Synchrophasotron - što je to: definicija, načelo djelovanja, primjena

Tehnologija u SSSR-u brzo se razvila. Što je samo pokretanje prvog umjetnog satelita Zemlje, kojeg je cijeli svijet promatrao. Malo ljudi zna da je u istom 1957. u SSSR-u zarađen (tj. Nije samo dovršen i stavljen u pogon, odnosno pokrenut) sinkrofotron. Ova riječ označava instalaciju za raspršivanje elementarnih čestica. Praktično, svi su danas čuli za Large Hadron Collider - to je nova i poboljšana inačica uređaja opisanog u ovom članku.

Što je sinkrofotron? Zašto je to?

Ovo podešavanje je veliki akcelerator čestica (proton) koji vam omogućuje da dublje istražite mikrokozmos, kao i interakciju tih iste čestice jedna s drugom. Metoda studija je vrlo jednostavna: razbiti protone u male dijelove i vidjeti što je unutra. Sve zvuči jednostavno, ali probijanje protona je izuzetno težak zadatak, čije rješenje zahtijeva izgradnju takve ogromne strukture. Ovdje, na posebnom tunelu, čestice se ubrzavaju do ogromnih brzina, a zatim usmjeravaju na cilj. Nakon što su ga udarili, lete u male komadiće. Najbliža „kolega” sinkrotronsko, Large Hadron Collider, djeluje otprilike na istom principu, samo ako su čestice ubrzano u suprotnom smjeru i sudaraju s ne stoji cilj i sudaraju jedni s drugima.

Sada malo shvatite da je ovo sinkrofotron. Vjerovalo se da će postrojenje napraviti znanstveni napredak u području istraživanja mikrokozmosa. S druge strane, to će otvoriti nove elemente i načine dobivanja jeftinih izvora energije. U idealnom slučaju, htjeli smo otkriti elemente koji su bili superiorniji u učinkovitosti obogaćen uran i tako su manje štetni i jednostavniji u recikliranju.

Vojne primjene

Valja napomenuti da je ova instalacija stvorena za provedbu znanstvenog i tehničkog otkrića, no njezini su ciljevi bili ne samo miran. U mnogim aspektima, znanstveni i tehnički proboj je posljedica utrke naoružanja. Synchrophasotron je nastao pod pečatom "Top Secret", a njegov razvoj i izgradnja provedeni su kao dio stvaranja atomske bombe. Pretpostavljeno je da će uređaj stvoriti savršenu teoriju nuklearnih snaga, ali sve nije bilo tako jednostavno. Čak i danas, ova teorija nedostaje, iako je tehnološki napredak napredovao daleko naprijed.

Što je sinhrofotron u jednostavnim riječima?

Ako generalizirate i govorite jasnim jezikom? Synchrophasotron je instalacija u kojoj se protoni mogu ubrzati do velike brzine. Sastoji se od petljane cijevi s unutrašnjim vakuumom i snažnim elektromagnetsom koji sprečavaju protonima da se kaotično kreću. Kada protoni dosegnu maksimalnu brzinu, njihovo protjecanje usmjereno je na poseban cilj. Udarajući se protiv nje, proton se leti u male komadiće. Znanstvenici mogu vidjeti tragove letećih ulomaka u posebnoj mjehurićoj komori, a na tim stazama analiziraju se priroda samih čestica.

Komora za mjehur je malo zastarjeli uređaj za pričvršćivanje tragova protona. Danas se u takvim instalacijama koriste precizniji radari, dajući više informacija o gibanju protonskih fragmenata.

Unatoč jednostavnom principu sinkrotron same, ova postavka je high-tech, a može se stvoriti samo ako je dovoljna razina tehničke i znanstvenog razvoja, što je, naravno, imao Sovjetski Savez. Ako dajemo analogiju, tada je obični mikroskop jest uređaj čija se svrha podudara s ciljem sinhrofotron. Oba uređaja omogućuju vam da istražite mikrokozmos, samo drugo omogućuje vam da "kopirate dublje" i da imate pomalo jedinstvenu metodu istrage.

Detaljno

Iznad, opisan je rad uređaja jednostavno. Naravno, princip sinhrofotron je složeniji. Stvar je u tome da, kako bi se čestice ubrzale na velike brzine, potrebno je osigurati potencijalnu razliku od stotina milijardi volti. To je nemoguće ni u trenutnoj fazi razvoja tehnologije, a ne spomenuti prethodni.

Stoga je odlučeno postepeno dispergirati čestice i tjerati ih dugo. Na svakom krugu, protoni su bili energizirani. Kao rezultat prolaska milijuna revolucija, bilo je moguće postići potrebnu brzinu, nakon čega su poslani na cilj.

Ovo je princip koji se koristi u sinkrofotronu. Prvo, čestice su se polako kretale duž tunela. Na svakom krugu su pali na takozvane intervalima ubrzanja, gdje su dobili dodatnu naplatu energije i dobili brzinu. Ovi dijelovi ubrzanja su kondenzatori čija frekvencija napona je jednaka učestalosti protonskog prijenosa duž prstena. To jest, čestice su udarale u sekciju za ubrzanje s negativnim nabojem, pri čemu je napon naglo porastao, što im je omogućilo brzinu. Ako su čestice pogodile područje ubrzanja s pozitivnim nabojem, onda njihovo pokretanje usporava. A ovo je pozitivna osobina, jer je zbog nje cijela gomila protona kretala po istoj brzini.

I tako je to ponavljana milijun puta, a kada su čestice stekle potrebnu brzinu, poslali su ih na poseban cilj, o kojem su bili slomljeni. Nakon što je skupina znanstvenika proučavala rezultate sudara čestica. Tako je sinkrofotron radio.

Uloga magneta

Poznato je da su u ovom ogromnom stroju također korišteni snažni elektromagneti za ubrzavanje čestica. Ljudi pogrešno vjeruju da su navikli raspršiti protone, ali to nije tako. Čestice su ubrzavale pomoću posebnih kondenzatora (sekcije ubrzanja), a magneti su držali samo protone u strogo definiranoj putanji. Bez njih, slijedno kretanje zrake elementarnih čestica bilo bi nemoguće. A velika snaga elektromagneta objašnjava velika masa protona pri velikoj brzini.

Koji su problemi bili suočeni s znanstvenicima?

Jedan od glavnih problema u stvaranju ove postavke bio je upravo rasipanje čestica. Naravno, moglo bi se dati ubrzanje na svakom krilu, ali s ubrzanjem njihova je masa postala veća. Kada brzina blizu brzine svjetlosti (kao što je poznato, ništa ne može putovati brže od brzine svjetlosti), njihova težina postaje ogromna, zbog čega je bilo teško držati ih u kružnoj orbiti. Iz nastavnog plana i programa, znamo da je raspon kretanja elemenata u magnetskom polju je obrnuto proporcionalna njihovoj masi, tako da s rastom mase protona morao proširiti raspon i koristiti velike snažne magnete. Takvi zakoni fizike teško ograničavaju mogućnosti istraživanja. Usput, oni također mogu objasniti zašto se sinkrofotron pokazao tako ogromnim. Što je tunel veći, veći magneti mogu se postaviti tako da stvaraju snažno magnetsko polje koje drži željeni smjer protona.

Drugi je problem gubitak energije tijekom kretanja. Čestice, kada kruže, zrače energijom (izgube). Prema tome, kada se kreće brzinom, dio energije isparava, a što je veća brzina gibanja, to je veći gubitak. Prije ili kasnije dolazi trenutak kada se uspoređuju vrijednosti zračene i primljene energije, što onemogućava daljnje ubrzavanje čestica. Slijedom toga postoje potrebe za velikim kapacitetima.

Možemo reći da sada preciznije razumijemo da je to sinhrofotron. Ali što točno znanstvenici postižu tijekom testiranja?

Kakva su istraživanja provedena?

Naravno, rad ove instalacije nije prošao bez traga. Iako su očekivali ozbiljnije rezultate, neke su se studije pokazale iznimno korisnim. Konkretno, znanstvenici su proučavali svojstva ubrzanog deuterona, interakcije teških iona s ciljevima, razvili učinkovitije tehnologije za recikliranje utrošenog urana 238. I premda za prosječnu osobu o kojima svi ovi rezultati imaju malo toga za reći, u znanstvenoj sferi njihov značaj ne može biti precijenjen.

Primjena rezultata

Rezultati testova provedenih na sinhrofotronu koriste se i danas. Konkretno, oni se koriste u izgradnji nuklearnih elektrana, koriste se u stvaranju prostornih raketa, robotike i sofisticirane opreme. Bez sumnje, doprinos znanosti i tehničkom napretku ovog projekta je prilično velik. Neki rezultati se također primjenjuju u vojnoj sferi. I iako znanstvenici nisu otkrili nove elemente koji bi se mogli koristiti za stvaranje novih atomske bombe, zapravo nitko ne zna jesu li istinite ili ne. Moguće je da stanovništvo skriva neke od rezultata, jer je vrijedno razmotriti da je taj projekt proveden pod pečatom "Top Secret".

zaključak

Sada shvaćate da je ovo sinkrofotron, i koja je njegova uloga u znanstvenom i tehničkom napretku SSSR-a. Čak i danas takva instalacija aktivno se koristi u mnogim zemljama, ali već postoje naprednije verzije - Nuclotrons. Veliki Hadron Collider je, možda, najbolja implementacija ideje synchrophasotron danas. Primjena ove postavke omogućava znanstvenicima da preciznije prepoznaju mikrokozmos tako što se sudaraju s dvije grede protona koji se kreću pri velikim brzinama.

Što se tiče trenutnog stanja sovjetskog sinkrofotronina, pretvoreno je u akcelerator elektrona. Sada radi na FIAN-u.