หลักการใดที่รองรับการทำงานของซินโครฟาโซตรอน ซินโครฟาโซตรอน: หลักการทำงานและคำอธิบายคืออะไร การวิจัยดำเนินการที่ซินโครฟาโซตรอน

06.06.2024

อ่านด้วย

ซินโครฟาโซตรอน: หลักการทำงานและคำอธิบายคืออะไร

สุภาษิตเกี่ยวกับความงาม 3 สุภาษิตเกี่ยวกับจิตวิญญาณ

จักรวาลวิทยารัสเซีย, นักบินอวกาศรัสเซีย, ประวัติศาสตร์การสำรวจอวกาศ, นักบินอวกาศคนแรก ยูริ กาการิน

ทักษะทางจิตวิทยาและการสอนของครูและการพัฒนาของพวกเขา

ชั่วโมงเรียนในหัวข้อ: “กิจวัตรประจำวันของฉัน

โดยที่แกนกลางของมัน ซินโครฟาโซตรอนเป็นสถานที่ติดตั้งขนาดใหญ่สำหรับการเร่งอนุภาคที่มีประจุ ความเร็วขององค์ประกอบต่างๆ ในอุปกรณ์นี้สูงมาก เช่นเดียวกับพลังงานที่ปล่อยออกมา เมื่อได้รับภาพการชนกันของอนุภาค นักวิทยาศาสตร์สามารถตัดสินคุณสมบัติของโลกวัตถุและโครงสร้างของมันได้

ความจำเป็นในการสร้างเครื่องเร่งความเร็วได้ถูกพูดคุยกันก่อนที่จะเริ่มมหาสงครามแห่งความรักชาติ เมื่อนักฟิสิกส์กลุ่มโซเวียตที่นำโดยนักวิชาการ A. Ioffe ส่งจดหมายถึงรัฐบาลสหภาพโซเวียต เน้นย้ำถึงความสำคัญของการสร้างพื้นฐานทางเทคนิคเพื่อศึกษาโครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอม คำถามเหล่านี้กลายเป็นปัญหาสำคัญของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติไปแล้ว วิธีแก้ปัญหาของพวกเขาอาจพัฒนาวิทยาศาสตร์ประยุกต์ กิจการทหาร และพลังงาน

ในปี พ.ศ. 2492 การออกแบบการติดตั้งเครื่องเร่งโปรตอนครั้งแรกได้เริ่มขึ้น อาคารหลังนี้สร้างขึ้นในเมือง Dubna ในปี 1957 เครื่องเร่งโปรตอนที่เรียกว่า "ซินโครฟาโซตรอน" เป็นโครงสร้างที่มีขนาดมหึมา ได้รับการออกแบบเป็นอาคารแยกต่างหากของสถาบันวิจัย พื้นที่หลักของโครงสร้างถูกครอบครองโดยวงแหวนแม่เหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 60 ม. จำเป็นต้องสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ มันอยู่ในช่องว่างของแม่เหล็กที่อนุภาคถูกเร่ง

หลักการทำงานของซินโครฟาโซตรอน

เครื่องเร่งปฏิกิริยา-ซินโครฟาโซตรอนอันทรงพลังเครื่องแรกตั้งใจที่จะสร้างขึ้นโดยใช้หลักการสองประการร่วมกัน ซึ่งก่อนหน้านี้ใช้แยกกันในฟาโซตรอนและซินโครตรอน หลักการแรกคือการเปลี่ยนแปลงความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ประการที่สองคือการเปลี่ยนแปลงระดับความแรงของสนามแม่เหล็ก

ซินโครฟาโซตรอนทำงานบนหลักการของตัวเร่งแบบไซคลิก เพื่อให้อนุภาคอยู่ในวงโคจรสมดุลเดียวกัน ความถี่ของสนามความเร่งจะเปลี่ยนไป ลำแสงอนุภาคจะมาถึงส่วนเร่งของการติดตั้งในเฟสที่มีสนามไฟฟ้าความถี่สูงเสมอ ซินโครฟาโซตรอนบางครั้งเรียกว่าโปรตอนซินโครตรอนที่มีการโฟกัสแบบอ่อน พารามิเตอร์ที่สำคัญของซินโครฟาโซตรอนคือความเข้มของลำแสงซึ่งกำหนดโดยจำนวนอนุภาคที่มีอยู่

ซินโครฟาโซตรอนเกือบจะกำจัดข้อผิดพลาดและข้อเสียที่มีอยู่ในไซโคลตรอนรุ่นก่อนได้เกือบทั้งหมด ด้วยการเปลี่ยนการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กและความถี่ของการเติมอนุภาค เครื่องเร่งโปรตอนจะเพิ่มพลังงานของอนุภาค และขับเคลื่อนอนุภาคไปตามเส้นทางที่ต้องการ การสร้างอุปกรณ์ดังกล่าวได้ปฏิวัตินิวเคลียร์

คุณไม่ใช่ทาส!
หลักสูตรการศึกษาแบบปิดสำหรับเด็กชนชั้นสูง: "การจัดการโลกที่แท้จริง"
http://noslave.org

เนื้อหาจากวิกิพีเดีย – สารานุกรมเสรี

ซินโครฟาโซตรอน (จาก การซิงโครไนซ์ + เฟส + อิเล็กตรอน) คือเครื่องเร่งแบบไซคลิกแบบเรโซแนนซ์ที่มีความยาววงโคจรสมดุลคงที่ในระหว่างกระบวนการเร่งความเร็ว เพื่อให้อนุภาคยังคงอยู่ในวงโคจรเดียวกันในระหว่างกระบวนการเร่งความเร็ว ทั้งสนามแม่เหล็กนำและความถี่ของสนามไฟฟ้าเร่งจะเปลี่ยนไป หลังมีความจำเป็นเพื่อให้ลำแสงมาถึงส่วนเร่งเสมอในเฟสกับสนามไฟฟ้าความถี่สูง ในกรณีที่อนุภาคมีสัมพัทธภาพสูง ความถี่การหมุนสำหรับความยาววงโคจรคงที่จะไม่เปลี่ยนแปลงตามพลังงานที่เพิ่มขึ้น และความถี่ของเครื่องกำเนิด RF จะต้องคงที่เช่นกัน เครื่องเร่งความเร็วดังกล่าวเรียกว่าซินโครตรอนแล้ว

เขียนบทวิจารณ์เกี่ยวกับบทความ "Synchrophasotron"

หมายเหตุ

ดูสิ่งนี้ด้วย

ดูเทมเพลตนี้

โดยการออกแบบ

ตามวัตถุประสงค์

ข้อความที่ตัดตอนมาจากลักษณะซินโครฟาโซตรอน

เราออกจากบ้านด้วยกันราวกับว่าฉันกำลังจะไปตลาดกับเธอเหมือนกัน และในเทิร์นแรกเราก็แยกทางกันอย่างฉันมิตร และแต่ละคนก็ไปตามทางของตัวเองและเกี่ยวกับธุรกิจของตัวเองแล้ว...
บ้านที่พ่อของเวสต้าตัวน้อยยังคงอาศัยอยู่นั้นอยู่ใน "เขตใหม่" แรกที่เรากำลังสร้าง (ตามที่เรียกว่าอาคารสูงหลังแรก) และอยู่ห่างจากเราโดยใช้เวลาเดินเพียงสี่สิบนาที ฉันชอบเดินมาโดยตลอด และมันก็ไม่ได้ทำให้ฉันลำบากใจเลย มีเพียงฉันเท่านั้นที่ไม่ชอบพื้นที่ใหม่นี้เพราะบ้านในนั้นถูกสร้างขึ้นเหมือนกล่องไม้ขีด - ทั้งหมดเหมือนกันและไม่มีใบหน้า และเนื่องจากสถานที่แห่งนี้เพิ่งเริ่มสร้างขึ้น จึงไม่มีต้นไม้สักต้นหรือ "ความเขียวขจี" ใดๆ ในนั้น และดูเหมือนแบบจำลองหินและยางมะตอยของเมืองปลอมที่น่าเกลียดบางแห่ง ทุกอย่างเย็นชาและไร้วิญญาณ และฉันรู้สึกแย่มากที่นั่นเสมอ - ดูเหมือนว่าฉันไม่มีอะไรจะหายใจที่นั่น...
ถึงกระนั้น แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะหาเลขที่บ้านที่นั่น แม้จะปรารถนาอย่างที่สุดก็ตาม เช่นในขณะนั้นฉันกำลังยืนอยู่ระหว่างบ้านหมายเลข 2 และหมายเลข 26 และฉันไม่เข้าใจว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้อย่างไร! และฉันสงสัยว่าบ้านหมายเลข 12 ที่ "หายไป" ของฉันอยู่ที่ไหน?.. ไม่มีเหตุผลในเรื่องนี้และฉันไม่เข้าใจว่าทำไมผู้คนถึงอยู่ในความสับสนวุ่นวายเช่นนี้ได้?
ในที่สุด ด้วยความช่วยเหลือจากคนอื่นๆ ฉันก็สามารถหาบ้านที่ต้องการได้ และฉันก็ยืนอยู่ที่ประตูที่ปิดอยู่ สงสัยว่าคนแปลกหน้าจะทักทายฉันได้อย่างไร?..
ฉันได้พบกับคนแปลกหน้ามากมาย ผู้คนที่ฉันไม่รู้จัก ในลักษณะเดียวกัน และสิ่งนี้จำเป็นต้องมีความตึงเครียดอย่างมากในตอนแรก ฉันไม่เคยรู้สึกสบายใจที่จะก้าวก่ายชีวิตส่วนตัวของใคร ดังนั้น “การเดินทาง” แต่ละครั้งจึงดูบ้าบอเล็กน้อยสำหรับฉันเสมอ และฉันก็เข้าใจดีด้วยว่ามันคงจะฟังดูบ้าขนาดไหนสำหรับคนที่เพิ่งสูญเสียคนใกล้ชิดไปจริงๆ และจู่ๆ ก็มีเด็กหญิงตัวเล็ก ๆ เข้ามาบุกรุกชีวิตพวกเขาและประกาศว่าเธอสามารถช่วยพวกเขาได้พูดคุยกับภรรยา น้องสาว ลูกชาย แม่ที่เสียชีวิตไปแล้ว , พ่อ... เห็นด้วย - นี่คงฟังดูผิดปกติสำหรับพวกเขาอย่างแน่นอน! และบอกตามตรงว่าฉันยังไม่เข้าใจว่าทำไมคนเหล่านี้ถึงฟังฉันเลย!

นี่คือคำที่คุ้นเคยอย่างยากลำบาก “ซินโครฟาโซตรอน”! เตือนฉันว่ามันเข้าหูคนทั่วไปในสหภาพโซเวียตได้อย่างไร? มีภาพยนตร์หรือเพลงฮิตอยู่บ้าง ฉันจำได้แม่นว่ามันคืออะไร! หรือเป็นเพียงคำอะนาล็อกของคำที่ไม่สามารถออกเสียงได้?

ตอนนี้เรามาจำไว้ว่ามันคืออะไรและถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร...

ในปีพ.ศ. 2500 สหภาพโซเวียตได้ปฏิวัติการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ในสองทิศทางพร้อมกัน คือ ในเดือนตุลาคม ดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกได้เปิดตัว และไม่กี่เดือนก่อนหน้านั้นในเดือนมีนาคม ซินโครฟาโซตรอนในตำนาน ซึ่งเป็นสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งขนาดยักษ์สำหรับศึกษาโลกใบเล็กได้เริ่มปฏิบัติการ ในดุบนา เหตุการณ์ทั้งสองนี้ทำให้คนทั้งโลกตกตะลึงและคำว่า "ดาวเทียม" และ "ซินโครฟาโซตรอน" ก็ได้รับการยอมรับอย่างมั่นคงในชีวิตของเรา

ซินโครฟาโซตรอนเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุชนิดหนึ่ง อนุภาคในนั้นจะถูกเร่งด้วยความเร็วสูงและส่งผลให้มีพลังงานสูง จากผลการชนกับอนุภาคอะตอมอื่น โครงสร้างและคุณสมบัติของสสารจะถูกตัดสิน ความน่าจะเป็นของการชนจะถูกกำหนดโดยความเข้มของลำแสงอนุภาคที่มีความเร่งซึ่งก็คือจำนวนอนุภาคที่อยู่ในนั้นดังนั้นความเข้มพร้อมกับพลังงานจึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญของเครื่องเร่งความเร็ว

เครื่องเร่งความเร็วมีขนาดมหึมาและไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่นักเขียน Vladimir Kartsev เรียกพวกมันว่าปิรามิดแห่งยุคนิวเคลียร์ซึ่งลูกหลานจะตัดสินระดับของเทคโนโลยีของเรา

ก่อนสร้างเครื่องเร่งความเร็ว แหล่งกำเนิดอนุภาคพลังงานสูงเพียงแหล่งเดียวคือรังสีคอสมิก สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนที่มีพลังงานตามลำดับ GeV หลายตัวซึ่งมาจากอวกาศอย่างอิสระและอนุภาคทุติยภูมิที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศ แต่การไหลของรังสีคอสมิกนั้นวุ่นวายและมีความเข้มต่ำ ดังนั้นเมื่อเวลาผ่านไป การติดตั้งพิเศษจึงเริ่มถูกสร้างขึ้นเพื่อการวิจัยในห้องปฏิบัติการ - เครื่องเร่งด้วยลำแสงควบคุมของอนุภาคพลังงานสูงและความเข้มสูงกว่า

การทำงานของเครื่องเร่งความเร็วทั้งหมดนั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่รู้จักกันดี: อนุภาคที่มีประจุจะถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับอนุภาคที่มีพลังงานสูงมากโดยการเร่งความเร็วเพียงครั้งเดียวระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้ว เนื่องจากจะต้องใช้แรงดันไฟฟ้ามหาศาลกับอนุภาคดังกล่าว ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิค ดังนั้นอนุภาคพลังงานสูงจึงได้มาจากการส่งผ่านอนุภาคระหว่างอิเล็กโทรดซ้ำๆ

เครื่องเร่งที่อนุภาคผ่านช่องว่างการเร่งที่อยู่ติดกันเรียกว่าเส้นตรง การพัฒนาเครื่องเร่งความเร็วเริ่มต้นขึ้นด้วย แต่ความต้องการในการเพิ่มพลังงานของอนุภาคทำให้การติดตั้งมีความยาวจนแทบไม่สมจริง

ในปี 1929 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน อี. ลอว์เรนซ์ เสนอการออกแบบเครื่องเร่งซึ่งอนุภาคเคลื่อนที่เป็นเกลียว โดยผ่านช่องว่างเดียวกันระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองซ้ำแล้วซ้ำเล่า วิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคนั้นโค้งงอและบิดด้วยสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอซึ่งตั้งฉากกับระนาบการโคจร เครื่องเร่งความเร็วเรียกว่าไซโคลตรอน ในปี พ.ศ. 2473-2474 ลอว์เรนซ์และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้างไซโคลตรอนเครื่องแรกที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) สำหรับสิ่งประดิษฐ์นี้เขาได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2482

ในไซโคลตรอน สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอจะถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ และสนามไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดกลวงรูปตัว D สองตัว (จึงเป็นที่มาของชื่อ "ดี") แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะจ่ายให้กับอิเล็กโทรด ซึ่งจะเปลี่ยนขั้วทุกครั้งที่อนุภาคทำการปฏิวัติครึ่งหนึ่ง ด้วยเหตุนี้สนามไฟฟ้าจึงเร่งอนุภาคอยู่เสมอ แนวคิดนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากอนุภาคที่มีพลังงานต่างกันมีช่วงเวลาการปฏิวัติต่างกัน แต่โชคดีที่แม้ว่าความเร็วจะเพิ่มขึ้นตามพลังงานที่เพิ่มขึ้น แต่ระยะเวลาของการปฏิวัติยังคงที่ เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางของวิถีจะเพิ่มขึ้นในอัตราส่วนเดียวกัน เป็นคุณสมบัติของไซโคลตรอนที่ช่วยให้สามารถใช้ความถี่คงที่ของสนามไฟฟ้าเพื่อเร่งความเร็วได้

ในไม่ช้า ไซโคลตรอนก็เริ่มถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการวิจัยอื่นๆ

อาคารซินโครฟาโซตรอนในคริสต์ทศวรรษ 1950

ความจำเป็นในการสร้างฐานเร่งเร่งด่วนในสหภาพโซเวียตได้ประกาศในระดับรัฐบาลในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2481 กลุ่มนักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีเลนินกราด (LPTI) นำโดยนักวิชาการ A.F. Ioffe หันไปหาประธานสภาผู้บังคับการตำรวจแห่งสหภาพโซเวียต V.M. โมโลตอฟพร้อมจดหมายที่เสนอให้สร้างพื้นฐานทางเทคนิคสำหรับการวิจัยในสาขาโครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอม คำถามเกี่ยวกับโครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอมกลายเป็นหนึ่งในปัญหาสำคัญของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ และสหภาพโซเวียตล้าหลังอย่างมากในการแก้ปัญหาเหล่านี้ ดังนั้นหากอเมริกามีไซโคลตรอนอย่างน้อยห้าตัว สหภาพโซเวียตก็ไม่มีเลย (ไซโคลตรอนเพียงตัวเดียวของสถาบันเรเดียมของ Academy of Sciences (RIAN) ซึ่งเปิดตัวในปี พ.ศ. 2480 ใช้งานไม่ได้จริงเนื่องจากข้อบกพร่องด้านการออกแบบ) การอุทธรณ์ต่อโมโลตอฟประกอบด้วยคำร้องขอให้สร้างเงื่อนไขสำหรับการก่อสร้างเครื่องไซโคลตรอน LPTI ให้แล้วเสร็จภายในวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2482 งานสร้างซึ่งเริ่มในปี พ.ศ. 2480 ถูกระงับเนื่องจากความไม่สอดคล้องกันของแผนกและการหยุดให้เงินทุน

อันที่จริงในขณะที่เขียนจดหมาย มีความเข้าใจผิดที่ชัดเจนในแวดวงรัฐบาลของประเทศเกี่ยวกับความเกี่ยวข้องของการวิจัยในสาขาฟิสิกส์อะตอม ตามบันทึกความทรงจำของ M.G. Meshcheryakov ในปี 1938 มีคำถามเกี่ยวกับการชำระบัญชี Radium Institute ซึ่งในความเห็นบางอย่างมีส่วนร่วมในการวิจัยที่ไม่จำเป็นเกี่ยวกับยูเรเนียมและทอเรียมในขณะที่ประเทศพยายามเพิ่มการผลิตถ่านหินและการถลุงเหล็ก

จดหมายถึงโมโลตอฟมีผลและในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2481 คณะกรรมาธิการจาก USSR Academy of Sciences นำโดย P.L. ตามคำร้องขอของรัฐบาล Kapitsa ให้ข้อสรุปเกี่ยวกับความจำเป็นในการสร้างไซโคลตรอน 10–20 MeV ที่ LFTI ขึ้นอยู่กับประเภทของอนุภาคที่มีการเร่ง และเพื่อปรับปรุง RIAN ไซโคลตรอน

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2481 S.I. ในการอุทธรณ์ต่อรัฐสภาของ Academy of Sciences Vavilov เสนอให้สร้าง LPTI ไซโคลตรอนในมอสโกและโอนห้องปฏิบัติการของ I.V. ไปยังสถาบันฟิสิกส์ของ Academy of Sciences (FIAN) จาก LPTI Kurchatova ซึ่งมีส่วนร่วมในการสร้างมัน Sergei Ivanovich ต้องการให้ห้องปฏิบัติการกลางสำหรับการศึกษานิวเคลียสของอะตอมอยู่ในสถานที่เดียวกับที่ Academy of Sciences ตั้งอยู่นั่นคือในมอสโก อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้รับการสนับสนุนจาก LPTI ความขัดแย้งสิ้นสุดลงในปลายปี พ.ศ. 2482 เมื่อ A.F. Ioffe เสนอให้สร้างไซโคลตรอนสามตัวในคราวเดียว เมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม พ.ศ. 2483 ในการประชุมของรัฐสภาของ USSR Academy of Sciences มีการตัดสินใจที่จะสั่งให้ RIAN ติดตั้งไซโคลตรอนที่มีอยู่ในปีนี้ FIAN เพื่อเตรียมวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสร้างไซโคลตรอนทรงพลังใหม่ภายในวันที่ 15 ตุลาคม และ LFTI จะสร้างเครื่องไซโคลตรอนให้แล้วเสร็จในไตรมาสแรกของปี พ.ศ. 2484

ในการเชื่อมต่อกับการตัดสินใจครั้งนี้ FIAN ได้สร้างทีมที่เรียกว่าไซโคลตรอนซึ่งรวมถึง Vladimir Iosifovich Veksler, Sergei Nikolaevich Vernov, Pavel Alekseevich Cherenkov, Leonid Vasilyevich Groshev และ Evgeniy Lvovich Feinberg เมื่อวันที่ 26 กันยายน พ.ศ. 2483 สำนักวิชาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ (OPMS) ได้ยินข้อมูลจาก V.I. Wexler เกี่ยวกับข้อกำหนดการออกแบบสำหรับไซโคลตรอน อนุมัติคุณลักษณะหลักและประมาณการการก่อสร้าง ไซโคลตรอนได้รับการออกแบบเพื่อเร่งดิวเทอรอนให้เป็นพลังงาน 50 MeV FIAN วางแผนที่จะเริ่มก่อสร้างในปี พ.ศ. 2484 และเปิดตัวในปี พ.ศ. 2486 แผนการหยุดชะงักเนื่องจากสงคราม

ความจำเป็นเร่งด่วนในการสร้างระเบิดปรมาณูทำให้สหภาพโซเวียตต้องระดมความพยายามในการศึกษาโลกใบเล็ก ไซโคลตรอนสองตัวถูกสร้างขึ้นทีละตัวที่ห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 ในมอสโก (พ.ศ. 2487, 2489); ในเลนินกราด หลังจากที่การปิดล้อมถูกยกเลิก ไซโคลตรอนของ RIAN และ LPTI ก็ได้รับการฟื้นฟู (พ.ศ. 2489)

แม้ว่าโครงการ FIAN ไซโคลตรอนจะได้รับการอนุมัติก่อนสงคราม แต่ก็ชัดเจนว่าการออกแบบของ Lawrence ได้หมดลงแล้ว เนื่องจากพลังงานของโปรตอนเร่งไม่เกิน 20 MeV จากพลังงานนี้เองที่เริ่มรู้สึกถึงผลกระทบของการเพิ่มมวลของอนุภาคที่ความเร็วซึ่งสมกับความเร็วแสง ซึ่งตามมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

เนื่องจากมวลที่เพิ่มขึ้น เสียงสะท้อนระหว่างการเคลื่อนที่ของอนุภาคผ่านช่องว่างเร่งและเฟสที่สอดคล้องกันของสนามไฟฟ้าจึงหยุดชะงัก ซึ่งทำให้เกิดการเบรก

ควรสังเกตว่าไซโคลตรอนได้รับการออกแบบมาเพื่อเร่งอนุภาคหนักเท่านั้น (โปรตอน ไอออน) นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเนื่องจากมวลนิ่งน้อยเกินไปอิเล็กตรอนที่มีพลังงาน 1-3 MeV ถึงความเร็วใกล้กับความเร็วแสงซึ่งเป็นผลมาจากการที่มวลของมันเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและอนุภาคออกจากการสั่นพ้องอย่างรวดเร็ว .

เครื่องเร่งอิเล็กตรอนแบบไซคลิกเครื่องแรกคือเบตาตรอน สร้างขึ้นโดย Kerst ในปี 1940 ตามแนวคิดของ Wideroe เบตาตรอนเป็นไปตามกฎของฟาราเดย์ ซึ่งเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กที่เจาะเข้าไปในวงจรปิดเปลี่ยนแปลงไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะปรากฏขึ้นในวงจรนี้ ในเบตาตรอน วงปิดคือกระแสของอนุภาคที่เคลื่อนที่เป็นวงโคจรเป็นวงกลมในห้องสุญญากาศที่มีรัศมีคงที่ในสนามแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นทีละน้อย เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กภายในวงโคจรเพิ่มขึ้น แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้น ซึ่งเป็นองค์ประกอบในวงสัมผัสที่เร่งอิเล็กตรอน ในเบตาตรอนก็เหมือนกับไซโคลตรอน มีข้อจำกัดในการสร้างอนุภาคพลังงานที่สูงมาก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าตามกฎของไฟฟ้าไดนามิกส์ อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมจะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ซึ่งนำพลังงานจำนวนมากไปด้วยความเร็วเชิงสัมพัทธภาพ เพื่อชดเชยการสูญเสียเหล่านี้ จำเป็นต้องเพิ่มขนาดของแกนแม่เหล็กซึ่งมีขีดจำกัดในทางปฏิบัติอย่างมาก

ดังนั้นในช่วงต้นทศวรรษ 1940 ความเป็นไปได้ในการได้รับพลังงานที่สูงขึ้นจากทั้งโปรตอนและอิเล็กตรอนจึงหมดลง สำหรับการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับโลกใบเล็ก จำเป็นต้องเพิ่มพลังงานของอนุภาคที่มีความเร่ง ดังนั้นภารกิจในการค้นหาวิธีการเร่งความเร็วแบบใหม่จึงกลายเป็นเรื่องเร่งด่วน

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2487 V.I. เว็กซ์เลอร์หยิบยกแนวคิดปฏิวัติเกี่ยวกับวิธีการเอาชนะอุปสรรคด้านพลังงานของไซโคลตรอนและเบตาตรอน มันง่ายมากจนดูแปลกว่าทำไมพวกเขาไม่มาเร็วกว่านี้ แนวคิดก็คือในระหว่างการเร่งความเร็วแบบเรโซแนนซ์ ความถี่การหมุนของอนุภาคและสนามความเร่งควรจะตรงกันตลอดเวลา กล่าวคือ เป็นแบบซิงโครนัส เมื่อเร่งอนุภาคสัมพัทธภาพหนักในไซโคลตรอน สำหรับการซิงโครไนซ์ ได้มีการเสนอให้เปลี่ยนความถี่ของสนามไฟฟ้าเร่งตามกฎหมายบางประการ (ต่อมา เครื่องเร่งดังกล่าวเรียกว่าซินโครไซโคลตรอน)

เพื่อเร่งอิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพ จึงเสนอเครื่องเร่งซึ่งต่อมาเรียกว่าซินโครตรอน ในนั้นการเร่งความเร็วจะดำเนินการโดยสนามไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่คงที่และการซิงโครไนซ์นั้นรับประกันโดยสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมายบางประการซึ่งทำให้อนุภาคอยู่ในวงโคจรที่มีรัศมีคงที่

เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติ จำเป็นต้องตรวจสอบในทางทฤษฎีว่ากระบวนการเร่งความเร็วที่เสนอนั้นเสถียร กล่าวคือ หากมีความเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากการสั่นพ้อง เฟสของอนุภาคจะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของทีมไซโคลตรอน E.L. Feinberg ดึงความสนใจของ Wexler มาสู่สิ่งนี้และตัวเขาเองได้พิสูจน์ความเสถียรของกระบวนการทางคณิตศาสตร์อย่างเคร่งครัด นั่นคือเหตุผลที่แนวคิดของ Wexler ถูกเรียกว่า "หลักการการเปลี่ยนสถานะอัตโนมัติ"

เพื่อหารือเกี่ยวกับวิธีแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น FIAN ได้จัดงานสัมมนา โดยที่ Wexler ให้รายงานเบื้องต้น และ Feinberg ให้รายงานเกี่ยวกับความยั่งยืน งานนี้ได้รับการอนุมัติและในปี 1944 วารสาร "Reports of the USSR Academy of Sciences" ได้ตีพิมพ์บทความสองบทความที่กล่าวถึงวิธีการเร่งความเร็วแบบใหม่ (บทความแรกเกี่ยวข้องกับเครื่องเร่งความเร็วตามความถี่หลายความถี่ ต่อมาเรียกว่าไมโครตรอน) ผู้เขียนของพวกเขาถูกระบุว่าเป็น Wexler เท่านั้น และไม่มีการเอ่ยถึงชื่อของ Feinberg เลย ในไม่ช้า บทบาทของ Feinberg ในการค้นพบหลักการกำหนดขั้นตอนอัตโนมัติก็ถูกส่งมอบให้ลืมเลือนไปโดยไม่สมควร

หนึ่งปีต่อมาหลักการของการวางขั้นตอนอัตโนมัติถูกค้นพบอย่างอิสระโดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน E. MacMillan แต่ Wexler ยังคงให้ความสำคัญเป็นอันดับแรก

ควรสังเกตว่าในเครื่องเร่งความเร็วตามหลักการใหม่นั้น "กฎแห่งการงัด" แสดงให้เห็นอย่างชัดเจน - การได้รับพลังงานทำให้เกิดการสูญเสียความเข้มของลำแสงของอนุภาคเร่งซึ่งสัมพันธ์กับลักษณะของวัฏจักรของการเร่งความเร็ว ตรงกันข้ามกับการเร่งความเร็วอย่างราบรื่นในไซโคลตรอนและเบตาตรอน จุดที่ไม่พึงประสงค์นี้ถูกชี้ให้เห็นทันทีในเซสชั่นของภาควิชาวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์เมื่อวันที่ 20 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2488 แต่ในขณะเดียวกันทุกคนก็ลงมติเป็นเอกฉันท์ว่าเหตุการณ์นี้ไม่ควรรบกวนการดำเนินโครงการไม่ว่าในกรณีใด แม้ว่าการต่อสู้เพื่อความรุนแรงจะสร้างความรำคาญให้กับ "คันเร่ง" อย่างต่อเนื่อง

ในเซสชั่นเดียวกันตามข้อเสนอของประธานสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต S.I. Vavilov มีการตัดสินใจที่จะสร้างเครื่องเร่งความเร็วสองประเภทที่เสนอโดย Wexler ทันที เมื่อวันที่ 19 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2489 คณะกรรมการพิเศษภายใต้สภาผู้แทนประชาชนแห่งสหภาพโซเวียตได้สั่งให้คณะกรรมการที่เกี่ยวข้องพัฒนาโครงการโดยระบุกำลังการผลิต เวลาในการผลิต และสถานที่ก่อสร้าง (การสร้างไซโคลตรอนถูกยกเลิกที่ FIAN)

เป็นผลให้เมื่อวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2489 จึงมีการออกมติสองครั้งของคณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียตพร้อมกันลงนามโดยประธานคณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียต I.V. สตาลินและผู้จัดการกิจการของสภารัฐมนตรีแห่งสหภาพโซเวียต Ya.E. Chadaev เพื่อสร้างซินโครไซโคลตรอนที่มีพลังงานดิวเทอรอน 250 MeV และซินโครตรอนที่มีพลังงาน 1 GeV พลังงานของเครื่องเร่งความเร็วถูกกำหนดโดยการเผชิญหน้าทางการเมืองระหว่างสหรัฐอเมริกาและสหภาพโซเวียตเป็นหลัก ในสหรัฐอเมริกา พวกเขาได้สร้างซินโครไซโคลตรอนที่มีพลังงานดิวเทอรอนประมาณ 190 MeV และเริ่มสร้างซินโครตรอนที่มีพลังงาน 250–300 MeV เครื่องเร่งความเร็วในประเทศควรจะมีพลังงานมากกว่าเครื่องเร่งความเร็วของอเมริกา

ซินโครไซโคลตรอนเกี่ยวข้องกับความหวังในการค้นพบองค์ประกอบใหม่ ซึ่งเป็นวิธีใหม่ในการผลิตพลังงานปรมาณูจากแหล่งที่ราคาถูกกว่ายูเรเนียม ด้วยความช่วยเหลือของซินโครตรอนพวกเขาตั้งใจที่จะผลิตมีซอนเทียมซึ่งตามที่นักฟิสิกส์โซเวียตสันนิษฐานในเวลานั้นสามารถก่อให้เกิดการแยกตัวของนิวเคลียร์ได้

มติทั้งสองออกมาพร้อมกับตราประทับ "ความลับสุดยอด (โฟลเดอร์พิเศษ)" เนื่องจากมีการดำเนินการสร้างเครื่องเร่งความเร็วโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการสร้างระเบิดปรมาณู ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา พวกเขาหวังว่าจะได้ทฤษฎีกองกำลังนิวเคลียร์ที่แม่นยำซึ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณระเบิด ซึ่งในเวลานั้นดำเนินการโดยใช้แบบจำลองโดยประมาณชุดใหญ่เท่านั้น จริงอยู่ที่ทุกสิ่งไม่ง่ายอย่างที่คิดในตอนแรกและควรสังเกตว่าทฤษฎีดังกล่าวไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาจนถึงทุกวันนี้

มติดังกล่าวได้กำหนดสถานที่ก่อสร้างสำหรับเครื่องเร่งความเร็ว: ซินโครตรอน - ในมอสโกบนทางหลวง Kaluzhskoe (ปัจจุบันคือ Leninsky Prospekt) บนอาณาเขตของสถาบันกายภาพ Lebedev; ซินโครไซโคลตรอน - ในพื้นที่ของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ Ivankovskaya ห่างจากมอสโกไปทางเหนือ 125 กิโลเมตร (ในเวลานั้นภูมิภาค Kalinin) ในขั้นต้น การสร้างคันเร่งทั้งสองนั้นได้รับความไว้วางใจจาก FIAN V.I. ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้างานซินโครตรอน Veksler และสำหรับซินโครไซโคลตรอน - D.V. สโกเบลท์ซิน.

ด้านซ้ายคือ วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต ศาสตราจารย์ ลพ. Zinoviev (2455-2541) ทางด้านขวา - นักวิชาการของ USSR Academy of Sciences V.I. เว็กซ์เลอร์ (1907–1966) ระหว่างการสร้างซินโครฟาโซตรอน

หกเดือนต่อมาหัวหน้าโครงการนิวเคลียร์ I.V. Kurchatov ไม่พอใจกับความคืบหน้าของงาน Fianov synchrocyclotron จึงย้ายหัวข้อนี้ไปยังห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 ของเขา เขาแต่งตั้ง M.G. เป็นผู้นำคนใหม่ของหัวข้อนี้ Meshcheryakov เป็นอิสระจากการทำงานที่สถาบันเลนินกราดเรเดียม ภายใต้การนำของ Meshcheryakov ห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 ได้สร้างแบบจำลองของซินโครไซโคลตรอนซึ่งได้ยืนยันการทดลองความถูกต้องของหลักการการวางขั้นตอนอัตโนมัติแล้ว ในปี พ.ศ. 2490 การก่อสร้างเครื่องเร่งความเร็วเริ่มขึ้นในภูมิภาคคาลินิน

เมื่อวันที่ 14 ธันวาคม พ.ศ.2492 ภายใต้การนำของ M.G. Meshcheryakov synchrocyclotron ประสบความสำเร็จในการเปิดตัวตามกำหนดเวลาและกลายเป็นเครื่องเร่งความเร็วประเภทนี้เครื่องแรกในสหภาพโซเวียต ซึ่งเกินกว่าพลังงานของเครื่องเร่งความเร็วที่คล้ายกันที่สร้างขึ้นในปี 1946 ในเบิร์กลีย์ (สหรัฐอเมริกา) มันยังคงเป็นสถิติจนถึงปี 1953

ในขั้นต้น ห้องปฏิบัติการที่ใช้ซินโครไซโคลตรอนถูกเรียกว่าห้องปฏิบัติการอุทกเทคนิคของ USSR Academy of Sciences (GTL) เพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษาความลับและเป็นสาขาหนึ่งของห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 ในปี พ.ศ. 2496 ได้เปลี่ยนเป็นสถาบันอิสระด้านปัญหานิวเคลียร์ ของ USSR Academy of Sciences (INP) นำโดย M.G. เมชเชอร์ยาคอฟ.

นักวิชาการของ Academy of Sciences แห่งยูเครน A.I. Leypunsky (1907–1972) โดยใช้หลักการของการวางขั้นตอนอัตโนมัติ เสนอการออกแบบเครื่องเร่งความเร็ว ซึ่งต่อมาเรียกว่าซินโครฟาโซตรอน (ภาพถ่าย: "วิทยาศาสตร์และชีวิต")
การสร้างซินโครตรอนไม่สามารถทำได้ด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรก เนื่องจากปัญหาที่ไม่คาดคิด จึงจำเป็นต้องสร้างซินโครตรอนสองตัวที่พลังงานต่ำกว่า - 30 และ 250 MeV พวกเขาตั้งอยู่ในอาณาเขตของสถาบันกายภาพ Lebedev และพวกเขาตัดสินใจสร้างซินโครตรอน 1 GeV นอกมอสโก ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2491 เขาได้รับการจัดสรรสถานที่หลายกิโลเมตรจากซินโครไซโคลตรอนที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างในภูมิภาคคาลินิน แต่ก็ไม่เคยถูกสร้างขึ้นที่นั่นเช่นกัน เนื่องจากได้รับสิทธิพิเศษจากเครื่องเร่งความเร็วที่เสนอโดยนักวิชาการของ Academy of Sciences แห่งยูเครน Alexander Ilyich Leypunsky มันเกิดขึ้นดังนี้

ในปี พ.ศ. 2489 A.I. Leypunsky ตามหลักการของการออโต้เฟสได้หยิบยกแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างเครื่องเร่งความเร็วที่รวมคุณสมบัติของซินโครตรอนและซินโครไซโคลตรอน ต่อมา เว็กซ์เลอร์เรียกเครื่องเร่งชนิดนี้ว่าซินโครฟาโซตรอน ชื่อจะชัดเจนถ้าเราพิจารณาว่าซินโครไซโคลตรอนเดิมเรียกว่าฟาโซตรอน และเมื่อรวมกับซินโครตรอนจะได้ซินโครฟาโซตรอน ในนั้นอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กควบคุมอนุภาคจะเคลื่อนที่ในวงแหวนเช่นเดียวกับในซินโครตรอนและความเร่งทำให้เกิดสนามไฟฟ้าความถี่สูงซึ่งความถี่จะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเช่นเดียวกับในซินโครไซโคลตรอน ทำให้สามารถเพิ่มพลังงานของโปรตอนเร่งได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับซินโครไซโคลตรอน ในซินโครฟาโซตรอน โปรตอนจะถูกเร่งล่วงหน้าในตัวเร่งเชิงเส้น - หัวฉีด อนุภาคที่นำเข้าไปในห้องหลักเริ่มไหลเวียนภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก โหมดนี้เรียกว่าเบตาตรอน จากนั้นแรงดันไฟฟ้าเร่งความถี่สูงจะเปิดขึ้นบนอิเล็กโทรดที่วางอยู่ในช่องว่างตรงตรงข้ามกันสองช่อง

ในบรรดาเครื่องเร่งความเร็วทั้งสามประเภทตามหลักการออโต้เฟสซิงซินโครฟาโซตรอนนั้นซับซ้อนที่สุดในทางเทคนิคแล้วหลายคนก็สงสัยถึงความเป็นไปได้ของการสร้างมัน แต่ Leypunsky มั่นใจว่าทุกอย่างจะสำเร็จจึงตัดสินใจนำแนวคิดของเขาไปปฏิบัติอย่างกล้าหาญ

ในปี 1947 ในห้องทดลอง "B" ใกล้กับสถานี Obninskoye (ปัจจุบันคือเมือง Obninsk) กลุ่มเครื่องเร่งความเร็วพิเศษภายใต้การนำของเขาได้เริ่มพัฒนาเครื่องเร่งความเร็ว นักทฤษฎีกลุ่มแรกของซินโครฟาโซตรอนคือ Yu.A. ครูตคอฟ โอ.ดี. Kazachkovsky และ L.L. ซับโซวิช. ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2491 มีการจัดการประชุมแบบปิดเกี่ยวกับเครื่องเร่งความเร็ว ซึ่งนอกเหนือจากรัฐมนตรีแล้ว A.L. Mints ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญที่มีชื่อเสียงในด้านวิศวกรรมวิทยุในขณะนั้น และเป็นหัวหน้าวิศวกรของ Leningrad Elektrosila และโรงงานหม้อแปลงไฟฟ้า พวกเขาทั้งหมดระบุว่าสามารถสร้างคันเร่งที่เสนอโดย Leypunsky ได้ การสนับสนุนผลลัพธ์ทางทฤษฎีครั้งแรกและการสนับสนุนจากวิศวกรจากโรงงานชั้นนำทำให้สามารถเริ่มทำงานในโครงการทางเทคนิคเฉพาะสำหรับเครื่องเร่งความเร็วขนาดใหญ่ที่มีพลังงานโปรตอน 1.3–1.5 GeV และเริ่มงานทดลองที่ยืนยันความถูกต้องของแนวคิดของ Leipunsky ภายในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2491 การออกแบบทางเทคนิคของเครื่องเร่งความเร็วก็พร้อม และภายในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2492 Leypunsky ควรจะนำเสนอการออกแบบเบื้องต้นของซินโครฟาโซตรอน 10 GeV

และทันใดนั้นในปี 1949 ในระหว่างการทำงาน รัฐบาลได้ตัดสินใจโอนงานเกี่ยวกับซินโครฟาโซตรอนไปยังสถาบันกายภาพ Lebedev เพื่ออะไร? ทำไม ท้ายที่สุด FIAN กำลังสร้างซินโครตรอน 1 GeV แล้ว! ใช่ ข้อเท็จจริงของเรื่องนี้ก็คือทั้งสองโปรเจ็กต์ ซึ่งเป็นซินโครตรอน 1.5 GeV และซินโครตรอน 1 GeV มีราคาแพงเกินไป และเกิดคำถามขึ้นเกี่ยวกับความเป็นไปได้ ในที่สุดก็ได้รับการแก้ไขในการประชุมพิเศษครั้งหนึ่งที่ FIAN ซึ่งนักฟิสิกส์ชั้นนำของประเทศมารวมตัวกัน พวกเขาคิดว่าไม่จำเป็นต้องสร้างซินโครตรอน 1 GeV เนื่องจากขาดความสนใจในการเร่งความเร็วของอิเล็กตรอนมากนัก คู่ต่อสู้หลักของตำแหน่งนี้คือ M.A. มาร์คอฟ. ข้อโต้แย้งหลักของเขาคือการศึกษาทั้งโปรตอนและแรงนิวเคลียร์จะมีประสิทธิภาพมากกว่ามากโดยใช้ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีแล้ว อย่างไรก็ตาม เขาล้มเหลวในการปกป้องมุมมองของเขา และการตัดสินใจเชิงบวกกลับกลายเป็นว่าเข้าข้างโครงการของ Leipunsky

นี่คือลักษณะของซินโครฟาโซตรอน 10 GeV ในดูบนา

ความฝันอันหวงแหนของ Wexler ในการสร้างเครื่องเร่งความเร็วที่ใหญ่ที่สุดกำลังพังทลายลง ไม่อยากทนกับสถานการณ์ปัจจุบันเขาด้วยการสนับสนุนจาก S.I. Vavilova และ D.V. Skobeltsyna เสนอให้ละทิ้งการสร้างซินโครฟาโซตรอน 1.5 GeV และเริ่มออกแบบเครื่องเร่งความเร็ว 10 GeV ซึ่งก่อนหน้านี้มอบหมายให้ A.I. เลย์ปุนสกี้. รัฐบาลยอมรับข้อเสนอนี้ เนื่องจากในเดือนเมษายน พ.ศ. 2491 โครงการซินโครฟาโซตรอน 6-7 GeV ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเป็นที่รู้จัก และพวกเขาต้องการที่จะนำหน้าสหรัฐอเมริกาอย่างน้อยก็สักระยะหนึ่ง

เมื่อวันที่ 2 พฤษภาคม พ.ศ. 2492 คณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียตออกพระราชกฤษฎีกาเกี่ยวกับการสร้างซินโครฟาโซตรอนด้วยพลังงาน 7-10 GeV บนดินแดนที่จัดสรรไว้ก่อนหน้านี้สำหรับซินโครตรอน หัวข้อนี้ถูกโอนไปยังสถาบันกายภาพ Lebedev และ V.I. ได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์และเทคนิค Wexler แม้ว่า Leypunsky จะทำได้ดีทีเดียวก็ตาม

ประการแรกสามารถอธิบายสิ่งนี้ได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า Wexler ถือเป็นผู้เขียนหลักการของการวางขั้นตอนอัตโนมัติและตามความทรงจำของคนรุ่นราวคราวเดียวกัน L.P. เป็นที่โปรดปรานของเขามาก เบเรีย. ประการที่สอง S.I. Vavilov ในเวลานั้นไม่เพียง แต่เป็นผู้อำนวยการของ FIAN เท่านั้น แต่ยังเป็นประธานของ Academy of Sciences ของสหภาพโซเวียตอีกด้วย Leypunsky ได้รับการเสนอให้เป็นรองของ Wexler แต่เขาปฏิเสธและไม่ได้มีส่วนร่วมในการสร้างซินโครฟาโซตรอนอีกต่อไป ตามที่รอง Leypunsky O.D. คาซัคคอฟสกี้ “เห็นได้ชัดว่าหมีสองตัวอยู่รวมกันในถ้ำเดียวไม่ได้” ต่อมา A.I. Leypunsky และ O.D. คาซัคคอฟสกี้กลายเป็นผู้เชี่ยวชาญชั้นนำด้านเครื่องปฏิกรณ์ และในปี 1960 ได้รับรางวัลเลนิน

มติดังกล่าวได้รวมข้อกำหนดเกี่ยวกับการโอนไปทำงานที่พนักงาน "B" ของสถาบันกายภาพ Lebedev ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาเครื่องเร่งความเร็วด้วยการโอนอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง และมีบางอย่างที่ต้องสื่อ: งานเกี่ยวกับเครื่องเร่งความเร็วในห้องปฏิบัติการ "B" ได้ถูกนำเข้าสู่ขั้นตอนของแบบจำลองและเหตุผลของการตัดสินใจหลักในเวลานั้น

ไม่ใช่ทุกคนที่กระตือรือร้นที่จะย้ายไปยัง FIAN เนื่องจาก Leypunsky ร่วมงานด้วยได้ง่ายและน่าสนใจ เขาไม่เพียงเป็นหัวหน้างานทางวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมเท่านั้น แต่ยังเป็นคนที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย อย่างไรก็ตาม แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะปฏิเสธการโอน ในช่วงเวลาอันเลวร้ายนั้น การปฏิเสธถูกคุกคามด้วยการพิจารณาคดีและค่ายพักแรม

กลุ่มที่ย้ายจากห้องปฏิบัติการ "B" รวมถึงวิศวกร Leonid Petrovich Zinoviev เช่นเดียวกับสมาชิกคนอื่นๆ ในกลุ่มคันเร่ง ในห้องทดลองของ Leypunsky เขาทำงานครั้งแรกเกี่ยวกับการพัฒนาส่วนประกอบแต่ละชิ้นที่จำเป็นสำหรับแบบจำลองของเครื่องเร่งความเร็วในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งแหล่งกำเนิดไอออนและวงจรพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงสำหรับการจ่ายไฟให้กับหัวฉีด Leypunsky ดึงความสนใจไปที่วิศวกรที่มีความสามารถและสร้างสรรค์ทันที ตามคำแนะนำของเขา Zinoviev เป็นคนแรกที่มีส่วนร่วมในการสร้างการติดตั้งนักบินซึ่งสามารถจำลองกระบวนการเร่งความเร็วโปรตอนทั้งหมดได้ จากนั้นไม่มีใครสามารถจินตนาการได้ว่าเมื่อกลายเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกในการนำแนวคิดของซินโครฟาโซตรอนมาสู่ชีวิต Zinoviev จะเป็นคนเดียวที่จะผ่านทุกขั้นตอนของการสร้างและปรับปรุง และเขาจะไม่เพียงแค่ผ่าน แต่จะเป็นผู้นำพวกเขา

ผลทางทฤษฎีและการทดลองที่ได้รับในห้องปฏิบัติการ "B" ถูกนำมาใช้ที่สถาบันกายภาพ Lebedev เมื่อออกแบบซินโครฟาโซตรอน 10 GeV อย่างไรก็ตาม การเพิ่มพลังงานคันเร่งให้เป็นค่านี้จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนที่สำคัญ ความยากลำบากในการสร้างสรรค์นั้นรุนแรงขึ้นอย่างมากจากข้อเท็จจริงที่ว่าในเวลานั้นไม่มีประสบการณ์ในการก่อสร้างสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งขนาดใหญ่เช่นนี้ทั่วโลก

ภายใต้การแนะนำของนักทฤษฎี M.S. Rabinovich และ A.A. Kolomensky จาก FIAN ได้ทำการพิสูจน์ทางกายภาพของโครงการทางเทคนิค ส่วนประกอบหลักของซินโครฟาโซตรอนได้รับการพัฒนาโดยสถาบันวิทยุเทคนิคมอสโกแห่ง Academy of Sciences และสถาบันวิจัยเลนินกราดภายใต้การนำของผู้อำนวยการ A.L. มิ้นท์และอี.จี. ยุง.

เพื่อให้ได้ประสบการณ์ที่จำเป็น เราจึงตัดสินใจสร้างแบบจำลองซินโครฟาโซตรอนที่มีพลังงาน 180 MeV ตั้งอยู่ในอาณาเขตของสถาบันกายภาพ Lebedev ในอาคารพิเศษซึ่งด้วยเหตุผลของการรักษาความลับจึงเรียกว่าโกดังหมายเลข 2 เมื่อต้นปี พ.ศ. 2494 Wexler มอบหมายงานทั้งหมดในแบบจำลองรวมถึงการติดตั้งอุปกรณ์การปรับ และการเปิดตัวอย่างครอบคลุมไปยัง Zinoviev

แบบจำลอง Fianov นั้นไม่ได้เล็กเลย - แม่เหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 เมตรหนัก 290 ตัน ต่อจากนั้น Zinoviev เล่าว่าเมื่อพวกเขาประกอบโมเดลตามการคำนวณครั้งแรกและพยายามเปิดตัว ในตอนแรกไม่มีอะไรทำงาน ต้องเอาชนะปัญหาทางเทคนิคที่ไม่คาดคิดหลายประการก่อนที่จะเปิดตัวโมเดลนี้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นในปี 1953 เว็กซ์เลอร์กล่าวว่า “แค่นั้นแหละ! ซินโครฟาโซตรอนของอิวานคอฟสกี้จะทำงานได้!” เรากำลังพูดถึงซินโครฟาโซตรอนขนาดใหญ่ 10 GeV ซึ่งเริ่มสร้างแล้วในปี 1951 ในภูมิภาคคาลินิน การก่อสร้างดำเนินการโดยองค์กรชื่อรหัส TDS-533 (ผู้อำนวยการฝ่ายเทคนิคการก่อสร้าง 533)

ไม่นานก่อนการเปิดตัวโมเดลนี้ มีข้อความปรากฏขึ้นโดยไม่คาดคิดในนิตยสารอเมริกันเกี่ยวกับการออกแบบใหม่ของระบบแม่เหล็กคันเร่งที่เรียกว่าการโฟกัสอย่างหนัก จะดำเนินการในรูปแบบของชุดของส่วนสลับที่มีการไล่ระดับสนามแม่เหล็กที่มีทิศทางตรงกันข้าม สิ่งนี้จะช่วยลดแอมพลิจูดของการแกว่งของอนุภาคที่มีความเร่งได้อย่างมาก ซึ่งจะทำให้สามารถลดหน้าตัดของห้องสุญญากาศลงได้อย่างมาก ส่งผลให้สามารถประหยัดเหล็กจำนวนมากที่ใช้ในการสร้างแม่เหล็กได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องเร่ง 30 GeV ในเจนีวา ซึ่งมีพลังงานมากกว่าสามเท่าและเส้นรอบวงของ Dubna synchrophasotron สามเท่า และมีแม่เหล็กที่เบากว่าสิบเท่า

การออกแบบแม่เหล็กแบบโฟกัสแข็งได้รับการเสนอและพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Courant, Livingston และ Snyder ในปี 1952 ไม่กี่ปีก่อนพวกเขา Christofilos เกิดแนวคิดเดียวกันนี้ แต่ไม่ได้เผยแพร่

Zinoviev ชื่นชมการค้นพบของชาวอเมริกันทันทีและเสนอให้ออกแบบ Dubna synchrophasotron ใหม่ แต่นี่ก็ต้องเสียสละเวลา เว็กซ์เลอร์กล่าวว่า: “ไม่ อย่างน้อยหนึ่งวัน แต่เราจะต้องนำหน้าชาวอเมริกัน” อาจเป็นไปได้ว่าในสภาวะสงครามเย็นเขาพูดถูก - "ไม่มีใครเปลี่ยนม้ากลางกระแสน้ำ" และพวกเขายังคงสร้างเครื่องเร่งความเร็วขนาดใหญ่ตามโครงการที่พัฒนาไว้ก่อนหน้านี้ ในปีพ. ศ. 2496 บนพื้นฐานของซินโครฟาโซตรอนที่กำลังก่อสร้างห้องปฏิบัติการไฟฟ้าฟิสิกส์ของ USSR Academy of Sciences (EFLAN) ได้ถูกสร้างขึ้น V.I. ได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้อำนวยการ เว็กซ์เลอร์.

