50 лет советской физики | страница 12

У циклотрона этот предел связан с релятивистским эффектом увеличения массы со скоростью. Так, уже при 100 млн. эв масса ядра тяжелого водорода на 5 % больше его массы покоя. Как известно, условием синхронизма для частиц, ускоряемых в циклотроне, является соотношение

При возрастании массы m частица начинает отставать по фазе от фазы напряжения генератора. В конце концов частица начинает приходить в ускоряющий промежуток между дуантами в момент, когда электрическое поле оказывает не ускоряющее, а тормозящее воздействие.

Казалось бы, что у бетатрона, где релятивистское возрастание массы не влияет на режим ускорения, так как масса не входит в условие стабильности орбиты ускоряемых электронов, нет никакого принципиального предела энергиям ускоряемых частиц. Но как показали советские физики, такой предел имеет и бетатрон. Ведь по законам электродинамики электрон, двигаясь по окружности, находится под действием ускорения и потому обязан излучать энергию. Это «лучистое трение» чрезвычайно возрастает с ростом энергии выше некоторого предела. Оно заставляет электроны быстро сбрасывать всю избыточную энергию. По подсчетам этот предел лежит вблизи 500 Мэв, но уже при энергии порядка 30 Мэв электроны создают яркое голубовато-белое свечение, уносящее значительную долю их энергии.

Выходило так, что нечего и мечтать об ускорителях на энергии в миллиарды электрон-вольт. Но ведь они уже действуют!

Создание современных ускорителей на десятки и сотни миллиардов электрон-вольт стало возможным благодаря работам советского физика академика Владимира Иосифовича Векслера. В 1944 г. он предложил знаменитый принцип «автофазировки» ускоряемых частиц, открывший новые горизонты перед ядерной физикой и физикой элементарных частиц. Им было показано, что при достаточно медленном изменении частоты ускоряющего электрического поля или напряженности удерживающего магнитного поля частицы как бы переходят с одной устойчивой орбиты на другую без нарушения основного синхронизма. Этот принцип позволил создать новые типы ускорителей: фазотроны (с изменением частоты электрического поля), синхротроны (с изменением напряженности магнитного поля) и синхрофазотроны (комбинация обоих принципов).

Другой крупный и важный вклад в создание новых типов ускорителей заряженных частиц был сделан недавно академиком Гершем Ицковичем Будкером.

Во всех ускорителях поток ускоренных частиц направляется на неподвижную мишень. При этом значительная доля энергии бомбардирующих частиц расходуется не на взаимодействие, а на ускорение частиц мишени. Ударяя по камню молотком, мы неизбежно расходуем часть энергии на движение камня. Если массы молотка и камня равны, только половина энергии может быть, использована на разрушение камня. Чем тяжелее молоток и чем легче камень, тем меньше и доля энергии, затрачиваемой на разрушение. Эти потери энергии особенно велики при релятивистских скоростях, когда масса частицы резко возрастает. Протоны, ускоренные до энергии в 1