиус С. п. также возрастает: предполагается, что в проектируемой в США установке SSC ср. радиус8039-3.jpg будет равен 13,8 км. В связи с увеличением размеров установки стоимость С. п. также растёт, однако не очень быстро, т. к. размеры вакуумной камеры (и, следовательно, апертура магнитов) при этом, как правило, несколько сокращаются. Уменьшить размеры вакуумной камеры можно, сокращая размеры инжектируемого пучка (при инжекции из бустера этому способствует уменьшение размеров пучка, происходящее при его ускорении8039-4.jpg). Среди др. применяемых мер укажем на усовершенствование методов коррекции возмущений магн. поля, улучшение вакуума и связанное с этим уменьшение рассеяния на остаточном газе.

Ср. интенсивность С. п. (число ускоренных протонов в с) определяется ф-лой:8039-5.jpg где N - число частиц, ускоренных за рабочий цикл, Т - длительность этого цикла.

Величина N определяется числом инжектиров. частиц и потерями во время ускорения. В совр. С. п. N, как правило, приближается к предельному значению, определяемому коллективными эффектами: допустимым сдвигом частоты поперечных колебаний, коллективными неустойчивостями и т. д. Длительность цикла ускорения зависит гл. обр. от скорости роста магн. поля в поворотных магнитах и меняется в очень широких пределах: от 0,05 с у быстрых бустеров до 100- 150 с у С. п. на сверхвысокие энергии.

Основные параметры некоторых действующих протонных синхротронов
8039-6.jpg

Осн. параметры нек-рых из действующих С. п. сведены в табл. Последний из этих С. п.- тэватрон - объединяет в себе функции ускорителя и накопительного кольца со встречными8039-7.jpg пучками. Тэватрон - первый из С. п. со сверхпроводящими магнитами на энергию, измеряемую многими сотнями ГэВ. Наиб. крупные проектируемые установки: LHC - большой адронный столкновитель (CEPN, Женева, 2x8 ТэВ) и SSC - сверхпроводящий суперстолкновитель (США, Техас, 2 х 20 ТэВ). Эти установки также объединяют в себе функции С. п. и столкновителя. Намеченное время сооружения - 1996 и 1998 гг. соответственно.

Литература по протонным синхротронам

  1. Коломенский А. А., Лебедев А. Н., Теория циклических ускорителей, М., 1962;
  2. Лебедев А. Н., Шальнов А. В., Основы физики и техники ускорителей, т. 1-3, М., 1981-83;
  3. Catalogue of high energy accelerations, Tsukuba, 1989.

П. Р. Зенкевич

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution