Synchrophasotron - ceea ce este: definiție, principiu de funcționare, aplicare

Tehnologia din URSS sa dezvoltat rapid. Ce este doar lansarea primului satelit artificial al Pământului, pe care întreaga lume o privea. Puțini oameni știu că, în același 1957 în URSS câștigat (care este, nu a fost doar finalizat și pus în funcțiune, și anume lansat), sincrophasotron. Acest cuvânt desemnează o instalație pentru dispersarea particulelor elementare. Practic, toată lumea a auzit astăzi despre Large Hadron Collider - este o versiune mai nouă și îmbunătățită a dispozitivului descris în acest articol.

Ce este un sincrofazotron? Pentru ce este?

Această instalație reprezintă un accelerator de particule mari (protoni), care permite un studiu mai aprofundat microcosm și interacțiunea dintre majoritatea particulelor unele cu altele. Metoda de studiu este foarte simplă: rupeți protonii în părți mici și vedeți ce este în interior. Totul pare simplu, dar ruperea unui proton este o sarcină extrem de dificilă, a cărei soluționare necesită construirea unei astfel de structuri uriașe. Aici, într-un tunel special, particulele sunt accelerate la viteze enorme și apoi îndreptate către țintă. După ce o lovesc, zboară în bucăți mici. Cel mai apropiat sincrotron „coleg“, Large Hadron Collider, acționează aproximativ pe același principiu, numai în cazul în care particulele sunt accelerate în direcții opuse și se ciocnesc cu nu o țintă în picioare, și se ciocnesc unele cu altele.

Acum înțelegeți puțin că acest lucru este synchrophasotron. Se credea că instalarea va face o descoperire științifică în domeniul cercetării în microcosmos. La rândul său, acest lucru va deschide noi elemente și modalități de a obține surse de energie ieftine. În mod ideal, am vrut să descoperim elemente care au fost superioare în eficiență uraniu îmbogățit și, prin urmare, sunt mai puțin dăunătoare și mai simple în procesul de reciclare.

Aplicații militare

Trebuie remarcat faptul că această instalație a fost creată pentru a realiza o descoperire științifică și tehnică, dar obiectivele sale nu au fost doar pașnice. În multe privințe, progresul științific și tehnic se datorează cursei înarmărilor. Synchrophasotron a fost creat sub ștampila "Top Secret", iar dezvoltarea și construcția sa au fost efectuate ca parte a creării bombei atomice. Sa presupus că dispozitivul ar crea o teorie perfectă a forțelor nucleare, dar totul nu a fost atât de simplu. Chiar și astăzi această teorie lipsește, deși progresul tehnologic a avansat mult înainte.

Ce este sincrofazotronul în cuvinte simple?

Dacă generalizați și vorbiți în limbaj clar? Un synchrophasotron este o instalație în care protonii pot fi accelerați la o viteză mare. Se compune dintr-un tub cu buclă cu vacuum interior și electromagneți puternici care împiedică protonii să se miște haotic. Când protonii ajung la viteza lor maximă, fluxul lor este îndreptat către o țintă specială. Striking împotriva ei, protonii zboară în bucăți mici. Oamenii de știință văd urme de fragmente de zbor într-o cameră specială cu bule, iar pe aceste piste analizează natura particulelor.

Camera cu bule este un dispozitiv puțin depășit pentru fixarea urmele de protoni. Astăzi, în astfel de instalații se utilizează radare mai precise, oferind mai multe informații despre mișcarea fragmentelor de protoni.

În ciuda simplu Synchrotron principiu în sine, această setare este un high-tech, și poate fi creat doar dacă un nivel suficient de dezvoltare tehnică și științifică, care, desigur, a avut Uniunea Sovietică. Dacă dăm o analogie, atunci un microscop ordinar este dispozitivul al cărui scop coincide cu scopul sincrofazotronului. Ambele dispozitive vă permit să explorați microcosmosul, numai acesta din urmă vă permite să "săturați mai adânc" și aveți o metodă oarecum unică de investigare.

În detaliu

Mai sus, a fost descrisă funcționarea dispozitivului în termeni simpli. Desigur, principiul synchrophasotronului este mult mai complex. Ideea este că, pentru a accelera particulele la viteze mari, este necesar să se ofere o diferență potențială de sute de miliarde de volți. Acest lucru este imposibil chiar și în stadiul actual al dezvoltării tehnologiei, ca să nu mai vorbim de cel precedent.

De aceea, sa decis să se disperseze particulele treptat și să se ducă în jurul lor timp îndelungat. Pe fiecare cerc, protonii erau energizați. Ca rezultat al trecerii a milioane de revoluții, a fost posibilă obținerea vitezei necesare, după care au fost trimiși la țintă.