ในปี พ.ศ. 2499 INP และ EFLAN ได้ก่อตั้งพื้นฐานของสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ (JINR) ที่ตั้งของเมืองนี้เป็นที่รู้จักในนามเมืองดุบนา เมื่อถึงเวลานั้น พลังงานโปรตอนที่ซินโครไซโคลตรอนอยู่ที่ 680 MeV และการก่อสร้างซินโครฟาโซตรอนก็เสร็จสมบูรณ์ ตั้งแต่วันแรกของการก่อตัวของ JINR ภาพวาดที่มีสไตล์ของอาคารซินโครฟาโซตรอน (โดย V.P. Bochkarev) ได้กลายเป็นสัญลักษณ์อย่างเป็นทางการ

โมเดลนี้ช่วยแก้ไขปัญหาหลายประการสำหรับตัวเร่งความเร็ว 10 GeV แต่การออกแบบโหนดจำนวนมากได้รับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเนื่องจากขนาดแตกต่างกันมาก เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของแม่เหล็กไฟฟ้าซิงโครฟาโซตรอนคือ 60 เมตรและมีน้ำหนัก 36,000 ตัน (ตามพารามิเตอร์ของมันยังคงอยู่ใน Guinness Book of Records) ปัญหาทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมาย ซึ่งทีมแก้ไขได้สำเร็จ

ในที่สุดทุกอย่างก็พร้อมสำหรับการเปิดตัวคันเร่งแบบครบวงจร ตามคำสั่งของ Wexler นำโดย L.P. ซิโนเวียฟ. งานเริ่มขึ้นเมื่อปลายเดือนธันวาคม พ.ศ. 2499 สถานการณ์ตึงเครียดและ Vladimir Iosifovich ก็ไม่ได้ละเว้นทั้งตัวเองหรือพนักงานของเขา เรามักจะพักค้างคืนบนเปลในห้องควบคุมขนาดใหญ่ของสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่ง ตามบันทึกความทรงจำของเอเอ Kolomensky, Wexler ใช้เวลาส่วนใหญ่ของเขาในเวลานั้นไปกับ "การขู่กรรโชก" ความช่วยเหลือจากองค์กรภายนอกและการดำเนินการตามข้อเสนอที่สมเหตุสมผลซึ่งส่วนใหญ่มาจาก Zinoviev เว็กซ์เลอร์ให้ความสำคัญกับสัญชาตญาณการทดลองของเขาเป็นอย่างมาก ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการเปิดตัวเครื่องเร่งความเร็วขนาดยักษ์

เป็นเวลานานมากที่พวกเขาไม่สามารถรับโหมดเบตาตรอนได้หากไม่มีการเปิดตัวใดที่เป็นไปไม่ได้ และ Zinoviev เป็นผู้ที่เข้าใจถึงสิ่งที่ต้องทำเพื่อเติมชีวิตชีวาให้กับซินโครฟาโซตรอนในช่วงเวลาที่สำคัญ การทดลองซึ่งเตรียมมาเป็นเวลาสองสัปดาห์ก็ประสบความสำเร็จในที่สุด เพื่อความยินดีของทุกคน เมื่อวันที่ 15 มีนาคม พ.ศ. 2500 Dubna synchrophasotron เริ่มทำงานตามที่หนังสือพิมพ์ Pravda รายงานไปทั่วโลกเมื่อวันที่ 11 เมษายน พ.ศ. 2500 (บทความโดย V.I. Veksler) เป็นที่น่าสนใจที่ข่าวนี้ปรากฏก็ต่อเมื่อพลังงานของเครื่องเร่งความเร็วซึ่งค่อยๆ เพิ่มขึ้นนับจากวันที่เปิดตัว เกินพลังงาน 6.3 GeV ของซินโครฟาโซตรอนชั้นนำของอเมริกาในเบิร์กลีย์ “มีอิเล็กตรอนถึง 8.3 พันล้านโวลต์!” - หนังสือพิมพ์รายงานโดยประกาศว่ามีการสร้างเครื่องเร่งสถิติในสหภาพโซเวียต ความฝันอันล้ำค่าของ Wexler เป็นจริงแล้ว!

เมื่อวันที่ 16 เมษายน พลังงานโปรตอนถึงค่าการออกแบบที่ 10 GeV แต่เครื่องเร่งความเร็วถูกนำไปใช้งานเพียงไม่กี่เดือนต่อมา เนื่องจากยังคงมีปัญหาทางเทคนิคบางประการที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข แต่สิ่งสำคัญก็อยู่ข้างหลังเรา - ซินโครฟาโซตรอนเริ่มทำงาน

เว็กซ์เลอร์รายงานเรื่องนี้ในเซสชั่นที่สองของสภาวิชาการของสถาบันร่วมในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2500 ขณะเดียวกัน ผู้อำนวยการสถาบัน D.I. Blokhintsev ตั้งข้อสังเกตว่าประการแรก แบบจำลองซินโครฟาโซตรอนถูกสร้างขึ้นในหนึ่งปีครึ่ง ในขณะที่ในอเมริกาใช้เวลาประมาณสองปี ประการที่สอง ตัวซินโครฟาโซตรอนจะเปิดตัวตามกำหนดเวลาภายในสามเดือน แม้ว่าในตอนแรกจะดูไม่สมจริงก็ตาม นับเป็นการเปิดตัวซินโครฟาโซตรอนที่ทำให้ Dubna มีชื่อเสียงไปทั่วโลกเป็นครั้งแรก

ในการประชุมสภาวิทยาศาสตร์ครั้งที่ 3 ของสถาบัน สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Academy of Sciences V.P. Dzhelepov ตั้งข้อสังเกตว่า “Zinoviev ถือเป็นจิตวิญญาณของสตาร์ทอัพในทุกประการ และได้ทุ่มเทพลังงานและความพยายามจำนวนมหาศาลในเรื่องนี้ กล่าวคือ ความพยายามอย่างสร้างสรรค์ในระหว่างการตั้งค่าเครื่องจักร” เอ ดี.ไอ. Blokhintsev เสริมว่า "Zinoviev ทำงานหนักมหาศาลในการปรับตัวที่ซับซ้อน"

ผู้คนหลายพันคนมีส่วนร่วมในการสร้างซินโครฟาโซตรอน แต่ Leonid Petrovich Zinoviev มีบทบาทพิเศษในเรื่องนี้ Veksler เขียนว่า: “ความสำเร็จของการเปิดตัวซินโครฟาโซตรอนและความเป็นไปได้ในการเริ่มต้นงานทางกายภาพที่หลากหลายนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างมากกับการมีส่วนร่วมของ L.P. ในงานเหล่านี้ ซิโนเวียฟ”

Zinoviev วางแผนที่จะกลับไปที่ FIAN หลังจากเปิดตัวคันเร่ง อย่างไรก็ตาม เว็กซ์เลอร์ขอร้องให้เขาอยู่ต่อ โดยเชื่อว่าเขาไม่สามารถไว้วางใจใครในการจัดการซินโครฟาโซตรอนได้ Zinoviev ตกลงและดูแลการทำงานของคันเร่งมานานกว่าสามสิบปี ภายใต้การนำและการมีส่วนร่วมโดยตรงของเขา คันเร่งได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง Zinoviev ชอบซินโครฟาโซตรอนและสัมผัสได้ถึงลมหายใจของยักษ์เหล็กตัวนี้อย่างละเอียด ตามที่เขาพูด ไม่มีส่วนใดส่วนหนึ่งของคันเร่งเลยแม้แต่น้อยที่เขาไม่ได้สัมผัสและจุดประสงค์ที่เขาไม่รู้

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2500 ในการประชุมระยะยาวของสภาวิทยาศาสตร์ของสถาบัน Kurchatov ซึ่งมี Igor Vasilyevich เป็นประธาน บุคคลสิบเจ็ดคนจากองค์กรต่าง ๆ ที่เข้าร่วมในการสร้างซินโครฟาโซตรอนได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลเลนินอันทรงเกียรติที่สุดในสหภาพโซเวียตในขณะนั้น เวลา. แต่ตามเงื่อนไข จำนวนผู้ได้รับรางวัลต้องไม่เกินสิบสองคน ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2502 ผู้อำนวยการของ JINR High Energy Laboratory V.I. Veksler หัวหน้าแผนกห้องปฏิบัติการเดียวกัน L.P. Zinoviev รองหัวหน้าคณะกรรมการหลักด้านการใช้พลังงานปรมาณูภายใต้คณะรัฐมนตรีของสหภาพโซเวียต D.V. Efremov ผู้อำนวยการสถาบันวิจัยเลนินกราด E.G. Komar และผู้ร่วมงานของเขา N.A. Monoszon, A.M. Stolov ผู้อำนวยการสถาบันวิศวกรรมวิทยุมอสโกแห่ง USSR Academy of Sciences A.L. Mints พนักงานสถาบันเดียวกัน F.A. Vodopyanov, S.M. Rubchinsky พนักงาน FIAN A.A. โคโลเมนสกี้, วี.เอ. Petukhov, M.S. ราบิโนวิช. Veksler และ Zinoviev กลายเป็นพลเมืองกิตติมศักดิ์ของ Dubna

ซินโครฟาโซตรอนยังคงให้บริการเป็นเวลาสี่สิบห้าปี ในช่วงเวลานี้มีการค้นพบหลายอย่างเกี่ยวกับเรื่องนี้ ในปี 1960 แบบจำลองซินโครฟาโซตรอนถูกแปลงเป็นตัวเร่งอิเล็กตรอน ซึ่งยังคงดำเนินการอยู่ที่สถาบันทางกายภาพ Lebedev

แหล่งที่มา

วรรณกรรม:
Kolomensky A. A. , Lebedev A. N. ทฤษฎีเครื่องเร่งความเร็วแบบวน - ม., 2505.
Komar E.G. เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ - ม., 2507.
Livingood J. หลักการทำงานของเครื่องเร่งความเร็วแบบวน - M. , 1963
Oganesyan Yu. วิธีสร้างไซโคลตรอน / Science and Life, 1980 No. 4, p. 73.
Hill R. ตามรอยอนุภาค - M. , 1963

http://elementy.ru/lib/430461?page_design=print

http://www.afizika.ru/zanimatelnestati/172-ktopridumalsihrofazatron

http://theor.jinr.ru/~spin2012/talks/plenary/Kekelidze.pdf

http://fodeka.ru/blog/?p=1099

http://www.larisa-zinovyeva.com

และฉันจะเตือนคุณเกี่ยวกับการตั้งค่าอื่นๆ เช่น และลักษณะที่ปรากฏ จำไว้ด้วยว่าอะไร. หรือบางทีคุณอาจจะไม่รู้? หรือมันคืออะไร บทความต้นฉบับอยู่บนเว็บไซต์ InfoGlaz.rfลิงก์ไปยังบทความที่ทำสำเนานี้ -

ในปีพ.ศ. 2500 สหภาพโซเวียตได้สร้างความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคในหลายด้าน: ประสบความสำเร็จในการปล่อยดาวเทียมโลกเทียม และไม่กี่เดือนก่อนเหตุการณ์นี้ ซินโครฟาโซตรอนก็เริ่มปฏิบัติการใน Dubna มันคืออะไรและเหตุใดจึงต้องมีการติดตั้งเช่นนี้? ปัญหานี้ไม่เพียงสร้างความกังวลให้กับพลเมืองของสหภาพโซเวียตในเวลานั้นเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลกทั้งโลกด้วย แน่นอนว่าชุมชนวิทยาศาสตร์เข้าใจว่ามันคืออะไร แต่ประชาชนทั่วไปกลับสับสนเมื่อได้ยินคำนี้ แม้กระทั่งทุกวันนี้คนส่วนใหญ่ยังไม่เข้าใจสาระสำคัญและหลักการของซินโครฟาโซตรอน แม้ว่าพวกเขาจะเคยได้ยินคำนี้มากกว่าหนึ่งครั้งก็ตาม เรามาดูกันว่าอุปกรณ์นี้คืออะไรและใช้ทำอะไร

ซินโครฟาโซตรอนใช้ทำอะไร?

การติดตั้งนี้ได้รับการพัฒนาเพื่อศึกษาพิภพเล็ก ๆ และทำความเข้าใจโครงสร้างของอนุภาคมูลฐานและกฎของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน วิธีการแห่งความรู้นั้นง่ายมาก: ทำลายอนุภาคแล้วดูว่ามีอะไรอยู่ข้างใน อย่างไรก็ตาม คุณจะทำลายโปรตอนได้อย่างไร? เพื่อจุดประสงค์นี้ ซินโครฟาโซตรอนจึงถูกสร้างขึ้นซึ่งจะเร่งอนุภาคและโจมตีเป้าหมาย อย่างหลังสามารถอยู่กับที่ แต่ใน Large Hadron Collider สมัยใหม่ (ซึ่งเป็นเวอร์ชันปรับปรุงของซินโครฟาโซตรอนรุ่นเก่าที่ดี) เป้าหมายกำลังเคลื่อนที่ ที่นั่นลำแสงโปรตอนเคลื่อนที่เข้าหากันด้วยความเร็วสูงและชนกัน

เชื่อกันว่าการติดตั้งนี้จะช่วยให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ การค้นพบองค์ประกอบและวิธีการใหม่ในการผลิตพลังงานปรมาณูจากแหล่งราคาถูกซึ่งจะมีประสิทธิภาพมากกว่ายูเรเนียมเสริมสมรรถนะ และจะปลอดภัยกว่าและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า

วัตถุประสงค์ทางทหาร

แน่นอนว่าเป้าหมายทางทหารก็ถูกติดตามเช่นกัน การสร้างพลังงานปรมาณูเพื่อสันติเป็นเพียงข้อแก้ตัวของคนไร้เดียงสา ไม่ใช่เพื่ออะไรเลยที่โครงการซินโครฟาโซตรอนถูกจัดประเภทเป็น "ความลับสุดยอด" เนื่องจากการสร้างเครื่องเร่งความเร็วนี้ดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการเพื่อสร้างระเบิดปรมาณูลูกใหม่ ด้วยความช่วยเหลือนี้ พวกเขาต้องการได้รับทฤษฎีแรงนิวเคลียร์ที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณและสร้างระเบิด จริงอยู่ที่ทุกอย่างกลายเป็นเรื่องซับซ้อนมากขึ้นและแม้กระทั่งทุกวันนี้ทฤษฎีนี้ก็หายไป

ซินโครฟาโซตรอนในคำง่ายๆคืออะไร?

โดยสรุป การติดตั้งนี้เป็นตัวเร่งอนุภาคมูลฐาน โดยเฉพาะโปรตอน ซินโครฟาโซตรอนประกอบด้วยท่อแบบไม่มีแม่เหล็กซึ่งมีสุญญากาศอยู่ภายใน และมีแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูง อีกทางหนึ่ง แม่เหล็กจะเปิดขึ้น เพื่อนำทางอนุภาคที่มีประจุภายในหลอดสุญญากาศ เมื่อถึงความเร็วสูงสุดด้วยความช่วยเหลือจากคันเร่ง พวกมันจะถูกส่งไปยังเป้าหมายพิเศษ โปรตอนชนมัน ทำลายเป้าหมายและทำลายตัวเอง เศษชิ้นส่วนลอยไปในทิศทางที่ต่างกันและทิ้งรอยไว้ในห้องฟองสบู่ นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งวิเคราะห์ธรรมชาติของพวกมันโดยใช้ร่องรอยเหล่านี้

นี่เป็นกรณีก่อนหน้านี้ แต่การติดตั้งสมัยใหม่ (เช่น เครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่) ใช้เครื่องตรวจจับที่ทันสมัยกว่าแทนห้องฟอง ซึ่งให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเศษโปรตอน

การติดตั้งนั้นค่อนข้างซับซ้อนและมีเทคโนโลยีสูง เราสามารถพูดได้ว่าซินโครฟาโซตรอนเป็น "ญาติห่างๆ" ของ Large Hadron Collider สมัยใหม่ จริงๆ แล้วสามารถเรียกได้ว่าเป็นกล้องจุลทรรศน์แบบอะนาล็อกก็ได้ อุปกรณ์ทั้งสองนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาโลกใบเล็ก แต่หลักการศึกษานั้นแตกต่างกัน

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์

ดังนั้นเราจึงรู้อยู่แล้วว่าซินโครฟาโซตรอนคืออะไร และที่นี่อนุภาคก็ถูกเร่งด้วยความเร็วอันมหาศาล ปรากฎว่า ในการเร่งความเร็วโปรตอนให้มีความเร็วมหาศาล จำเป็นต้องสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าหลายแสนล้านโวลต์ น่าเสียดายที่มนุษยชาติไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ ดังนั้นพวกเขาจึงเกิดแนวคิดที่จะเร่งอนุภาคทีละน้อย

ในการติดตั้งอนุภาคจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมและในแต่ละการปฏิวัติพวกมันจะถูกป้อนด้วยพลังงานและรับความเร่ง และแม้ว่าการชาร์จดังกล่าวจะน้อย แต่การหมุนมากกว่าล้านครั้ง คุณก็สามารถรับพลังงานที่จำเป็นได้

การทำงานของซินโครฟาโซตรอนขึ้นอยู่กับหลักการนี้เอง อนุภาคมูลฐานที่ถูกเร่งจนมีค่าน้อยจะถูกปล่อยเข้าไปในอุโมงค์ซึ่งมีแม่เหล็กอยู่ พวกมันสร้างสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับวงแหวน หลายคนเข้าใจผิดว่าแม่เหล็กเหล่านี้เร่งอนุภาค แต่จริงๆ แล้วไม่เป็นเช่นนั้น พวกเขาเปลี่ยนวิถีโคจรโดยบังคับให้พวกเขาเคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่อย่าเร่งความเร็ว ความเร่งนั้นจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาเร่งความเร็วที่แน่นอน

ความเร่งของอนุภาค

ระยะเวลาเร่งความเร็วดังกล่าวคือตัวเก็บประจุที่ใช้แรงดันไฟฟ้าที่ความถี่สูง นี่เป็นพื้นฐานของการดำเนินการทั้งหมดของการติดตั้งนี้ ลำแสงโปรตอนบินเข้าไปในตัวเก็บประจุนี้ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าในนั้นเป็นศูนย์ เมื่ออนุภาคบินผ่านตัวเก็บประจุ แรงดันไฟฟ้าจะมีเวลาเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยเร่งความเร็วของอนุภาค ในวงกลมถัดไป สิ่งนี้จะถูกทำซ้ำ เนื่องจากความถี่ของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับถูกเลือกเป็นพิเศษให้เท่ากับความถี่ของการไหลเวียนของอนุภาครอบวงแหวน ด้วยเหตุนี้โปรตอนจึงถูกเร่งพร้อมกันและอยู่ในเฟส ดังนั้นชื่อ - ซินโครฟาโซตรอน

อย่างไรก็ตาม วิธีการเร่งความเร็วนี้มีผลประโยชน์บางอย่าง หากทันใดนั้นลำแสงโปรตอนบินเร็วกว่าความเร็วที่ต้องการ ลำแสงนั้นจะบินเข้าไปในช่องว่างความเร่งด้วยค่าแรงดันลบ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ลำแสงช้าลงเล็กน้อย หากความเร็วของการเคลื่อนที่ลดลง ผลที่ได้จะตรงกันข้าม: อนุภาคจะได้รับความเร่งและไล่ตามกลุ่มโปรตอนหลัก เป็นผลให้ลำแสงอนุภาคหนาแน่นและกะทัดรัดเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน

ปัญหา

ตามหลักการแล้ว อนุภาคควรถูกเร่งด้วยความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้ และถ้าโปรตอนเคลื่อนที่เร็วขึ้นเรื่อยๆ ในแต่ละวงกลม แล้วทำไมพวกมันถึงเร่งความเร็วสูงสุดเท่าที่เป็นไปได้ไม่ได้ล่ะ มีสาเหตุหลายประการ

ประการแรก การเพิ่มขึ้นของพลังงานหมายถึงการเพิ่มขึ้นของมวลของอนุภาค น่าเสียดายที่กฎสัมพัทธภาพไม่อนุญาตให้องค์ประกอบใดๆ ถูกเร่งความเร็วเกินความเร็วแสง ในซินโครฟาโซตรอน ความเร็วของโปรตอนเกือบจะถึงความเร็วแสง ซึ่งทำให้มวลของพวกมันเพิ่มขึ้นอย่างมาก เป็นผลให้พวกมันยากต่อการรักษารัศมีวงโคจรเป็นวงกลม เป็นที่ทราบกันมาตั้งแต่สมัยเรียนว่ารัศมีการเคลื่อนที่ของอนุภาคในสนามแม่เหล็กนั้นแปรผกผันกับมวลและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของสนามแม่เหล็ก และเนื่องจากมวลของอนุภาคเพิ่มขึ้น รัศมีจึงต้องเพิ่มขึ้นและสนามแม่เหล็กก็จะแข็งแกร่งขึ้น เงื่อนไขเหล่านี้สร้างข้อจำกัดในการใช้เงื่อนไขสำหรับการวิจัย เนื่องจากเทคโนโลยียังมีจำกัดแม้กระทั่งทุกวันนี้ จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถสร้างสนามที่มีการเหนี่ยวนำสูงกว่าหลายเทสลาได้ นั่นเป็นเหตุผลที่พวกเขาสร้างอุโมงค์ที่มีความยาวมาก เนื่องจากมีรัศมีขนาดใหญ่ อนุภาคหนักที่ความเร็วมหาศาลสามารถเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กได้

ปัญหาที่สองคือการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเป็นวงกลม เป็นที่ทราบกันดีว่าประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วระดับหนึ่งจะปล่อยพลังงานออกมานั่นคือจะสูญเสียพลังงานไป ผลที่ตามมาก็คือ อนุภาคจะสูญเสียพลังงานบางส่วนอย่างต่อเนื่องในระหว่างการเร่งความเร็ว และยิ่งความเร็วสูงเท่าไร พลังงานก็จะยิ่งใช้จ่ายมากขึ้นเท่านั้น ณ จุดหนึ่ง ความสมดุลเกิดขึ้นระหว่างพลังงานที่ได้รับในส่วนความเร่งกับการสูญเสียพลังงานในปริมาณเท่ากันต่อการปฏิวัติ

การวิจัยดำเนินการที่ซินโครฟาโซตรอน

ตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าหลักการใดที่รองรับการทำงานของซินโครฟาโซตรอน อนุญาตให้มีการศึกษาและการค้นพบมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาคุณสมบัติของดิวเทอรอนเร่ง พฤติกรรมของโครงสร้างควอนตัมของนิวเคลียส ปฏิกิริยาของไอออนหนักกับเป้าหมาย และยังพัฒนาเทคโนโลยีในการรีไซเคิลยูเรเนียม-238 อีกด้วย

การประยุกต์ใช้ผลการทดสอบ

ผลลัพธ์ที่ได้รับในพื้นที่เหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างยานอวกาศการออกแบบโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ตลอดจนในการพัฒนาอุปกรณ์พิเศษและหุ่นยนต์ในปัจจุบัน จากทั้งหมดนี้ ซินโครฟาโซตรอนเป็นอุปกรณ์ที่ประเมินค่าสูงไปได้ยากต่อการสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์

บทสรุป

เป็นเวลากว่า 50 ปีแล้วที่สถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งดังกล่าวให้บริการเพื่อประโยชน์ของวิทยาศาสตร์ และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกนำไปใช้อย่างแข็งขัน ซินโครฟาโซตรอนที่สร้างขึ้นก่อนหน้านี้และการติดตั้งที่คล้ายกัน (สร้างขึ้นไม่เพียง แต่ในสหภาพโซเวียต) เป็นเพียงลิงค์เดียวในสายโซ่แห่งวิวัฒนาการ ทุกวันนี้มีอุปกรณ์ขั้นสูงปรากฏขึ้น - นิวโคลตรอนซึ่งมีพลังงานมหาศาล

หนึ่งในอุปกรณ์ที่ล้ำหน้าที่สุดเหล่านี้คือ Large Hadron Collider ตรงกันข้ามกับการกระทำของซินโครฟาโซตรอน มันจะชนลำแสงอนุภาคสองลำในทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งส่งผลให้พลังงานที่ปล่อยออกมาจากการชนนั้นสูงกว่าพลังงานที่ซินโครฟาโซตรอนหลายเท่า นี่เป็นการเปิดโอกาสให้ศึกษาอนุภาคมูลฐานได้แม่นยำยิ่งขึ้น

บางทีตอนนี้คุณควรจะเข้าใจว่าซินโครฟาโซตรอนคืออะไรและเหตุใดจึงจำเป็น การติดตั้งนี้ช่วยให้เราสามารถค้นพบสิ่งต่างๆ มากมาย ปัจจุบันได้กลายมาเป็นเครื่องเร่งอิเล็กตรอน และปัจจุบันทำงานอยู่ที่สถาบันกายภาพ Lebedev

ดังนั้นเราจึงมาถึงสิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับบุคคลที่มีส่วนสำคัญต่อการพัฒนาฟิสิกส์ในประเทศของเราในช่วงหลายปีที่ผ่านมา - Vladimir Iosifovich Veksler นักฟิสิกส์ที่โดดเด่นคนนี้จะมีการพูดคุยกันต่อไป

V. I. Veksler เกิดที่ยูเครนในเมือง Zhitomir เมื่อวันที่ 3 มีนาคม พ.ศ. 2450 พ่อของเขาเสียชีวิตในสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง

ในปีพ.ศ. 2464 ในช่วงแห่งความอดอยากและความหายนะอย่างรุนแรง ด้วยความยากลำบากอย่างมากและไม่มีเงิน Volodya Veksler พบว่าตัวเองอยู่ในความอดอยากก่อน NEP มอสโก วัยรุ่นพบว่าตัวเองอยู่ในบ้านชุมชนที่ก่อตั้งในเมืองคามอฟนิกิ ในคฤหาสน์เก่าที่เจ้าของทิ้งร้าง

