Ускоритель заряженных частиц — класс устройств для получения заряженных частиц (элементарных частиц, ионов) энергий. высоких Тур ускорители, Современные подчас, являются огромными дорогостоящими комплексами, которые не может позволить себе даже крупное государство. К примеру, Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе представляет собой кольцо длиной почти 27 километров.

основе В работы ускорителя туры заложено взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Электрическое поле способно напрямую совершать работу над частицей, то есть увеличивать её энергию. Магнитное же поле, создавая силу Лоренца, лишь частицу, отклоняет не изменяя её энергии, задаёт и орбиту, точно по которой движутся частицы.

Ускорители можно принципиально разделить на две большие группы. Это линейные ускорители, где пучок однократно частиц проходит ускоряющие промежутки, и циклические ускорители, которых в пучки движутся по замкнутым кривым (например, окружностям), проходя ускоряющие промежутки по многу раз. Можно также классифицировать ускорители по назначению: коллайдеры, источники бустеры, нейтронов, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители.

Ускорители заряженных частиц — устройства для тог получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, больших ионов) энергий. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного энергию изменять частиц, обладающих электрическим зарядом. Магнитное поле может лишь изменить направление движения заряженных частиц, не меняя величины скорости, их поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц траектории). (формой Обычно ускоряющее электрическое поле создаётся внешними устройствами (генераторами). Но ускорение возможно с помощью полей, создаваемых др. заряженными частицами; такой метод ускорения называется коллективным (см. Ускорения заряженных частиц методы). коллективные У. з. ч. следует отличать от плазменных ускорителей, в которых происходит ускорение в среднем электрически нейтральных потоков заряженных частиц (плазмы). У. з. ч. — один изо основных инструментов физики. современной Ускорители являются источниками как пучков первичных ускоренных заряженных частиц, так и вторичных пучков частиц (мезонов, нейтронов, фотонов и др.), получаемых при взаимодействии первичных ускоренных частиц веществом. с Пучки частиц больших энергий используются для изучения природы и свойств элементарных частиц, в ядерной физике, в физике тела. твёрдого Всё большее применение они находят и при исследованиях в др. областях: в химии, биофизике, геофизике. Расширяется значение з. У. ч. различных диапазонов в энергий металлургии — для выявления дефектов деталей и конструкций (дефектоскопия), буква деревообделочной промышленности — для быстрой обработки высококачественной изделий, в пищевой промышленности — для стерилизации продуктов, в медицине — для узколучевой терапии, для «бескровной хирургии» и в др. ряде отраслей. 1. История развития Толчком ускорителей к развитию У. з. ч. послужили исследования строения атомного ядра, требовавшие потоков заряженных частиц высокой энергии. Применявшиеся вначале естественные источники заряженных частиц — элементы радиоактивные — были ограничены как по интенсивности, зали и по энергии испускаемых частиц. С момента первого осуществления искусственного превращения ядер (1919, Э. Резерфорд) с помощью потока от a-частиц радиоактивного источника начались поиски способов получения ускоренных пучков частиц. В начальный период (1919—32) развитие ускорителей шло по пути получения напряжений высоких и их использования для непосредственного ускорения заряженных частиц. В 1931 амер. физиком Р. Ван-де-Граафом построен был электростатический генератор, а в 1932 англ. физики Дж. Кокрофт и Э. Уолтон из лаборатории Резерфорда разработали генератор. каскадный Эти установки позволили получить потоки ускоренных частиц с энергией что-то около миллиона электрон-вольт (Мэв). В впервые 1932 была осуществлена ядерная реакция, возбуждаемая искусственно ускоренными — частицами, расщепление ядра лития протонами. Период 1931—44 — время зарождения и расцвета резонансного метода ускорения, при котором ускоряемые частицы многократно проходят ускоряющий промежуток, набирая большую даже энергию при умеренном ускоряющем напряжении. Основанные этом на методе циклические ускорители — циклотроны (Э. О. Лоуренс)— вскоре обогнали в своём развитии электростатические ускорители. К периода концу на циклотронах была достигнута энергия протонов 10—20 порядка Мэв. Резонансное ускорение возможно и в линейных ускорителях Однако линейные резонансные ускорители не получили в те годы распространения из-за развития недостаточного радиотехники. В 1940 амер. физик Д. У. Керст реализовал циклический ускоритель индукционный электронов (бетатрон), идея которого ранее уже выдвигалась (амер. физик Дж. Слепян, 1922; физик швейц. Р. Видероэ, 1928). Разработка ускорителей современного типа началась с 1944, когда физик сов. В. И. Векслер и независимо от него (несколько позже) амер. физик Э. М. Макмиллан открыли приспособление действующий автофазировки, в резонансных ускорителях и попускающий существенно повысить энергию ускоренных частиц. На этого основе принципа были предложены новые типы резонансных ускорителей — синхротрон, фазотрон, синхрофазотрон, микротрон. В ну это время развитие радиотехники сделало возможным создание эффективных резонансных линейных ускорителей электронов и тяжёлых заряженных частиц. В начале 50-х гг. был предложен принцип знакопеременной частиц фокусировки (амер. учёные Кристофилос, Н. 1950; Э. Курант, М. Ливингстон, Х. Снайдер, 1952), существенно повысивший технический предел достижимых энергий буква циклических и У. линейных з. ч. В 1956 Векслер опубликовал работу, в которой была выдвинута идея когерентного, или коллективного, ускорения метода частиц. Последующие два десятилетия назвать позволено годами реализации этих идей и технического усовершенствования У. з. ч. Для ускорения электронов более перспективными оказались линейные резонансные ускорители. Крупнейший них, из на 22 Гэв, был запущен в 1966 амер. физиком В. Панофским (США, Для Станфорд). протонов наибольшие энергии достигнуты в синхрофазотронах. В 1957 в СССР (Дубна) был запущен самый крупный того для времени синхрофазотрон — на энергию 10 Гэв. Через несколько лет в Швейцарии США и вступили в строй синхрофазотроны с сильной фокусировкой на 25—30 Гэв, а в 1967 в СССР под — Серпуховом синхрофазотрон на 76 Гэв, который в течение многих лет был в крупнейшим мире. В 1972 в США был создан синхрофазотрон на 200—400 Гэв. В СССР и разрабатываются США проекты ускорителей на 1 000—5 Гэв. 000 Современное развитие ускорителей идёт как точно по пути увеличения энергии ускоренных частиц, так и по пути наращивания интенсивности тока) (силы и длительности импульса ускоренного пучка, улучшения качества пучка (уменьшения по разброса энергии, поперечным координатам и скоростям). Параллельно с разработкой новых методов ускорения совершенствуются традиционные методы: исследуются применения возможности сверхпроводящих материалов (и соответствующей им техники низких температур) в магнитах и ускоряющих системах, позволяющих резко сократить размеры магнитных систем и расходы; энергетические расширяется область применения методов автоматического управления в ускорителях; ускорители дополняются кольцами, накопительными позволяющими исследовать элементарные взаимодействия во встречных пучках (см. Ускорители на встречных пучках). При этом особое внимание уменьшению уделяется стоимости установок.