Accelerators Linear o fasimea molia. A o galuega accelerators vaega. Aisea accelerators vaega itiiti?

O le vaepenisini o fasimea molia - o se masini lea a utupoto o electrically molia fasimea atomika po subatomic malaga i le toeitiiti atoa le saoasaoa. e faateleina talafeagai o le faavae o lana galuega latou malosi e se fanua eletise ma suia le trajectory - maneta.

O a accelerators vaega itiiti?

O nei masini ua lautele faaaogaina i vaega eseese o le faasaienisi ma alamanuia. Ina ia aso, i le lalolagi atoa o loo sili atu i lo le 30 afe. Mo le fisiki o molia accelerators vaega auauna atu o se meafaigaluega o suesuega faavae i luga o le faatulagaga o atoms, o le natura o le malosiaga faaniukilia ma meatotino faaniukilia, e le tupu fua. Le gata e aofia ai transuranic ma isi elemene femoumouai.

Ma ua avea mafai le faagaau faataunuuina e fuafua ai le tau faaee atu patino. Molia accelerators vaega o loo faaaogaina foi mo le tuuina atu o radioisotopes, i radiography tau alamanuia, radiotherapy, mo sterilization o mea moni, ma i auiliiliga radiocarbon. O le aupito tele iunite o loo faaaogaina i le suesueina o fegalegaleaiga taua.

O le olaga atoa o le fasimea molia i le malologa e tusa ai ma le o laiti vaepenisini nai lo le fasimea faatelevaveina e saoasaoa latalata i le saosaoa o le malamalama. O lenei ua faamaonia le matua toalaiti le aofai o tulaga taimi. Mo se faataitaiga, i le ua ausia CERN le faateleina o le olaga atoa o le muon 0,9994c saosaoa 29 taimi.

O lenei mataupu faavae e foliga i le mea o loo i totonu ma galulue vaepenisini vaega, o ona atinae, ituaiga eseese ma eseese foliga.

mataupu faavae o le saoasaoa

E tusa lava po o le a le ituaiga o molia accelerators vaega e te iloa, ei ai elemene e tutusa uma. Muamua, e tatau ona latou maua se puna o le electrons i le tulaga o se faagaau ata televise po electrons, protons ma o latou antiparticles i le tulaga o fausaga tetele. Gata i lea, e tatau ona latou maua uma fanua eletise e faatelevaveina fasimea ma fanua maneta e pulea o latou trajectory. I le faaopoopo atu, o le lagona gaogao i le vaepenisini vaega molia (10 ^-11 mm Hg. V.), M. E. se aofaiga aupito maualalo o le ea residual, e manaomia ina ia mautinoa a ave taimi olaga umi. Mulimuli ane, fausaga uma tatau ona i ai o lona uiga o le faamauina, o le faitauina ma le fua o le fasimea faatelevaveina.

tupulaga

Electrons ma protons, lea ua sili ona masani ona faaaogaina i accelerators, o loo maua i mea uma, ae muamua e tatau ona latou filifili mai ia i latou. Electrons masani ua faatupulaia i le ala lava lea e tasi e pei o le faagaau ata - i totonu o se masini ua taʻua o se "fana". O se cathode (lelei electrode) i le lagona gaogao, o vevela i se tulaga lea e amata electrons le a oo mai mai le atoms. fasimea molia le lelei e tosina i le anode (electrode lelei) ma ui atu i le outlet. O le fana lava ia e faigofie e pei o le vaepenisini ona ua alu le electrons i lalo o le uunaiga a se fanua eletise. O le volitiga le va o le cathode ma anode, e masani lava i le tele 50-150 kV.

E ese mai electrons i lo o aofia ai mea uma protons, ae na o se vaega faaogatotonu len¯ao proton tasi aofia atoms hydrogen. O le mea lea, o le vaega punavai mo accelerators proton o kasa hydrogen. I lenei tulaga, ua ionized le penisini ma o loo tu protons e ala i pu. I accelerators tele e masani ona faia protons i le tulaga o le lelei ions hydrogen. Latou ma sui se electron faaopoopo mai atoms lea o le fua o se ionization kasa diatomic. Talu mai le leaga molia ions hydrogen i le laasaga muamua o le faigofie galuega. Ona latou oo e ala i se pepa alumini manifinifi, lea e aveesea i latou o electrons i luma o le tulaga mulimuli o le saoasaoa.

faʻavave

A o galuega accelerators vaega itiiti? O se vaega autu o i latou uma o le fanua eletise. Faigofie faataitaiga - o le fanua toniga static le va o le potentials eletise lelei ma le lelei, e pei o mea o loo i le va o le tuta o le maa eletise. ua tualiali lenei fanua electron tauaveina se moliaga le lelei o le a le malosi lea e taitaiina ai i se tulaga lelei. E faatelevaveina ai, ma afai ei ai se mea e tu i le ala, o lona saoasaoa ma le faateleina o le mana. Electrons agai atu i le tulaga lelei i le uaea po o le ea, ma fetoʻai ma le atoms maua le malosi, ae afai o loo latou o loo i vacuo, ona faatelevaveina ao latou faalatalata atu i le anode.

Feteenai i le va o le amataga ma le faaiuga tulaga o le faauigaina e le electron faatauina i latou malosi. Ina ua siitia atu e ala i se agavaa eseesega o le 1 V e tutusa i le 1 electron-voliti (eV). e tusa lea ma le 1,6 × 10 ^-19 joule. O le malosi o le a lele namu trillion taimi e sili atu. ua faatelevaveina i electrons kinescope volitiga sili atu nai lo le 10 kV. E toatele accelerators aapa tele malosi maualuga fuaina mega, giga ma tera-electron-volts.

ituaiga

O nisi o uluai ituaiga o accelerators vaega, e pei o le volitiga multiplier ma le afi afi Van Graaff de, e faaaoga ai se fanua eletise faifai pea e faia e le potentials e oo atu i le miliona volts. Faatasi ai ma lea voltages maualuga galulue faigofie. A sili atu isi aogā o le gaoioiga toe o fanua eletise vaivai gaosia potentials maualalo. O lenei mataupu faavae o loo faaaogaina i totonu o le ituaiga e lua o accelerators po nei - linear ma cyclic (mafuli cyclotrons ma synchrotrons). accelerators vaega Linear, i le puupuu, na latou le taimi e tasi e ala i le faasologa o accelerating fanua, ao le cyclically le tele o taimi ua latou gaoioi ai i se ala faataamilo e ala i le fanua eletise laiti matua. I tulaga uma e lua, o le malosi mulimuli o le fasimea e faalagolago i luga o le fanua atoa o le gaoioiga, ina ia le tele o laiti "patupatu" Ua faaopoopo faatasi e tuuina atu i le aafiaga tuufaatasi o se tasi tele.

Le faatulagaga ua tuuina soo mai o se vaepenisini linear e faatupuina ai fanua eletise i se auala e masani ai o le faaaogaina o le AC, e le DC. Fasimea molia lelei ua faatelevaveina e le gafatia lelei ma maua se uunaʻi fou, pe afai e oo lelei. I le faiga, e tatau ona suia vave lava le volitiga. Mo se faataitaiga, i se malosi o le 1 MeV gaoioiga proton i le saosaoa e matua maualuga tele o le saosaoa o le malamalama o 0,46, e pasi 1.4 m o 0,01 MS. O lona uiga i le faatulagaga toe o ni nai mita le umi, o le fanua eletise e tatau ona suia ai le taitaiga i se taimi o le itiiti ifo i le 100 MHz. e masani lava ona fasimea Linear ma accelerators cyclic tafieseina i latou i le taimi fanua eletise alternating mai le 100 MHz e 3000, t. E. I le tele o galu leitio i microwaves.