เว็กซ์เลอร์โดดเด่นด้วยความสนใจในฟิสิกส์และวิศวกรรมวิทยุเชิงปฏิบัติ เขาเองก็ประกอบเครื่องรับวิทยุแบบตรวจจับซึ่งในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเป็นงานที่ยากผิดปกติเขาอ่านหนังสือมากและเรียนเก่งที่โรงเรียน
หลังจากออกจากชุมชน เว็กซ์เลอร์ยังคงมีทัศนคติและนิสัยหลายประการที่เขาสั่งสมมา
โปรดทราบว่าคนรุ่นที่ Vladimir Iosifovich เป็นเจ้าของคนส่วนใหญ่อย่างท่วมท้นปฏิบัติต่อชีวิตประจำวันของพวกเขาด้วยความรังเกียจโดยสิ้นเชิง แต่ก็มีความสนใจอย่างคลั่งไคล้ในปัญหาทางวิทยาศาสตร์วิชาชีพและสังคม

Wexler พร้อมด้วยคอมมูนาร์ดคนอื่นๆ สำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนมัธยมปลายเก้าปี และร่วมกับผู้สำเร็จการศึกษาทั้งหมด ได้เข้าสู่การผลิตในฐานะคนงาน ซึ่งเขาทำงานเป็นช่างไฟฟ้ามานานกว่าสองปี
ความกระหายความรู้ความรักในหนังสือและสติปัญญาที่หายากของเขาถูกสังเกตเห็นและในช่วงปลายยุค 20 ชายหนุ่มได้รับ "ตั๋วคมโสม" ไปที่สถาบัน
เมื่อ Vladimir Iosifovich สำเร็จการศึกษาจากวิทยาลัย มีการปรับโครงสร้างสถาบันการศึกษาระดับสูงอีกครั้งและเปลี่ยนชื่อ ปรากฎว่า Wexler เข้าสู่ Plekhanov Institute of National Economy และสำเร็จการศึกษาจาก MPEI (Moscow Energy Institute) และได้รับวุฒิการศึกษาเป็นวิศวกรที่เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีเอ็กซ์เรย์
ในปีเดียวกันนั้น เขาได้เข้าไปในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของ All-Union Electrotechnical Institute ใน Lefortovo ซึ่ง Vladimir Iosifovich เริ่มทำงานด้วยการสร้างเครื่องมือวัดและศึกษาวิธีการวัดรังสีไอออไนซ์ เช่น กระแสของอนุภาคที่มีประจุ

เว็กซ์เลอร์ทำงานในห้องปฏิบัติการนี้เป็นเวลา 6 ปี และเติบโตอย่างรวดเร็วจากผู้ช่วยห้องปฏิบัติการไปจนถึงผู้จัดการ ที่นี่ลักษณะ "ลายมือ" ของ Wexler ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ทดลองที่มีพรสวรรค์ได้ปรากฏตัวแล้ว ศาสตราจารย์ M. S. Rabinovich นักศึกษาของเขาได้เขียนไว้ในบันทึกความทรงจำของเขาเกี่ยวกับ Wexler ในเวลาต่อมาว่า "เป็นเวลาเกือบ 20 ปีที่เขารวบรวมและติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ที่เขาคิดค้นขึ้น โดยไม่เคยละอายที่จะทำงานใดๆ เลย สิ่งนี้ทำให้เขาไม่เพียงมองเห็นส่วนหน้าอาคารเท่านั้น ไม่เพียงแต่ในอุดมคติเท่านั้น ด้านข้าง แต่ยังรวมถึงทุกสิ่งที่ซ่อนอยู่หลังผลลัพธ์สุดท้าย เบื้องหลังความแม่นยำของการวัด หลังตู้เงาของการติดตั้ง เขาศึกษาและเรียนรู้ใหม่ตลอดชีวิตของเขาจนถึงปีสุดท้ายของชีวิตในตอนเย็นในช่วงวันหยุด ศึกษาอย่างรอบคอบและจดบันทึกงานทางทฤษฎี”

ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2480 เว็กซ์เลอร์ได้ย้ายจาก All-Union Electrotechnical Institute ไปยังสถาบันทางกายภาพของ USSR Academy of Sciences ซึ่งตั้งชื่อตาม P. N. Lebedev (FIAN) นี่เป็นเหตุการณ์สำคัญในชีวิตของนักวิทยาศาสตร์

มาถึงตอนนี้ Vladimir Iosifovich ได้ปกป้องวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาแล้ว หัวข้อคือการออกแบบและการประยุกต์ใช้ "เครื่องขยายเสียงตามสัดส่วน" ที่เขาออกแบบ

ที่ FIAN เว็กซ์เลอร์เริ่มศึกษารังสีคอสมิก แตกต่างจาก A.I. Alikhanov และเพื่อนร่วมงานของเขาที่หลงใหลใน Mount Aragats ที่งดงามในอาร์เมเนีย Wexler เข้าร่วมในการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ไปยัง Elbrus และต่อมาไปยัง Pamirs - หลังคาโลก นักฟิสิกส์ทั่วโลกศึกษากระแสอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงซึ่งไม่สามารถหาได้ในห้องปฏิบัติการทางโลก นักวิจัยเข้าใกล้กระแสรังสีคอสมิกลึกลับมากขึ้น

แม้กระทั่งในปัจจุบัน รังสีคอสมิกยังครอบครองสถานที่สำคัญในคลังแสงของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และผู้เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์พลังงานสูง และทฤษฎีที่น่าสนใจเกี่ยวกับต้นกำเนิดของรังสีคอสมิกก็ถูกหยิบยกขึ้นมา ในเวลาเดียวกันมันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะได้รับอนุภาคที่มีพลังงานดังกล่าวเพื่อการศึกษาและสำหรับนักฟิสิกส์จำเป็นต้องศึกษาปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับสนามและอนุภาคอื่น ๆ นักวิทยาศาสตร์ปรมาณูหลายคนในวัยสามสิบมีความคิด: จะดีแค่ไหนที่จะได้รับอนุภาคของพลังงาน "จักรวาล" สูงเช่นนี้ในห้องปฏิบัติการโดยใช้เครื่องมือที่เชื่อถือได้สำหรับการศึกษาอนุภาคมูลฐานของอะตอมวิธีการศึกษาแบบหนึ่ง - การทิ้งระเบิด (ในขณะที่พวกเขา เคยพูดเป็นรูปเป็นร่างและไม่ค่อยพูดตอนนี้) อนุภาคบางอย่างของผู้อื่น รัทเทอร์ฟอร์ดค้นพบการมีอยู่ของนิวเคลียสของอะตอมโดยการระดมยิงอะตอมด้วยขีปนาวุธอันทรงพลัง - อนุภาคอัลฟ่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกค้นพบโดยใช้วิธีเดียวกัน ในการเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีหนึ่งไปเป็นอีกองค์ประกอบหนึ่ง จำเป็นต้องเปลี่ยนองค์ประกอบของนิวเคลียส สิ่งนี้ทำได้โดยการระดมยิงนิวเคลียสด้วยอนุภาคอัลฟ่า และตอนนี้ด้วยอนุภาคที่ถูกเร่งด้วยเครื่องเร่งอันทรงพลัง

หลังจากการรุกรานของนาซีเยอรมนี นักฟิสิกส์จำนวนมากก็เข้ามามีส่วนร่วมในงานที่มีความสำคัญทางทหารทันที เว็กซ์เลอร์ขัดขวางการศึกษารังสีคอสมิกของเขา และเริ่มออกแบบและปรับปรุงอุปกรณ์วิทยุเพื่อตอบสนองความต้องการของส่วนหน้า

ในเวลานี้สถาบันฟิสิกส์ของ Academy of Sciences ก็ถูกอพยพไปยังคาซานเช่นเดียวกับสถาบันการศึกษาอื่น ๆ เฉพาะในปี พ.ศ. 2487 เท่านั้นที่สามารถจัดการคณะสำรวจไปยัง Pamirs จากคาซานได้ ซึ่งกลุ่มของ Wexler สามารถดำเนินการวิจัยต่อที่เริ่มต้นในคอเคซัสเกี่ยวกับรังสีคอสมิกและกระบวนการนิวเคลียร์ที่เกิดจากอนุภาคพลังงานสูง โดยไม่คำนึงถึงรายละเอียดการมีส่วนร่วมของ Wexler ในการศึกษากระบวนการนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับรังสีคอสมิกซึ่งอุทิศงานของเขามาหลายปีเราสามารถพูดได้ว่าเขามีความสำคัญมากและให้ผลลัพธ์ที่สำคัญมากมาย แต่บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุดคือ การศึกษารังสีคอสมิกของเขาทำให้เขามีแนวคิดใหม่เกี่ยวกับการเร่งอนุภาค บนภูเขา Wexler เกิดแนวคิดในการสร้างเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุเพื่อสร้าง "รังสีคอสมิก" ของตัวเอง

ตั้งแต่ปี 1944 V.I. Veksler ย้ายไปยังพื้นที่ใหม่ซึ่งครอบครองสถานที่หลักในงานวิทยาศาสตร์ของเขา ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ชื่อของเว็กซ์เลอร์ก็มีความเกี่ยวข้องมาโดยตลอดกับการสร้างเครื่องเร่งความเร็วแบบ "ออโต้เฟส" ขนาดใหญ่ และการพัฒนาวิธีการเร่งความเร็วแบบใหม่

อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้สนใจรังสีคอสมิกและยังคงทำงานในพื้นที่นี้ต่อไป เว็กซ์เลอร์เข้าร่วมการสำรวจทางวิทยาศาสตร์บนภูเขาสูงไปยังปาเมียร์ระหว่างปี พ.ศ. 2489-2490 อนุภาคของพลังงานสูงอย่างน่าอัศจรรย์ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคจะถูกตรวจพบในรังสีคอสมิก สำหรับ Wexler เป็นที่ชัดเจนว่า "เครื่องเร่งตามธรรมชาติ" ของอนุภาคที่มีพลังงานสูงเช่นนี้ไม่สามารถเทียบได้กับ "การสร้างมือมนุษย์"

เว็กซ์เลอร์เสนอทางออกจากทางตันนี้ในปี พ.ศ. 2487 ผู้เขียนเรียกหลักการใหม่ที่เครื่องเร่งความเร็วของ Wechsler ดำเนินการขั้นตอนอัตโนมัติ

มาถึงตอนนี้ เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุประเภท "ไซโคลตรอน" ได้ถูกสร้างขึ้น (Wechsler ในบทความในหนังสือพิมพ์ยอดนิยม อธิบายหลักการทำงานของไซโคลตรอนดังนี้: "ในอุปกรณ์นี้ อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่ใน สนามแม่เหล็กในรูปเกลียวถูกเร่งอย่างต่อเนื่องด้วยสนามไฟฟ้ากระแสสลับ ด้วยเหตุนี้จึงสามารถสื่อสารกับอนุภาคไซโคลตรอนด้วยพลังงาน 10-20 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์") แต่เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถส่งผ่านเกณฑ์ 20 MeV ได้โดยใช้วิธีนี้

ในไซโคลตรอน สนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนเป็นวัฏจักร เพื่อเร่งอนุภาคที่มีประจุ แต่ในกระบวนการเร่งความเร็ว มวลของอนุภาคจะเพิ่มขึ้น (ตามที่ควรจะเป็นตาม SRT - ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ) สิ่งนี้นำไปสู่การหยุดชะงักของกระบวนการ - หลังจากการปฏิวัติจำนวนหนึ่ง สนามแม่เหล็กแทนที่จะเร่งจะเริ่มชะลออนุภาค

เว็กซ์เลอร์เสนอให้เริ่มเพิ่มสนามแม่เหล็กในไซโคลตรอนอย่างช้าๆ เมื่อเวลาผ่านไป โดยป้อนแม่เหล็กด้วยกระแสสลับ จากนั้นปรากฎว่าโดยเฉลี่ยแล้ว ความถี่ของการหมุนของอนุภาคในวงกลมจะถูกรักษาไว้โดยอัตโนมัติเท่ากับความถี่ของสนามไฟฟ้าที่ใช้กับดี (ระบบแม่เหล็กคู่ที่โค้งงอเส้นทางและเร่งอนุภาคด้วย สนามแม่เหล็ก).