Acesta este principiul utilizat în sincrofazotron. Mai întâi, particulele se mișcau încet de-a lungul tunelului. La fiecare tură au căzut pe așa-numitele intervale de accelerație, unde au primit o încărcare suplimentară de energie și viteză câștigată. Aceste secțiuni de accelerație sunt condensatoare a căror frecvență de tensiune este egală cu frecvența transmisiei protonului de-a lungul inelului. Adică, particulele au lovit secțiunea de accelerare cu o încărcare negativă, moment în care tensiunea a crescut brusc, ceea ce le-a dat viteză. Dacă particulele lovesc zona de accelerare cu o încărcare pozitivă, atunci mișcarea lor încetinește. Și aceasta este o caracteristică pozitivă, pentru că din cauza ei, întreaga mulțime de protoni sa mutat la aceeași viteză.

Așa că a fost repetată de milioane de ori și când particulele au obținut viteza necesară, au fost trimiși către o țintă specială, despre care au fost rupți. După ce un grup de oameni de știință au studiat rezultatele unei coliziuni de particule. Așa a funcționat synchrophasotronul.

Rolul magneților

Se știe că în această mașină uriașă s-au folosit și electromagneți puternici pentru accelerarea particulelor. Oamenii cred în mod eronat că erau obișnuiți să disperseze protoni, dar nu este așa. Particulele s-au accelerat prin intermediul condensatoarelor speciale (secțiuni de accelerare), iar magneții au ținut doar protonii într-o traiectorie strict definită. Fără ele, mișcarea secvențială a unui fascicul de particule elementare ar fi imposibilă. Iar puterea mare a electromagneților este explicată prin masa mare de protoni la viteză mare.

Ce probleme au întâmpinat oamenii de știință?

Una dintre principalele probleme în crearea acestei configurații a fost tocmai dispersarea particulelor. Desigur, li s-ar putea da accelerație pe fiecare tură, dar cu accelerare masa lor a crescut. Atunci când viteza de aproape de viteza luminii (așa cum este cunoscut, nimic nu poate călători mai repede decât viteza luminii), greutatea lor devine enorm, motiv pentru care a fost dificil să le păstrați într-o orbită circulară. Din curriculum, știm că gama de mișcare a elementelor într-un câmp magnetic este invers proporțională cu masa lor, deci cu creșterea masei de protoni a trebuit să se extindă gama și de a folosi magneți puternici mari. Astfel de legi ale fizicii limitează sever posibilitățile de cercetare. Apropo, ei pot explica și de ce sincrofazotronul sa dovedit a fi atât de mare. Cu cât tunelul este mai mare, cu atât magneții mai mari pot fi setați pentru a crea un câmp magnetic puternic pentru a menține direcția dorită de mișcare a protonului.

A doua problemă este pierderea de energie în timpul mișcării. Particulele, atunci când circulă, radiază energia (o pierd). În consecință, atunci când se deplasează la viteză, o parte din energie se evaporă și, cu cât este mai mare viteza mișcării, cu atât este mai mare pierderea. Mai devreme sau mai târziu apare momentul în care valorile energiei radiate și recepționate sunt comparate, ceea ce face imposibilă accelerarea în continuare a particulelor. În consecință, există nevoi pentru capacități mari.

Putem spune că acum înțelegem mai bine că acesta este un sincrofazotron. Dar ce anume au realizat oamenii de știință în timpul testelor?

Ce cercetare a fost efectuată?

Firește, munca acestei instalații nu a trecut fără urmă. Și, deși se așteptau la rezultate mai grave de la ea, unele studii s-au dovedit a fi extrem de utile. În special, oamenii de știință au studiat proprietățile deuteroanelor accelerate, interacțiunile ionilor grei cu țintele, au dezvoltat o tehnologie mai eficientă pentru reciclarea uraniului uzat-238. Și, deși pentru persoana obișnuită toate aceste rezultate au puține de spus, în sfera științifică semnificația lor nu poate fi supraestimată.

Aplicarea rezultatelor

Rezultatele testelor efectuate pe sincrofazotron sunt utilizate chiar și astăzi. În special, ele sunt utilizate în construcția de centrale nucleare, sunt utilizate în crearea de rachete spațiu, robotică și echipamente sofisticate. Fără îndoială, contribuția la progresul științific și tehnic al acestui proiect este destul de mare. Unele rezultate se aplică și în sfera militară. Și, deși oamenii de știință nu au reușit să descopere noi elemente care ar putea fi folosite pentru a crea noi bombe atomice, de fapt nimeni nu știe dacă este adevărat sau nu. Este posibil ca populația să ascundă unele dintre rezultate, deoarece merită să ne gândim că acest proiect a fost implementat sub ștampila "Top Secret".

concluzie

Acum înțelegeți că acesta este un sincrofazotron și care este rolul său în progresul științific și tehnic al URSS. Chiar și astăzi, astfel de instalații sunt utilizate în mod activ în multe țări, dar există deja versiuni mai avansate - Nuclotrons. Coagulatorul de mari dimensiuni al alaborului este, probabil, cea mai bună implementare a ideii sincrofazotronice astăzi. Aplicarea acestei configurații permite oamenilor de știință să cunoască mai bine microcosmosul prin ciocnirea a două fascicule de protoni care se mișcă la viteze enorme.

În ceea ce privește starea actuală a sincrofazotronului sovietic, acesta a fost transformat într-un accelerator de electroni. Acum lucrează la FIAN.