Le galu eletise o se tuufaatasiga o fanua eletise ma maneta oscillating oscillating i angles aia tatau e le tasi le isi. O le manatu autu o le fetuunai le galu vaepenisini ina ia i le taunuu mai o fasimea ua faatonuina le fanua eletise e tusa ai ma le vector saoasaoa. e mafai ona faia lenei mea e ala i le faaaogaina o se tu galu - o le tuufaatasiga o galu malaga i itu faafeagai i se avanoa tapunia, le leo galu i le okeni paipa. O se embodiment isi mo electrons agai vave lona velocities latalata atu i le saosaoa o le malamalama, o se galu femalagaaʻi.

autophasing

Se aafiaga taua o le saoasaoa i se fanua eletise alternating o se "tulaga mautu vaega". I se tasi oscillation taamilosaga alternating fanua e pasia le o mai i le taua aupito maualuga toe o, e faaitiitia i se tulaga maualalo ma tulai e o. O lea, e pasi faalua e ala i le taua e manaomia mo saoasaoa. Afai o se vaega o lona faateleina le saoasaoa, e oo mai le amataga foi, o le a le galue se fanua o le malosi lava, ma o le a vaivai le tulei. Ina ua oo i le eria e sosoo ai, o le suega tuai ma le tele o aafiaga. O se taunuuga, o le loto phasing tupu, fasimea o le a avea i vaega ma fanua taitasi i le itulagi accelerating. O se isi aafiaga o le faapotopotoina oi latou i le taimi e fausia ai se clot nai lo se vaitafe pea.

O le taitaiga a le utupoto

Se matafaioi taua i le ala o le galuega ma vaepenisini vaega, taaalo ma fanua maneta, e mafai ona latou suia le taitaiga o la latou gaoioiga. O lona uiga o le a latou mafai ona faaaogaina mo "punou" o le laau faalava i se ala faataamilo, ina ia latou pasia soo e ala i le tasi o le fuaiupu accelerating. I le tulaga aupito faigofie, i se vaega itiiti molia agai i le tulimanu taumatau i le taitaiga o le fanua homogeneous maneta, o se vector malosi perpendicular uma e lua o ana gaoioiga, ma le fanua. O lenei e mafua ai le utupoto e agai i se ala faataamilo perpendicular i le fanua, seia oo ina sau mai i lona fanua o le faatinoga po o isi malosi amata ona galulue i ai. e faaaoga lenei aafiaga i accelerators cyclic e pei o se synchrotron ma cyclotron. I se cyclotron, ua tuuina atu le fanua e le aunoa e se maneta tele. Fasimea i le faateleina o lo latou malosi agai spirally fafo faatelevaveina ma fetauaiga taitasi. O le clots synchrotron agai i le mama ma o se faataamilosaga aunoa, ma o le fanua faatupulaia e le electromagnets i le mama o le a faateleina e pei o le ua faatelevaveina fasimea. O le magnets tuuina "punou", sui dipoles i matu ma pou saute, piʻo i se foliga solofanua ina ia le utupoto mafai ona oo therebetween.

O le galuega tauave taua lona lua o le electromagnets o le taulai atu o le ave ina ia latou e matua vaapiapi ma le malosi e mafai ai. Faigofie tulaga o le a taulai atu maneta - ma pou e fa (lua i matu ma le lua i saute) tu faafeagai le tasi le isi. Latou tulei le fasimea i le ogatotonu i le itu e tasi, ae faatagaina i latou e ona tufatufaina e le perpendicular. taulai atu magnets Quadrupole le utupoto faalava, ma faatagaina o ia e alu i fafo o taulai faasologa agai i lalo. Ina ia faia lenei mea, e tatau ona faaaogaina i taitoalua. Mo se sili saʻo le taulai atu o loo faaaogaina foi e sili atu magnets lavelave ma se vaega tele o pou (6 ma le 8).

Talu mai le malosi o le faateleina vaega, o le malosi o le fanua maneta, e faatonuina ai i latou faateleina. O lenei tausia le laau faalava i luga o le trajectory tasi. O le curd ua faailoa i totonu o le mama ma ua faatelevaveina i se manao malosi ao leʻi mafai ona toe faaui i tua ma faaaogaina i suesuega. Retraction ua ausia e electromagnets ua faagaoioia e tulei fasimea mai le mama synchrotron.

fetoʻaiga

Molia accelerators vaega faaaogaina i vailaau ma alamanuia, faapitoa e maua ai se laau faalava mo se faamoemoega faapitoa, f.t.t., implantation irradiation po Ion. O lona uiga e fasimea faaaogaina le taimi e tasi. O ia lava sa moni o accelerators faaaogaina i suesuega faavae mo le tele o tausaga. Ae o le na atiina ae mama i le 1970, lea na ave e lua o lo o faasalalauina i itu faafeagai ma fetoʻai i le matagaluega. O le lelei autu o sea faiga e faapea i le a malosi fetoaiga frontal o fasimea e alu saʻo lava i le malosi fegalegaleaiga i le va o i latou. O lenei faatusatusa i le mea e tupu pe a collides le utupoto i se ata minoi, i le alu atu i lea tulaga o le tele o le malosi o le faaitiitiga o le mea tulimatai i gaoioiga, e tusa ai ma le mataupu faavae o le faasaoina o le malosiaga.

O nisi masini ma colliding utupoto o loo fausia i mama e lua, fetaulaigaala i nofoaga e lua pe sili atu, e faasalalauina i itu faafeagai, o le fasimea o le ituaiga lava e tasi. Taatele collider vaega-antiparticle. Antiparticle ei ai le moliaga faafeagai o le fasimea fesootai i ai. Mo se faataitaiga, o le positron, ua lelei molia, ma electrons - le lelei. O lona uiga o se fanua e faatelevaveina ai le electron, slows lalo le positron, agai i le itu lava e tasi. Ae pe afai o le gaoioiga e gata ai i le isi itu, o le a faatelevaveina. E faapena foi, o se electron siitia e ala i se piʻoga finagalo fanua maneta i le itu tauagavale, ma le positron - saʻo. Ae afai ua agai i luma le positron, o le a faaauau pea ona ese lona ala i le itu taumatau, ae i luga o le piʻoga lava lea e tasi e pei o lena o le electron. Ae peitai, o lona uiga e mafai ona agai fasimea e ala i le mama o le synchrotron magnets e tasi ma faatelevaveina e le fanua eletise lava i itu faafeagai. I le foafoaina ai lenei mataupu faavae tele colliders mamana colliding ave, t. Ina ia. Na pau lava le manaomia e se tasi vaepenisini mama.

e lē faaauau pea ona agai utupoto i le synchrotron ma tuufaatasia i "clumps." E mafai ona avea ni senitimita le umi ma se sefulu o le a milimita le lautele, ma e aofia ai le 10 ¹² fasimea. O lenei density maualalo, aua o le tele o ni mea o loo i ai e uiga i le ²³ atoms ^Oketopa. O le mea lea, pe a ave colliding faalavelave, e na o se tamai avanoa o le a tali fasimea o le tasi i le isi. I faiga clots faaauau pea ona agai foi i le mama ma feiloai i ai. lagona gaogao maualuga i le vaepenisini o fasimea molia (10 ^-11 mm Hg. V.) E le manaomia ina ia fasimea e mafai ona faasalalau mo le tele o itula e aunoa ma collisions ma molecules ea. O le mea lea, ua taua foi o le faatupulaia o le mama, ona teuina moni ave ai mo ni nai itula.

faamauina

Molia vaega accelerators i le tulai mai o le toatele e mafai ona faamauina pe fasimea lavea le sini po o le isi laau faalava, agai i le itu faafeagai. I se faagaau ata televise, electrons mai le fana e taia le screen phosphor i luga i totonu ma emit malamalama, lea ai recreates le faatusa faaooina atu. I accelerators e detectors faapitoa tali atu faataapeapeina fasimea, ae e masani lava ona fuafuaina i latou e faia faailoilo eletise e mafai ona liua i faamatalaga komepiuta ma iloilo e faaaoga polokalama komepiuta. Na molia elemene maua faailoilo eletise ui atu i le mataupu, mo se faataitaiga e ala i ionization po excitation o atoms, ma e mafai ona iloa mai saʻo. Fasimea le faaituau e pei o neutrons po photons e mafai ona iloa mai le faaalatua e ala i le amio o le fasimea molia latou i ai i le lafo faatu.

E tele detectors faapitoa. O nisi oi latou, e pei o se fata Geiger, o se faitauga vaega, ma isi aogā, f.t.t., mo auala pueina po o le saoasaoa fua o le malosi. detectors po nei i le tele ma tekinolosi, e mafai ona eseese lava mai laiti totogi faatasi ai masini e tele potu ua faatumulia i le kasa ma uaea e iloa auala ionized gaosia e fasimea molia.

tala

O le accelerators o particles na molia na masani ona atiae mo su'esu'ega o meatotino o le atomic nuclei ma vaega elemene. Talu mai le tatalaina o le physicist British Ernest Rutherford i le 1919, o le tali o le nitrogen vaega faaogatotonu len¯ao ma se vaega itiiti o le Alefa, uma le suesuega i le fanua o le fisiki faaniukilia e 1932 sa faatinoina ma nuclei feulaina i le kesi, faamaloloina e ala i le pala o elemene faʻaratiasia faalenatura. O fatugala o le alalaupapa faalenatura ei ai le malosiaga fatu o le 8 MeV, ae na talitonu Rutherford o le matauina o le pala o le mamafa mamafa o le mea e tatau ai ona faanatinatiina i latou i ni tulaga e sili atu ona taua. I lena taimi na foliga mai e faigata. Ae peitai, o le fuafuaina faia i le 1928 e Georgiem Gamovym (i le Iunivesite o Göttingen, Siamani), na faaalia ai le ions e mafai ona faaaogaina i le tele o le malosi i lalo, ma o lenei ua stimulated taumafai e fausia o se nofoaga e maua ai se utupoto lava mo faaniukilia Suesuega.

O isi mea na tutupu i lenei vaitau na fa'aalia ai mataupu faavae e fausia ai fa'amalositili o matā'upu na molia e o'o mai i nei aso. O uluai taumafaiga fa'ata'ita'iga na faia e Cockcroft ma Walton i le 1932 i le Iunivesite o Cambridge. I le fa'aaogaina o le voltage multiplier, na latou fa'avaveina ai le protons i le 710 keV ma fa'aalia ai le tali mai o lenei mea i le nofoaga o le lithium e fai ai ni matā'ifa'itusi se lua. E oo atu i le 1931, i le Iunivesite o Princeton i New Jersey, na fausia ai e Robert Van de Graaf le uluai eletise eletise eletise o le maualuga maualuga. O le eletise o le eletise Cokroft-Walton ma le gaosiga o Van de Graaff o lo'o fa'aaogaina e avea ma punaoa malosi mo le fa'avavevave.

Na faaalia e Rolf Wideröe le mataupu faavae o le osofa'iga o le resonance i le 1928. I le Iunivesite Faasaienisi a Rhine-Westphalian i Aachen, Siamani, na ia fa'aogaina ai le maualuga o le eletise e fa'avave ai le sodium ma le konatela fa'alua i le malosi faalua na lipotia ia i latou. I le 1931, i le Iunaite Setete, na faaaoga ai e Ernest Lawrence ma lona fesoasoani ia David Sloan o le Iunivesite o Kalefonia, Berkeley, le tele o taimi e faanatinati ai le mercury ions i le malosi e sili atu i le 1.2 MeV. O lenei galuega na faaopoopoina e le avelaupapa o mea mamafa mamafa mamafa Wideröe, ae o le suauu oona na le aoga i suesuega faakomepiuta.

O le magnetic resonance accelerator, po'o le cyclotron, na fuafuaina e Lawrence e avea o se fesuiaiga o le faatuina o Wideröe. Na fa'aalia e se tamaititi o Lawrence Livingston le fa'ata'ita'iga cyclotron i le 1931, ma faia ai ions ma le malosi o le 80 keV. I le 1932, na faasilasila ai e Lawrence ma Livingston le saoasaoa o protons i le sili atu ma le 1 MeV. Mulimuli ane i le 1930, o le malosi o le cyclotron na o'o i le 25 MeV, ma Van Gene Graaff generators e tusa ma le 4 MeV. I le 1940, na fa'aaogaina ai e Donald Kerst ia taunuuga o le fa'atusatusa ma le fa'aeteete o le fa'aogaina i le mamanu o le telefoni, na fausia ai le muamua fa'atau i le Iunivesite o Ilinoi, o se fa'atautaia eletise eletise.

Fa'asolosolo fa'aonapo nei: fa'avavevave o penisina ua molia

I le mae'a ai o le Taua Lua a le Lalolagi, o le saienisi o le fa'ateleina o meaola i le malosi maualuga ua vave ai le alualu i luma. Na ia amata Edwin Macmillan i Berkeley ma Vladimir Veksler i Moscow. I le 1945, na latou ta'itasi le faamatalaina o le mataupu faavae o le mautu o vaega. O lenei ta'iala e ofoina mai ai le auala e tausia ai le fa'amalosia o vaega o mea'ai i se tagata eletise, lea na aveesea ai le tapula'a i luga o le malosiaga o protons ma fa'atagaina ai le fausiaina o fa'atautaia o le magnetic resonance (synchrotrons) mo electrons. O le fa'aaogaina, le fa'atinoga o le ta'iala o le malupuipuia o vaega, na fa'amaonia ina ua mae'a le fausiaina o se tamai synchrocyclotron i le Iunivesite o Kalefonia ma synchrotron i Egelani. E le'i umi talu ona mae'a lenei mea, o le uluai osofa'iga o le sosolo fa'atautaia. O lenei mataupu faavae o lo'o fa'aaogaina i le tele o synchrotron proton ua fausia talu mai lena taimi.

I le 1947, na fausia ai e William Hansen, i le Iunivesite o Stanford i Kalefonia, le uluai eletise eletise i luga o se galu femalagaa'i, e faaaoga ai tekinolosi masini eletise, lea na fausia mo le radar i le taimi o le Taua Lona Lua a le Lalolagi.

O le alualu i luma i suesuega sa mafai ona maua e ala i le faateleina o le malosiaga o protons, lea na mafua ai le fausia o le televave o le televave. O lenei tulaga na taofi e le maualuga o le tau o le tele o lapisi mama. O le lapoa aupito mamafa e tusa ma le 40,000 tone. Auala mo le faateleina o le malosi e aunoa ma le faateleina o le tele o masini na faaalia i le 1952 e Livingston, Courant ma Snyder i le auala o le taulai atu (o nisi taimi e taua o le tulimata'i malosi). O synchrotrons o lo'o galulue i luga o lenei mataupu fa'aaoga fa'ata'ita'i 100 taimi la'ititi nai lo le taimi muamua. O lea taulaiga e fa'aaogaina i fa'aaogaina fa'aonapo nei.

I le 1956 na iloa ai e Kerst afai e lua seti o vaega e faia i le vaeluaina o vaeluaga, e mafai e se tasi ona matauina a latou fusuaga. O le fa'aaogaina o lenei manatu e mana'omia ai le fa'atuputupula'ia o fa'avavevave fa'avave i fa'alapotopotoga e ta'ua o fa'amalosi fa'amalosi. O lenei tekinolosi ua mafai ai ona maua le maualuga o le fegalegaleaiga o le vaega.