ในแต่ละทางที่ผ่านช่องของดี อนุภาคจะมีและยังได้รับมวลเพิ่มขึ้นที่แตกต่างกัน (และด้วยเหตุนี้ พวกมันจึงได้รับรัศมีที่เพิ่มขึ้นที่แตกต่างกันไปตามที่สนามแม่เหล็กเปลี่ยนพวกมัน) ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของสนามระหว่างดี ณ วินาทีแห่งความเร่งของอนุภาคที่กำหนด ในบรรดาอนุภาคทั้งหมด สามารถแยกแยะอนุภาคที่มีความสมดุล (“โชคดี”) ได้ สำหรับอนุภาคเหล่านี้ กลไกที่จะรักษาความคงที่ของคาบการโคจรโดยอัตโนมัตินั้นเรียบง่ายเป็นพิเศษ

อนุภาค "ลัคกี้" จะมีมวลเพิ่มขึ้นและรัศมีของวงกลมเพิ่มขึ้นทุกครั้งที่มันผ่านดีกรีด โดยจะชดเชยรัศมีที่ลดลงซึ่งเกิดจากการเพิ่มขึ้นในสนามแม่เหล็กระหว่างการปฏิวัติหนึ่งครั้งอย่างแม่นยำ ด้วยเหตุนี้ อนุภาค "โชคดี" (สมดุล) จึงสามารถถูกเร่งด้วยจังหวะสะท้อนได้ตราบใดที่สนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น

ปรากฎว่าอนุภาคอื่นๆ เกือบทั้งหมดมีความสามารถเท่ากัน มีเพียงความเร่งเท่านั้นที่นานกว่า ในระหว่างกระบวนการเร่งความเร็ว อนุภาคทั้งหมดจะประสบกับการสั่นรอบรัศมีวงโคจรของอนุภาคสมดุล พลังงานของอนุภาคโดยเฉลี่ยจะเท่ากับพลังงานของอนุภาคสมดุล ดังนั้นอนุภาคเกือบทั้งหมดมีส่วนร่วมในการเร่งเรโซแนนซ์

หากแทนที่จะค่อยๆ เพิ่มสนามแม่เหล็กในตัวเร่งความเร็ว (ไซโคลตรอน) เมื่อเวลาผ่านไป โดยป้อนแม่เหล็กด้วยกระแสสลับ เราจะเพิ่มระยะเวลาของสนามไฟฟ้ากระแสสลับที่ใช้กับดี โหมด "การเปลี่ยนเฟสอัตโนมัติ" จะถูกสร้างขึ้น

“อาจดูเหมือนว่าเพื่อให้การเกิดเฟสอัตโนมัติและความเร่งเรโซแนนซ์เกิดขึ้น จำเป็นต้องเปลี่ยนเวลาทั้งสนามแม่เหล็กหรือคาบไฟฟ้า จริงๆ แล้วไม่เป็นเช่นนั้น บางทีอาจเป็นแนวคิดที่ง่ายที่สุด (แต่ห่างไกลจาก ง่ายในทางปฏิบัติ) วิธีการเร่งความเร็วที่ผู้เขียนกำหนดไว้เร็วกว่าวิธีอื่น สามารถนำไปใช้โดยมีค่าคงที่ของสนามแม่เหล็กในช่วงเวลาหนึ่งและความถี่คงที่"

ในปี 1955 เมื่อเว็กซ์เลอร์เขียนโบรชัวร์เกี่ยวกับเครื่องเร่งความเร็ว หลักการนี้ตามที่ผู้เขียนชี้ให้เห็น ได้สร้างพื้นฐานของเครื่องเร่งความเร็ว - ไมโครตรอน - เครื่องเร่งความเร็วที่ต้องการแหล่งกำเนิดไมโครเวฟที่ทรงพลัง จากข้อมูลของเว็กซ์เลอร์ ไมโครตรอน “ยังไม่แพร่หลายนัก (พ.ศ. 2498) อย่างไรก็ตาม เครื่องเร่งอิเล็กตรอนหลายตัวที่มีพลังงานสูงถึง 4 MeV ทำงานมาหลายปีแล้ว”

Wexler เป็นนักฟิสิกส์ที่โด่งดังอย่างมาก แต่น่าเสียดายที่เนื่องจากตารางงานที่ยุ่งของเขา เขาจึงไม่ค่อยตีพิมพ์บทความยอดนิยมเลย

หลักการการกำหนดเฟสอัตโนมัติแสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะมีบริเวณเฟสที่เสถียร ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนความถี่ของสนามความเร่งโดยไม่ต้องกลัวว่าจะออกจากบริเวณความเร่งเรโซแนนซ์ คุณเพียงแค่ต้องเลือกระยะการเร่งความเร็วที่เหมาะสม ด้วยการเปลี่ยนความถี่สนาม ทำให้สามารถชดเชยการเปลี่ยนแปลงมวลอนุภาคได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ การเปลี่ยนความถี่ยังทำให้เกลียวหมุนเร็วของไซโคลตรอนเข้าใกล้วงกลมมากขึ้น และเร่งอนุภาคจนกระทั่งความแรงของสนามแม่เหล็กเพียงพอที่จะทำให้อนุภาคอยู่ในวงโคจรที่กำหนด

เครื่องเร่งความเร็วที่อธิบายไว้พร้อมการกำหนดเฟสอัตโนมัติซึ่งความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงเรียกว่าซินโครไซโคลตรอนหรือฟาโซตรอน

ซินโครฟาโซตรอนใช้หลักการสร้างเฟสอัตโนมัติสองประการร่วมกัน ประการแรกอยู่ที่หัวใจของฟาโซตรอนซึ่งได้รับการกล่าวถึงแล้ว - นี่คือการเปลี่ยนแปลงความถี่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หลักการที่สองใช้ในซินโครตรอน - ที่นี่การเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามแม่เหล็ก

นับตั้งแต่การค้นพบเฟสอัตโนมัติ นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้เริ่มออกแบบเครื่องเร่งความเร็วที่สามารถรองรับอิเล็กตรอนโวลต์ได้หลายพันล้านโวลต์ สิ่งแรกในประเทศของเราคือเครื่องเร่งโปรตอน ซึ่งเป็นซินโครฟาโซตรอนอิเล็กตรอน-โวลต์ 10 พันล้านอิเล็กตรอนในดุบนา

การออกแบบเครื่องเร่งความเร็วขนาดใหญ่นี้เริ่มต้นในปี 1949 ตามความคิดริเริ่มของ V. I. Veksler และ S. I. Vavilov และถูกนำไปใช้งานในปี 1957 เครื่องเร่งความเร็วขนาดใหญ่ตัวที่สองถูกสร้างขึ้นใน Protvino ใกล้กับ Serpukhov ด้วยพลังงาน 70 GeV ไม่เพียงแต่นักวิจัยโซเวียตเท่านั้น แต่ยังมีนักฟิสิกส์จากประเทศอื่น ๆ ที่กำลังดำเนินการอยู่ด้วย

แต่ก่อนที่จะมีการเปิดตัวเครื่องเร่งอนุภาคขนาดยักษ์มูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์สองเครื่อง เครื่องเร่งอนุภาคเชิงสัมพัทธภาพได้ถูกสร้างขึ้นที่สถาบันทางกายภาพของ Academy of Sciences (FIAN) ภายใต้การนำของ Wexler ในปี พ.ศ. 2490 ได้มีการเปิดตัวเครื่องเร่งอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงถึง 30 MeV ซึ่งทำหน้าที่เป็นแบบจำลองของเครื่องเร่งอิเล็กตรอนขนาดใหญ่กว่า - ซินโครตรอนที่มีพลังงาน 250 MeV ซินโครตรอนเปิดตัวในปี พ.ศ. 2492 นักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียตใช้เครื่องเร่งความเร็วเหล่านี้ทำงานชั้นหนึ่งเกี่ยวกับฟิสิกส์มีซอนและนิวเคลียสของอะตอม

หลังจากการเปิดตัว Dubna synchrophasotron ช่วงเวลาแห่งความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วเริ่มขึ้นในการสร้างเครื่องเร่งปฏิกิริยาพลังงานสูง เครื่องเร่งความเร็วจำนวนมากถูกสร้างขึ้นและนำไปใช้งานในสหภาพโซเวียตและประเทศอื่นๆ ซึ่งรวมถึงเครื่องเร่งความเร็ว 70 GeV ที่กล่าวถึงแล้วใน Serpukhov, 50 GeV ใน Batavia (สหรัฐอเมริกา), 35 GeV ในเจนีวา (สวิตเซอร์แลนด์), 35 GeV ในแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) ปัจจุบันนักฟิสิกส์กำลังตั้งภารกิจสร้างเครื่องเร่งความเร็วของเทราอิเล็กตรอน-โวลต์หลายตัว (เทราอิเล็กตรอน-โวลต์ - 1,012 eV)

ในปีพ.ศ. 2487 เป็นช่วงที่คำว่า "การเปลี่ยนเฟสอัตโนมัติ" เกิดขึ้น เว็กซ์เลอร์อายุ 37 ปี เว็กซ์เลอร์กลายเป็นผู้จัดงานทางวิทยาศาสตร์ที่มีพรสวรรค์และเป็นหัวหน้าโรงเรียนวิทยาศาสตร์

วิธีการแบ่งขั้นตอนอัตโนมัติ เช่นเดียวกับผลไม้สุก กำลังรอนักวิทยาศาสตร์ผู้ทำนายที่จะเอามันออกและเข้าครอบครองมัน หนึ่งปีต่อมาโดยเป็นอิสระจาก Wexler หลักการของการวางขั้นตอนอัตโนมัติถูกค้นพบโดย McMilan นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันผู้โด่งดัง เขาตระหนักถึงความสำคัญของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต McMillan พบกับ Wexler มากกว่าหนึ่งครั้ง พวกเขาเป็นมิตรมาก และมิตรภาพของนักวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่งสองคนไม่เคยถูกบดบังด้วยสิ่งใดเลยจนกระทั่งเว็กซ์เลอร์เสียชีวิต

ตัวเร่งความเร็วที่สร้างขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แม้ว่าจะยึดตามหลักการกำหนดเฟสอัตโนมัติของ Wechsler แต่แน่นอนว่าได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเครื่องจักรรุ่นแรก

นอกเหนือจากการกำหนดเฟสอัตโนมัติแล้ว เว็กซ์เลอร์ยังคิดไอเดียอื่นๆ เกี่ยวกับการเร่งอนุภาคซึ่งกลับกลายเป็นว่าเกิดผลอย่างมาก การพัฒนาแนวคิดเหล่านี้ของ Wexler ได้รับการติดตามอย่างกว้างขวางในสหภาพโซเวียตและประเทศอื่นๆ

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2501 การประชุมประจำปีตามประเพณีของ USSR Academy of Sciences จัดขึ้นที่ House of Scientists บนถนน Kropotkinskaya เว็กซ์เลอร์สรุปแนวคิดเกี่ยวกับหลักการเร่งความเร็วใหม่ซึ่งเขาเรียกว่า "สอดคล้องกัน" ช่วยให้คุณสามารถเร่งความเร็วได้ไม่เพียง แต่อนุภาคแต่ละตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพลาสมาก้อนที่ประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมากอีกด้วย วิธีการเร่งความเร็วที่ "สอดคล้องกัน" ดังที่ Wechsler กล่าวอย่างระมัดระวังในปี 1958 ช่วยให้เราสามารถคิดถึงความเป็นไปได้ในการเร่งอนุภาคให้เป็นพลังงานหนึ่งพันพันล้านอิเล็กตรอนโวลต์หรือสูงกว่านั้นอีก

ในปี 1962 เว็กซ์เลอร์ ซึ่งเป็นหัวหน้าคณะผู้แทนนักวิทยาศาสตร์ บินไปเจนีวาเพื่อเข้าร่วมการประชุมนานาชาติเรื่องฟิสิกส์พลังงานสูง ในบรรดาสมาชิกสี่สิบคนของคณะผู้แทนโซเวียตเป็นนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงเช่น A. I. Alikhanov, N. N. Bogolyubov, D. I. Blokhintsev, I. Ya. Pomeranchuk, M. A. Markov นักวิทยาศาสตร์หลายคนในคณะผู้แทนเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านคันเร่งและเป็นนักเรียนของ Wexler

Vladimir Iosifovich Veksler ดำรงตำแหน่งประธานคณะกรรมาธิการฟิสิกส์พลังงานสูงของสหภาพฟิสิกส์ทฤษฎีและฟิสิกส์ประยุกต์นานาชาติมาเป็นเวลาหลายปี

เมื่อวันที่ 25 ตุลาคม พ.ศ. 2506 เว็กซ์เลอร์และเพื่อนร่วมงานชาวอเมริกัน เอ็ดวิน แมคมิลลาน ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการรังสีที่มหาวิทยาลัยลอว์เรนซ์แห่งแคลิฟอร์เนีย ได้รับรางวัล American Atoms for Peace Prize

เว็กซ์เลอร์เป็นผู้อำนวยการถาวรของห้องปฏิบัติการพลังงานสูงของสถาบันร่วมเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์ในดุบนา ตอนนี้ถนนที่ตั้งชื่อตามเขาทำให้เรานึกถึงการที่ Wexler อยู่ในเมืองนี้

งานวิจัยของ Wexler มุ่งความสนใจไปที่ Dubna เป็นเวลาหลายปี เขารวมงานของเขาที่ Joint Institute for Nuclear Research เข้ากับงานที่ P. N. Lebedev Physical Institute ซึ่งในวัยเยาว์เขาเริ่มอาชีพนักวิจัยและเป็นศาสตราจารย์ที่ Moscow State University ซึ่งเขาเป็นหัวหน้าแผนกนี้

ในปี 1963 Veksler ได้รับเลือกให้เป็นนักวิชาการ-เลขาธิการภาควิชาฟิสิกส์นิวเคลียร์ของ USSR Academy of Sciences และดำรงตำแหน่งสำคัญนี้อย่างถาวร

ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ของ V. I. Veksler ได้รับการชื่นชมอย่างสูงจากการมอบรางวัล State Prize of the First Degree และ Lenin Prize (1959) กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์การสอนองค์กรและสังคมที่โดดเด่นของนักวิทยาศาสตร์ได้รับรางวัล Order of Lenin สามรางวัล Order of the Red Banner of Labor และเหรียญตราของสหภาพโซเวียต

Vladimir Iosifovich Veksler เสียชีวิตอย่างกะทันหันเมื่อวันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2509 จากอาการหัวใจวายครั้งที่สอง เขาอายุเพียง 59 ปี ในชีวิตเขามักจะดูอ่อนกว่าวัย กระตือรือร้น กระตือรือร้น และไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย