A sinchrotronas yra ciklinio dalelių greitintuvo projektas, kuriame įkrautų dalelių pluoštas pakartotinai praeina per magnetinį lauką, kad įgytų energijos kiekviename praėjime. Kai pluoštas įgauna energiją, laukas prisitaiko, kad būtų kontroliuojamas pluošto kelias, kai jis juda aplink apskrito žiedą. Principą sukūrė Vladimiras Veksleris 1944 m., Pirmasis elektronų sinchrotronas buvo pastatytas 1945 m. Ir pirmasis protonas sinchrotronas, pastatytas 1952 m.
Kaip veikia sinchrotronas
Sinchrotronas yra patobulinimas ciklotronas, kuris buvo suprojektuotas 1930 m. Ciklotronuose įkrovusių dalelių pluoštas juda pastoviu magnetiniu lauku, kuris nukreipia pluoštą spiraliniu keliu, ir tada praeina per pastovų elektromagnetinį lauką, kuris padidina energiją kiekviename praėjime per lauką. Šis kinetinės energijos pliūpsnis reiškia, kad spindulys juda šiek tiek platesniu ratu, einančiu per magnetinį lauką, gaunant dar vieną guzą ir panašiai, kol pasieks norimą energijos lygį.
Patobulinimas, kuris veda prie sinchrotrono, yra tas, kad užuot naudodamas pastovius laukus, sinchrotronas taiko lauką, kuris keičiasi laikui bėgant. Kai pluoštas įgyja energijos, laukas atitinkamai prisitaiko ir laikydamas pluoštą vamzdžio, kuriame yra sija, centre. Tai leidžia labiau kontroliuoti spindulį, o prietaisas gali būti pagamintas taip, kad padidintų energijos kiekį per visą ciklą.
Vienas specifinis sinchrotrono konstrukcijos tipas vadinamas akumuliaciniu žiedu, kuris yra sinchrotronas, skirtas vieninteliam tikslui palaikyti pastovų energijos lygį pluošte. Daugelis dalelių greitintuvų naudoja pagrindinę akceleratoriaus struktūrą, kad paspartintų spindulį iki norimo energijos lygio perkelkite jį į prižiūrimą laikymo žiedą, kol jis galės susidurti su kita priešais judančia sija kryptis. Tai efektyviai padvigubina susidūrimo energiją, nes nereikia statyti dviejų pilnų greitintuvų, kad gautumėte dvi skirtingas sijas iki visos energijos lygio.
Pagrindiniai sinchrotronai
„Cosmotron“ buvo protonų sinchrotronas, pastatytas Brookhaveno nacionalinėje laboratorijoje. Jis buvo pradėtas eksploatuoti 1948 m., O visas jėgas pasiekė 1953 m. Tuo metu tai buvo galingiausias pagamintas prietaisas, kurio energija siekė maždaug 3,3 GeV, ir jis veikė iki 1968 m.
Lawrence Berkeley nacionalinės laboratorijos „Bevatron“ statyba buvo pradėta 1950 m., O baigta 1954 m. 1955 m. „Bevatron“ buvo panaudotas antiprotonui atrasti - laimėjimui, pelniusiam 1959 m. Nobelio fizikos premiją. (Įdomi istorinė pastaba: Jis buvo vadinamas Bevatraonu, nes pasiekė maždaug 6,4 BeV energiją „milijardams elektronų voltų“. Priėmus SI vienetaitačiau šioje skalėje buvo priimtas priešdėlis giga-, todėl žymėjimas pasikeitė į GeV.)
Fervabo „Tevatron“ dalelių greitintuvas buvo sinchroninis. Galėdamas pagreitinti protonus ir antiprotonus iki šiek tiek mažesnės nei 1 TeV kinetinės energijos lygio, jis buvo galingiausias dalelių greitintuvas pasaulyje iki 2008 m., Kai jį pranoko Didelis hadronų susidūrėjas. 27 kilometrų atstumo pagrindinis akseleratorius, esantis „Large Hadron Collider“, taip pat yra sinchroninis gebančios pasiekti maždaug 7 TeV pagreičio energiją viename pluošte, sukuriant 14 TeV susidūrimai.