Čo je synchrofasotron? Synchrofasotron - čo to je: definícia, princíp činnosti, aplikácia Najvýkonnejší synchrofasotron na svete.

Technológia v ZSSR sa rýchlo rozvíjala. Čo stojí za vypustenie prvej umelej družice Zeme, ktorú sledoval celý svet. Málokto vie, že v tom istom roku 1957 bol v ZSSR spustený synchrofasotron (to znamená, že nebol len dokončený a uvedený do prevádzky, ale aj spustený). Toto slovo označuje zariadenie na rozptyľovanie elementárnych častíc. Takmer každý dnes počul o veľkom hadrónovom urýchľovači – ide o novšiu a vylepšenú verziu zariadenia opísaného v tomto článku.

Čo je synchrofasotron? Načo to je?

Táto inštalácia je veľkým urýchľovačom elementárnych častíc (protónov), ktorý vám umožňuje hlbšie študovať mikrokozmos, ako aj vzájomné pôsobenie týchto častíc. Spôsob štúdia je veľmi jednoduchý: rozbiť protóny na malé kúsky a zistiť, čo je vo vnútri. Znie to jednoducho, ale rozbiť protón je mimoriadne náročná úloha, ktorá si vyžiadala stavbu tak obrovskej stavby. Tu sú častice urýchľované na obrovské rýchlosti cez špeciálny tunel a následne posielané do cieľa. Pri náraze sa roztrieštia na malé úlomky. Najbližší „kolega“ synchrofazotrónu Veľký hadrónový urýchľovač funguje približne na rovnakom princípe, len sa tam častice zrýchľujú v opačných smeroch a nenarážajú na stojaci cieľ, ale narážajú do seba.

Teraz už trochu chápete, že ide o synchrofazotrón. Verilo sa, že inštalácia umožní urobiť vedecký prielom v oblasti výskumu mikrosveta. To zase umožní objavovať nové prvky a spôsoby získavania lacných zdrojov energie. V ideálnom prípade chceli objaviť prvky, ktoré majú vyššiu účinnosť a zároveň sú menej škodlivé a ľahšie sa likvidujú.

Vojenské aplikácie

Stojí za zmienku, že táto inštalácia bola vytvorená s cieľom realizovať vedecký a technologický prelom, ale jej ciele neboli len mierové. V mnohých ohľadoch je vedecký a technologický prelom spôsobený vojenskými pretekmi v zbrojení. Synchrophasotron bol vytvorený pod hlavičkou „Prísne tajné“ a jeho vývoj a konštrukcia boli realizované v rámci vytvorenia atómovej bomby. Predpokladalo sa, že zariadenie umožní vytvoriť dokonalú teóriu jadrových síl, ale všetko sa ukázalo byť nie také jednoduché. Aj dnes táto teória absentuje, hoci technologický pokrok pokročil ďaleko vpred.

jednoduchými slovami?

Ak zhrniete a hovoríte v zrozumiteľnom jazyku? Synchrophasotron je zariadenie, v ktorom môžu byť protóny urýchlené na vysokú rýchlosť. Skladá sa zo slučkovej trubice s vákuom vo vnútri a výkonných elektromagnetov, ktoré bránia protónom v náhodnom pohybe. Keď protóny dosiahnu svoju maximálnu rýchlosť, ich prúd je nasmerovaný na špeciálny cieľ. Pri náraze sa protóny rozptýlia na malé fragmenty. Vedci môžu v špeciálnej bublinovej komore vidieť stopy po lietajúcich úlomkoch a z týchto stôp analyzujú povahu samotných častíc.

Bublinová komora je trochu zastarané zariadenie na zachytávanie stôp protónov. Dnes takéto inštalácie využívajú presnejšie radary, ktoré poskytujú viac informácií o pohybe protónových fragmentov.

Napriek jednoduchému princípu synchrofazotrónu je toto zariadenie samo o sebe high-tech a jeho vytvorenie je možné len s dostatočnou úrovňou technického a vedeckého rozvoja, ktorý, samozrejme, ZSSR vlastnil. Ak uvedieme analógiu, potom bežný mikroskop je zariadenie, ktorého účel sa zhoduje s účelom synchrofazotrónu. Obe zariadenia vám umožňujú skúmať mikrokozmos, len to druhé vám umožňuje „kopať hlbšie“ a má trochu svojskú metódu výskumu.

podrobne

Činnosť zariadenia bola opísaná vyššie jednoduchými slovami. Samozrejme, princíp fungovania synchrofazotrónu je zložitejší. Faktom je, že na urýchlenie častíc na vysoké rýchlosti je potrebné zabezpečiť potenciálny rozdiel stoviek miliárd voltov. To je nemožné ani v súčasnom štádiu vývoja technológií, nehovoriac o tom predchádzajúcom.

Preto bolo rozhodnuté častice zrýchľovať postupne a poháňať ich v kruhu po dlhú dobu. V každom kruhu boli protóny napájané energiou. V dôsledku prechodu miliónov otáčok bolo možné získať požadovanú rýchlosť, po ktorej boli poslané do cieľa.

Práve tento princíp bol použitý v synchrofazotróne. Najprv sa častice pohybovali po tuneli nízkou rýchlosťou. V každom kole sa dostali do takzvaných akceleračných intervalov, kde dostali ďalšiu dávku energie a nabrali rýchlosť. Tieto úseky zrýchlenia sú kondenzátory, ktorých frekvencia striedavého napätia sa rovná frekvencii prechodu protónov prstencom. To znamená, že častice zasiahli urýchľovaciu sekciu s negatívnym nábojom, v tomto okamihu sa napätie prudko zvýšilo, čo im poskytlo rýchlosť. Ak častice dopadli na urýchľovaciu sekciu s kladným nábojom, potom sa ich pohyb spomalil. A to je pozitívna vlastnosť, pretože vďaka nej sa celý protónový lúč pohyboval rovnakou rýchlosťou.

A tak sa to opakovalo miliónkrát, a keď častice nadobudli potrebnú rýchlosť, boli poslané na špeciálny cieľ, na ktorý sa zrazili. Potom, čo skupina vedcov študovala výsledky zrážky častíc. Takto fungoval synchrofazotrón.

Úloha magnetov

Je známe, že v tomto obrovskom stroji na urýchľovanie častíc boli použité aj silné elektromagnety. Ľudia sa mylne domnievajú, že boli použité na urýchlenie protónov, ale nie je to tak. Častice sa urýchľovali pomocou špeciálnych kondenzátorov (urýchľovacích sekcií) a magnety len držali protóny v presne definovanej trajektórii. Bez nich by bol plynulý pohyb zväzku elementárnych častíc nemožný. A vysoký výkon elektromagnetov sa vysvetľuje veľkou hmotnosťou protónov pri vysokej rýchlosti.

Akým problémom čelili vedci?

Jedným z hlavných problémov pri vytváraní tohto nastavenia bolo práve zrýchlenie častíc. Samozrejme, mohli dostať zrýchlenie v každom kole, ale keď zrýchľovali, ich hmotnosť sa zvýšila. Pri rýchlosti blízkej rýchlosti svetla (ako viete, nič sa nemôže pohybovať rýchlejšie ako rýchlosť svetla) sa ich hmotnosť stala obrovskou, čo sťažovalo ich udržanie na kruhovej dráhe. Zo školských osnov vieme, že polomer pohybu prvkov v magnetickom poli je nepriamo úmerný ich hmotnosti, preto s nárastom hmotnosti protónov bolo potrebné zväčšiť polomer a použiť veľké silné magnety. Takéto fyzikálne zákony výrazne obmedzujú možnosti výskumu. Mimochodom, môžu tiež vysvetliť, prečo sa synchrofasotron ukázal byť taký obrovský. Čím väčší je tunel, tým väčšie magnety môžu byť inštalované na vytvorenie silného magnetického poľa, ktoré udrží protóny v pohybe správnym smerom.

Druhým problémom je strata energie pri pohybe. Častice pri prechode kruhom vyžarujú (stratia) energiu. Následne pri pohybe rýchlosťou časť energie zmizne a čím vyššia je rýchlosť pohybu, tým vyššie sú straty. Skôr či neskôr príde moment, kedy sa porovnajú hodnoty vyžarovanej a prijatej energie, čo znemožňuje ďalšie urýchľovanie častíc. Preto je potrebný väčší výkon.

Dá sa povedať, že teraz presnejšie chápeme, že ide o synchrofazotrón. Čo presne však vedci počas testov dosiahli?

Aký výskum bol vykonaný?

Práca tejto inštalácie samozrejme nezostala bez povšimnutia. A hoci sa očakávalo, že prinesie vážnejšie výsledky, niektoré štúdie sa ukázali ako mimoriadne užitočné. Vedci študovali najmä vlastnosti zrýchlených deuterónov, interakcie ťažkých iónov s cieľmi a vyvinuli efektívnejšiu technológiu na likvidáciu použitého uránu-238. A hoci pre bežného človeka všetky tieto výsledky znamenajú málo, vo vedeckej oblasti je ich význam ťažké preceňovať.

Aplikácia výsledkov

Výsledky testov uskutočnených na synchrofazotróne sa využívajú dodnes. Používajú sa najmä pri stavbe elektrární, používajú sa pri vytváraní vesmírnych rakiet, robotiky a zložitých zariadení. Samozrejme, prínos tohto projektu pre vedu a technický pokrok je dosť veľký. Niektoré výsledky sa uplatňujú aj vo vojenskej sfére. A hoci sa vedcom nepodarilo objaviť nové prvky, ktoré by sa dali použiť na vytvorenie nových atómových bômb, v skutočnosti nikto nevie, či je to pravda alebo nie. Je možné, že niektoré výsledky sú pred obyvateľstvom skryté, pretože treba mať na pamäti, že tento projekt bol realizovaný pod hlavičkou „Prísne tajné“.

Záver

Teraz chápete, že ide o synchrofasotron a aká je jeho úloha vo vedeckom a technologickom pokroku ZSSR. Aj dnes sa takéto inštalácie aktívne používajú v mnohých krajinách, ale už existujú pokročilejšie možnosti - Nuclotrons. Veľký hadrónový urýchľovač je možno doteraz najlepšou implementáciou myšlienky synchrofazotrónu. Použitie tejto inštalácie umožňuje vedcom presnejšie poznať mikrosvet vďaka zrážke dvoch zväzkov protónov pohybujúcich sa veľkou rýchlosťou.

Pokiaľ ide o súčasný stav sovietskeho synchrofazotrónu, ten bol premenený na urýchľovač elektrónov. Teraz pracuje v spoločnosti FIAN.

V roku 1957 urobil Sovietsky zväz revolučný vedecký prielom v dvoch smeroch naraz: v októbri bol vypustený prvý umelý satelit Zeme a niekoľko mesiacov predtým, v marci, legendárny synchrofasotron, obrovská inštalácia na štúdium mikrosveta. pôsobiaca v Dubne. Tieto dve udalosti šokovali celý svet a slová „satelit“ a „synchrofasotron“ pevne vstúpili do našich životov.

Synchrofasotron je jedným z typov urýchľovačov nabitých častíc. Častice v nich sú urýchľované na vysoké rýchlosti a následne na vysoké energie. Podľa výsledku ich zrážok s inými atómovými časticami sa posudzuje štruktúra a vlastnosti hmoty. Pravdepodobnosť zrážok je určená intenzitou zväzku zrýchlených častíc, teda počtom častíc v ňom, takže intenzita je spolu s energiou dôležitým parametrom urýchľovača.

Potreba vytvorenia serióznej urýchľovacej základne v Sovietskom zväze bola oznámená na vládnej úrovni v marci 1938. Skupina výskumníkov z Leningradského inštitútu fyziky a technológie (LFTI) na čele s akademikom A.F. Ioffe sa obrátil na predsedu Rady ľudových komisárov ZSSR V.M. Molotov s listom, v ktorom navrhuje vytvorenie technickej základne pre výskum v oblasti štruktúry atómového jadra. Otázky štruktúry atómového jadra sa stali jedným z ústredných problémov prírodných vied a Sovietsky zväz v ich riešení výrazne zaostával. Ak teda v Amerike bolo aspoň päť cyklotrónov, tak v Sovietskom zväze nebol ani jeden (jediný cyklotrón Rádiového ústavu Akadémie vied (RIAN), spustený v roku 1937, prakticky nefungoval kvôli konštrukčné chyby). Výzva k Molotovovi obsahovala požiadavku na vytvorenie podmienok na dokončenie výstavby cyklotrónu LPTI do 1. januára 1939. Práce na jej vytvorení, ktoré sa začali v roku 1937, boli pre rezortné nezrovnalosti a ukončenie financovania pozastavené.

V novembri 1938 S.I. Vavilov vo svojej výzve na Prezídium Akadémie vied navrhol postaviť cyklotrón LFTI v Moskve a previesť laboratórium I.V. Kurchatov, ktorý sa podieľal na jeho vzniku. Sergej Ivanovič chcel, aby sa centrálne laboratórium na štúdium atómového jadra nachádzalo na rovnakom mieste, kde sídlila Akadémia vied, teda v Moskve. Nepodporila ho však LFTI. Spory sa skončili koncom roku 1939, keď A.F. Ioffe navrhol vytvoriť tri cyklotróny naraz. Dňa 30. júla 1940 sa na zasadnutí Prezídia Akadémie vied ZSSR rozhodlo poveriť RIAN v tomto roku vybaviť existujúci cyklotrón, FIAN pripraviť potrebné materiály na stavbu nového výkonného cyklotrónu do 15. októbra. , a LFTI dokončiť stavbu cyklotrónu v prvom štvrťroku 1941.

V súvislosti s týmto rozhodnutím bola vo FIAN vytvorená takzvaná cyklotrónová brigáda, do ktorej patrili Vladimír Iosifovič Veksler, Sergej Nikolajevič Vernov, Pavel Alekseevič Čerenkov, Leonid Vasiljevič Grošev a Jevgenij Ľvovič Feinberg. 26. septembra 1940 si predsedníctvo Katedry fyzikálnych a matematických vied (OPMS) vypočulo informáciu od V.I. Veksler o projektovej úlohe pre cyklotrón, schválil jeho hlavné charakteristiky a odhad konštrukcie. Cyklotrón bol navrhnutý tak, aby urýchľoval deuteróny až na energiu 50 MeV.

Dostali sme sa teda k tomu najdôležitejšiemu, k človeku, ktorý v tých rokoch výrazne prispel k rozvoju fyziky u nás – Vladimírovi Iosifovičovi Vekslerovi. O tomto vynikajúcom fyzikovi sa bude diskutovať ďalej.

V. I. Veksler sa narodil na Ukrajine v meste Žitomyr 3. marca 1907. Jeho otec zomrel v prvej svetovej vojne.

V roku 1921, v období krutého hladomoru a devastácie, s veľkými ťažkosťami, bez peňazí, Volodya Veksler skončil v hladnej pred-NEP Moskve. Tínedžer sa ocitne v obecnom dome v Khamovniki, v starom sídle, ktoré majitelia opustili.

Veksler sa vyznačoval záujmom o fyziku a praktické rádiové inžinierstvo, sám zostavil detektorový rádiový prijímač, čo bola v tých rokoch nezvyčajne náročná úloha, veľa čítal, dobre sa učil v škole.
Po odchode z obce si Veksler zachovala mnohé názory a zvyky, ktoré si vychovala.
Všimnime si, že generácia, ku ktorej patril Vladimir Iosifovič, sa v drvivej väčšine správala ku každodenným aspektom svojho života úplne pohŕdane, no fanaticky mala rada vedecké, odborné a sociálne problémy.

Veksler, okrem iných komunárov, vyštudoval deväťročné gymnázium a spolu so všetkými absolventmi odišiel pracovať ako robotník do továrne, kde viac ako dva roky pracoval ako elektrikár.
Jeho túžba po vedomostiach, láska ku knihám a vzácna vynaliezavosť boli zaznamenané a na konci 20. rokov dostal mladý muž „komsomolský lístok“ do ústavu.
Keď Vladimír Iosifovič vyštudoval inštitút, uskutočnila sa ďalšia reorganizácia vysokých škôl a zmena ich mien. Stalo sa, že Veksler vstúpil do Plechanovovho inštitútu národného hospodárstva a vyštudoval Moskovský energetický inštitút (Moskovský energetický inžiniersky inštitút) a kvalifikoval sa ako inžinier s titulom v röntgenovej technológii.
V tom istom roku vstúpil do laboratória röntgenovej difrakčnej analýzy Elektrotechnického inštitútu All-Union v Lefortove, kde Vladimír Iosifovič začal svoju prácu s konštrukciou meracích prístrojov a štúdiom metód merania ionizujúceho žiarenia, t.j. prúdy nabitých častíc.

Veksler pracoval v tomto laboratóriu 6 rokov, rýchlo sa z laboranta stal vedúcim. Tu sa už prejavil Vekslerov charakteristický „rukopis“ talentovaného experimentálneho vedca. Jeho študent, profesor M. S. Rabinovich neskôr vo svojich spomienkach na Vekslera napísal: "Sám takmer 20 rokov montoval, montoval rôzne ním vynájdené inštalácie, nikdy sa nezľakol žiadnej práce. To mu umožnilo vidieť nielen fasádu, ale nielen jej ideologickú stránku ", ale aj všetko, čo sa skrýva za konečnými výsledkami, za presnosťou meraní, za brilantnými skriňami inštalácií. Celý život študoval a rekvalifikoval sa. Až do úplne posledných rokov života, po večeroch, na prázdnin, starostlivo študoval a načrtol teoretickú prácu.

V septembri 1937 sa Veksler presťahoval z Elektrotechnického inštitútu All-Union do Fyzikálneho inštitútu P. N. Lebedeva Akadémie vied ZSSR (FIAN). Bola to dôležitá udalosť v živote vedca.

V tom čase už Vladimír Iosifovič obhájil doktorandskú prácu, ktorej témou bolo zariadenie a aplikácia ním navrhnutých „proporcionálnych zosilňovačov“.

Vo FIAN sa Veksler venoval štúdiu kozmického žiarenia. Na rozdiel od A. I. Alikhanova a jeho kolegov, ktorí si obľúbili malebnú horu Aragats v Arménsku, sa Veksler zúčastnil výprav vedcov na Elbrus a neskôr aj na Pamír - strechu sveta. Fyzici na celom svete študovali toky vysokoenergetických nabitých častíc, ktoré nebolo možné získať v pozemských laboratóriách. Výskumníci sa vyšplhali bližšie k tajomným prúdom kozmického žiarenia.

Aj teraz kozmické žiarenie zaujíma dôležité miesto v arzenáli astrofyzikov a fyzikov vysokých energií a predkladajú sa vzrušujúce zaujímavé teórie jeho pôvodu. Zároveň bolo jednoducho nemožné získať častice s takou energiou na štúdium a pre fyzikov bolo jednoducho potrebné študovať ich interakciu s poľami a inými časticami. Už v tridsiatych rokoch mnohí atómoví vedci mali predstavu: aké pekné by bolo dostať častice s takými vysokými "kozmickými" energiami do laboratória pomocou spoľahlivých prístrojov na štúdium subatomárnych častíc, pričom metóda štúdia bola rovnaká - bombardovanie (ako sa obrazne hovorilo predtým a málokedy to hovoria teraz) niektorých častíc inými. Rutherford objavil existenciu atómového jadra bombardovaním atómov silnými projektilmi – časticami alfa. Jadrové reakcie boli objavené rovnakou metódou. Na premenu jedného chemického prvku na druhý bolo potrebné zmeniť zloženie jadra. Dosiahlo sa to bombardovaním jadier alfa časticami a teraz časticami urýchľovanými vo výkonných urýchľovačoch.

Po napadnutí nacistického Nemecka sa mnohí fyzici okamžite zapojili do vojenskej práce. Veksler prerušil štúdium kozmického žiarenia a ujal sa návrhu a zdokonaľovania rádiových zariadení pre potreby frontu.

V tom čase bol Fyzikálny ústav Akadémie vied, podobne ako niektoré iné akademické inštitúcie, evakuovaný do Kazane. Až v roku 1944 sa podarilo zorganizovať expedíciu z Kazane na Pamír, kde mohla Vekslerova skupina pokračovať v začatých štúdiách kozmického žiarenia a jadrových procesov spôsobených vysokoenergetickými časticami na Kaukaze. Bez toho, aby sme podrobne skúmali Vekslerov prínos k štúdiu jadrových procesov spojených s kozmickým žiarením, ktorému venoval mnoho rokov jeho práce, môžeme povedať, že bol veľmi významný a priniesol mnoho dôležitých výsledkov. Ale čo je možno najdôležitejšie, štúdium kozmického žiarenia priviedlo vedca k úplne novým myšlienkam o zrýchlení častíc. V horách prišiel Veksler s myšlienkou vybudovať urýchľovače častíc, aby vytvoril svoje vlastné „kozmické lúče“.

Od roku 1944 prešiel V. I. Veksler do nového odboru, ktorý zaujímal hlavné miesto v jeho vedeckej práci. Odvtedy je Vekslerovo meno navždy spojené s vytváraním veľkých „autophasingových“ urýchľovačov a vývojom nových metód urýchľovania.

O kozmické žiarenie však nestratil záujem a naďalej sa tejto oblasti venoval. Veksler sa v rokoch 1946-1947 zúčastnil na vysokohorských vedeckých expedíciách na Pamír. V kozmickom žiarení sa nachádzajú častice s fantasticky vysokými energiami, ktoré sú pre urýchľovače nedostupné. Vekslerovi bolo jasné, že „prirodzený urýchľovač“ častíc až do takých vysokých energií sa nedá porovnávať s „výtvorom ľudských rúk“.

Wexler v roku 1944 navrhol cestu z tejto slepej uličky. Autor nazval nový princíp, podľa ktorého fungovali Wexlerove urýchľovače, autofázovanie.

V tom čase už bol vytvorený urýchľovač nabitých častíc typu „cyklotrón“ (Vexler v populárnom novinovom článku vysvetlil princíp činnosti cyklotrónu takto: „V tomto zariadení sa nabitá častica, pohybujúca sa v magnetickom poli v špirále, je neustále urýchľovaná striedavým elektrickým poľom. Vďaka tomu je možné sprostredkovať časticiam cyklotrónu energiu 10-20 miliónov elektrónvoltov"). Ukázalo sa však, že touto metódou nemožno prekročiť prah 20 MeV.

V cyklotróne sa magnetické pole cyklicky mení, čím sa urýchľujú nabité častice. Ale v procese zrýchľovania nastáva prírastok hmotnosti častíc (ako by to malo byť podľa SRT - špeciálnej teórie relativity). To vedie k narušeniu procesu - po určitom počte otáčok magnetické pole namiesto zrýchľovania začne spomaľovať častice.

Veksler navrhuje začať pomaly zvyšovať magnetické pole v cyklotróne s časom a napájať magnet striedavým prúdom. Potom sa ukáže, že v priemere bude frekvencia cirkulácie častíc v kruhu automaticky udržiavaná rovná frekvencii elektrického poľa aplikovaného na dees (pár magnetických systémov, ktoré ohýbajú dráhu a urýchľujú častice magnetickým lúka).

Pri každom prechode cez štrbinu majú častice a navyše prijímajú rôzny prírastok hmotnosti (a podľa toho aj iný prírastok polomeru, pozdĺž ktorého ich magnetické pole obalí) v závislosti od intenzity poľa medzi lúčmi v momente zrýchlenie tejto častice. Spomedzi všetkých častíc možno vyčleniť rovnovážne („šťastné“) častice. Pre tieto častice je mechanizmus, ktorý automaticky udržiava stálosť periódy otáčania, obzvlášť jednoduchý.

"Lucky" častice zažívajú nárast hmotnosti a zväčšenie polomeru kruhu s každým prechodom cez štrbinu. Presne kompenzuje zmenšenie polomeru spôsobené zväčšením magnetického poľa počas jednej otáčky. V dôsledku toho sa „šťastné“ (rovnovážne) častice môžu rezonančne zrýchľovať, pokiaľ sa magnetické pole zväčšuje.

Ukázalo sa, že takmer všetky ostatné častice majú rovnakú schopnosť, len zrýchlenie trvá dlhšie. V procese zrýchlenia všetky častice zažijú vibrácie okolo polomeru obežnej dráhy rovnovážnych častíc. Energia častíc sa bude v priemere rovnať energii rovnovážnych častíc. Takmer všetky častice sa teda podieľajú na rezonančnom zrýchlení.

Ak namiesto pomalého zvyšovania magnetického poľa v urýchľovači (cyklotróne) v čase, napájaním magnetu striedavým prúdom, zvyšujeme periódu striedavého elektrického poľa aplikovaného na dee, potom sa nastaví aj režim "autophasing" .

"Môže sa zdať, že pre vznik autofázovania a realizáciu rezonančného zrýchlenia je potrebné zmeniť v čase buď magnetické pole, alebo periódu elektrického poľa. V skutočnosti to tak nie je. Teoreticky možno najjednoduchšie ( ale zďaleka nie jednoduchý v praktickej realizácii) metóda zrýchlenia, ktorú autor stanovil skôr ako iné metódy, môže byť implementovaná s konštantným magnetickým poľom a konštantnou frekvenciou.

V roku 1955, keď Wexler napísal svoju brožúru o urýchľovačoch, tento princíp, ako poukázal autor, vytvoril základ urýchľovača - mikrotrónu - urýchľovača vyžadujúceho výkonné zdroje mikrovĺn. Podľa Vekslera sa mikrotrón "zatiaľ nerozšíril (1955). Niekoľko elektrónových urýchľovačov pre energie do 4 MeV však funguje už niekoľko rokov."

Veksler bol brilantným popularizátorom fyziky, ale, žiaľ, kvôli svojej zaneprázdnenosti len zriedka publikoval populárne články.

Princíp autofázovania ukázal, že je možné mať stabilnú fázovú oblasť, a preto je možné meniť frekvenciu urýchľovacieho poľa bez strachu z opustenia rezonančnej oblasti zrýchlenia. Je len potrebné zvoliť správnu fázu zrýchlenia. Zmenou frekvencie poľa bolo možné jednoducho kompenzovať zmenu hmotnosti častíc. Okrem toho zmena frekvencie umožnila rýchlo sa otáčajúcej špirále cyklotrónu priblížiť sa ku kruhu a urýchliť častice, až kým intenzita magnetického poľa nebude dostatočná na udržanie častíc na danej obežnej dráhe.

Opísaný urýchľovač s autofázovaním, pri ktorom sa mení frekvencia elektromagnetického poľa, sa nazýva synchrocyklotrón, prípadne fazotrón.

Synchrofazotrón využíva kombináciu dvoch princípov autofázovania. Prvým z nich je už spomenutý fázotrón, zmena frekvencie elektromagnetického poľa. Druhý princíp sa používa v synchrotrónoch - tu sa mení intenzita magnetického poľa.

Od objavu autofázovania vedci a inžinieri navrhujú urýchľovače pre miliardy elektrónvoltov. Prvým z nich bol u nás protónový urýchľovač - synchrofazotrón na 10 miliárd elektrónvoltov v Dubni.

S projektovaním tohto veľkého urýchľovača sa začalo v roku 1949 z iniciatívy V. I. Vekslera a S. I. Vavilova a do prevádzky bol uvedený v roku 1957. Druhý veľký urýchľovač bol postavený v Protvine pri Serpuchove už na energiu 70 GeV. Teraz na tom pracujú nielen sovietski výskumníci, ale aj fyzici z iných krajín.

Ale dávno pred spustením dvoch obrích „miliardtych“ urýchľovačov boli vo Fyzikálnom ústave Akadémie vied (FIAN) pod vedením Vekslera zostrojené relativistické urýchľovače častíc. V roku 1947 bol vypustený urýchľovač elektrónov s energiami do 30 MeV, ktorý slúžil ako predloha pre väčší urýchľovač elektrónov - synchrotrón pre energiu 250 MeV. Synchrotrón bol uvedený na trh v roku 1949. Na týchto urýchľovačoch vedci z Fyzikálneho ústavu Akadémie vied ZSSR vykonali prvotriednu prácu v oblasti fyziky mezónov a atómového jadra.

Po spustení synchrofazotrónu Dubna sa začalo obdobie rýchleho pokroku v konštrukcii vysokoenergetických urýchľovačov. Mnohé urýchľovače boli postavené a uvedené do prevádzky v ZSSR a ďalších krajinách. Medzi ne patrí už spomínaný 70 GeV urýchľovač v Serpukhove, 50 GeV urýchľovač v Batávii (USA), 35 GeV urýchľovač v Ženeve (Švajčiarsko), 35 GeV urýchľovač v Kalifornii (USA). V súčasnosti si fyzici kladú za úlohu vytvoriť urýchľovače pre niekoľko teraelektrónvoltov (teraelektrónvolt - 1012 eV).

V roku 1944, kedy sa zrodil pojem „autophasing“. Veksler mal 37 rokov. Veksler sa ukázal ako nadaný organizátor vedeckej práce a vedúci vedeckej školy.

Metóda autofázovania, podobne ako zrelé ovocie, čakala na vizionárskeho vedca, ktorý ju zloží a prevezme. O rok neskôr, nezávisle od Wexlera, princíp autofázovania objavil slávny americký vedec MacMilan. Uznával prioritu sovietskeho vedca. McMillan sa s Vekslerom stretol viac ako raz. Boli veľmi priateľskí a priateľstvo dvoch pozoruhodných vedcov až do Vekslerovej smrti nikdy nič nezatienilo.

Urýchľovače postavené v posledných rokoch, aj keď založené na princípe Wechslerovho autofázovania, sú, samozrejme, v porovnaní so strojmi prvej generácie výrazne vylepšené.

Okrem automatického fázovania prišiel Wexler s ďalšími nápadmi na zrýchlenie častíc, ktoré sa ukázali ako veľmi plodné. Vekslerove myšlienky sa široko rozvíjajú v ZSSR a ďalších krajinách.

V marci 1958 sa v Dome vedcov na Kropotkinskej ulici konalo tradičné výročné zasadnutie Akadémie vied ZSSR. Veksler načrtol myšlienku nového princípu zrýchlenia, ktorý nazval „koherentný“. Umožňuje urýchľovať nielen jednotlivé častice, ale aj zhluky plazmy pozostávajúce z veľkého počtu častíc. „Koherentná“ metóda urýchľovania, ako opatrne povedal Veksler v roku 1958, umožňuje uvažovať o možnosti urýchľovania častíc až do energií tisíc miliárd elektrónvoltov a ešte vyšších.

V roku 1962 odletel Veksler na čele delegácie vedcov do Ženevy, aby sa zúčastnil na práci Medzinárodnej konferencie o fyzike vysokých energií. Medzi štyridsiatimi členmi sovietskej delegácie boli takí významní fyzici ako A. I. Alichanov, N. N. Bogolyubov, D. I. Blokhintsev, I. Ja Pomerančuk, M. A. Markov. Mnohí z vedcov v delegácii boli špecialisti na urýchľovače a študenti Wexlera.

Vladimir Iosifovič Veksler bol niekoľko rokov predsedom Komisie pre fyziku vysokých energií Medzinárodnej únie teoretickej a aplikovanej fyziky.

25. októbra 1963 bola Wexlerovi a jeho americkému kolegovi Edwinovi McMillanovi, riaditeľovi radiačného laboratória na Kalifornskej univerzite v Lawrence, udelená cena American Atoms for Peace.

Veksler bol stálym riaditeľom Vysokoenergetického laboratória Spoločného ústavu jadrového výskumu v Dubni. Teraz po ňom pomenovaná ulica pripomína Vekslerov pobyt v tomto meste.

Vekslerova výskumná práca sa dlhé roky sústreďovala v Dubni. Svoje pôsobenie v Spojenom ústave pre jadrový výskum spojil s pôsobením vo Fyzikálnom inštitúte P. N. Lebedeva, kde v ďalekej mladosti začal svoju kariéru výskumníka, bol profesorom Moskovskej štátnej univerzity, kde viedol katedru.

V roku 1963 bol Veksler zvolený za akademika-tajomníka Katedry jadrovej fyziky Akadémie vied ZSSR a natrvalo zastával túto dôležitú funkciu.

Vedecké výkony V. I. Vekslera boli vysoko ocenené udelením Štátnej ceny I. stupňa a Leninovej ceny (1959). Za vynikajúce vedecké, pedagogické, organizačné a spoločenské aktivity vedca boli ocenené tri Leninove rády, Rád Červeného praporu práce a medaily ZSSR.

Vladimir Iosifovič Veksler zomrel náhle 20. septembra 1966 na druhý infarkt. Mal len 59 rokov. V živote sa vždy zdal mladší ako jeho roky, bol energický, aktívny a neúnavný.

+ fáza + elektrón) je rezonančný cyklický urýchľovač s nezmenenou dĺžkou rovnovážnej dráhy pri zrýchlení. Aby častice zostali počas zrýchlenia na rovnakej obežnej dráhe, mení sa vedúce magnetické pole aj frekvencia zrýchľujúceho sa elektrického poľa. Ten je potrebný na to, aby lúč dorazil do urýchľovacej časti vždy vo fáze s vysokofrekvenčným elektrickým poľom. V prípade, že častice sú ultrarelativistické, frekvencia otáčok s pevnou dĺžkou obežnej dráhy sa nemení so zvyšujúcou sa energiou a frekvencia RF generátora musí tiež zostať konštantná. Takýto urýchľovač sa už nazýva synchrotrón.

V kultúre

Práve toto zariadenie „pracovalo v práci“ prvák v známej piesni Ally Pugachevovej „Pieseň prváka“. Synchrophasotron sa spomína aj v Gaidaiho komédii „Operácia Y a Shurikove iné dobrodružstvá“. Toto zariadenie je zobrazené aj ako príklad aplikácie Einsteinovej teórie relativity vo vzdelávacom krátkom filme „Čo je teória relativity?“. V humorných reláciách s nízkym intelektom pôsobí pre širokú verejnosť často ako „nepochopiteľné“ vedecké zariadenie alebo príklad špičkových technológií.

V roku 1957 urobil ZSSR vedecko-technický prelom vo viacerých oblastiach: úspešne vypustil umelú družicu Zeme a pár mesiacov pred touto udalosťou začal v Dubni fungovať synchrofazotrón. Čo to je a prečo je takáto inštalácia potrebná? Táto otázka znepokojovala nielen vtedajších občanov ZSSR, ale celý svet. Samozrejme, vo vedeckej komunite pochopili, čo to je, ale obyčajní občania boli zmätení, keď počuli toto slovo. Väčšina ľudí ani dnes nerozumie podstate a princípu synchrofazotrónu, hoci toto slovo už viackrát počuli. Pozrime sa, o aké zariadenie ide a na čo slúžilo.

Prečo potrebujete synchrofasotron?

Táto inštalácia bola vyvinutá na štúdium mikrosveta a pochopenie štruktúry elementárnych častíc, zákonitostí ich vzájomnej interakcie. Samotná metóda poznania bola mimoriadne jednoduchá: rozbiť časticu a zistiť, čo je vo vnútri. Ako sa však môže rozbiť protón? Na to bol vytvorený synchrofazotrón, ktorý urýchľuje častice a naráža ich na cieľ. Ten môže byť stacionárny, ale v modernom Large Hadron Collider (je to vylepšená verzia starého dobrého synchrofazotrónu) sa cieľ pohybuje. Tam sa lúče protónov pohybujú k sebe veľkou rýchlosťou a zrážajú sa.

Verilo sa, že táto inštalácia umožní urobiť vedecký prielom, objaviť nové prvky a metódy získavania atómovej energie z lacných zdrojov, ktoré budú účinnejšie ako obohatený urán a budú bezpečnejšie a menej škodlivé pre životné prostredie.

Vojenské ciele

Samozrejme, sledovali sa aj vojenské ciele. Vytváranie atómovej energie na mierové účely je len výhovorka pre naivných. Nie nadarmo vyšiel projekt synchrofazotrónu s podpisovou pečiatkou „Prísne tajné“, pretože konštrukcia tohto urýchľovača bola realizovaná v rámci projektu vytvorenia novej atómovej bomby. S jeho pomocou chceli získať vylepšenú teóriu jadrových síl, ktorá je potrebná na výpočet a vytvorenie bomby. Je pravda, že všetko sa ukázalo byť oveľa komplikovanejšie a aj dnes táto teória chýba.

Čo je to synchrofazotrón jednoducho?

Stručne povedané, táto inštalácia je urýchľovačom elementárnych častíc, najmä protónov. Synchrofasotrón pozostáva z nemagnetickej slučkovej trubice s vákuom vo vnútri, ako aj z výkonných elektromagnetov. Striedavo sa zapnú magnety, ktoré nasmerujú nabité častice do vákuovej trubice. Keď pomocou urýchľovačov dosiahnu maximálnu rýchlosť, sú poslaní na špeciálny cieľ. Protóny ho zasiahnu, rozbijú samotný cieľ a sami sa pri tom rozbijú. Úlomky sa rozptyľujú rôznymi smermi a zanechávajú stopy v bublinovej komore. Po týchto stopách skupina vedcov analyzuje ich povahu.

V minulosti to tak bolo, ale v moderných zariadeniach (napríklad Veľký hadrónový urýchľovač) sa namiesto bublinovej komory používajú modernejšie detektory, ktoré poskytujú viac informácií o protónových fragmentoch.

Samotná inštalácia je pomerne zložitá a high-tech. Môžeme povedať, že synchrofasotron je „vzdialený príbuzný“ moderného Large Hadron Collider. V skutočnosti sa dá nazvať analógom mikroskopu. Obe tieto zariadenia sú určené na štúdium mikrokozmu, ale princíp štúdia je odlišný.

Viac o zariadení

Takže už vieme, čo je synchrofazotrón a tiež, že tu sú častice zrýchlené na obrovské rýchlosti. Ako sa ukázalo, na urýchlenie protónov na obrovskú rýchlosť je potrebné vytvoriť potenciálny rozdiel stoviek miliárd voltov. Bohužiaľ, nie je v ľudských silách to urobiť, a tak prišli s nápadom rozptyľovať častice postupne.

V inštalácii sa častice pohybujú v kruhu a pri každej otáčke sú napájané energiou, čím získavajú zrýchlenie. A hoci je takéto dobitie malé, za milióny otáčok môžete získať potrebnú energiu.

Na tomto princípe je založená činnosť synchrofazotrónu. Elementárne častice rozptýlené na malé hodnoty sú vypustené do tunela, kde sú umiestnené magnety. Vytvárajú magnetické pole kolmé na prstenec. Mnohí sa mylne domnievajú, že tieto magnety urýchľujú častice, no v skutočnosti to tak nie je. Menia iba svoju trajektóriu, čím ich nútia pohybovať sa v kruhu, ale nezrýchľujú ich. K samotnému zrýchleniu dochádza v určitých intervaloch zrýchlenia.

Zrýchlenie častíc

Takouto akceleračnou medzerou je kondenzátor, ktorý je napájaný vysokou frekvenciou. Mimochodom, toto je základom celej prevádzky tejto inštalácie. Lúč protónov vletí do daného kondenzátora v momente, keď je v ňom nulové napätie. Keď častice prelietajú cez kondenzátor, napätie má čas na zvýšenie, čo poháňa častice. Na ďalšom kruhu sa to opakuje, pretože frekvencia striedavého napätia je špeciálne zvolená tak, aby sa rovnala frekvencii otáčania častice okolo kruhu. V dôsledku toho sa protóny urýchľujú synchrónne a vo fáze. Odtiaľ pochádza názov - synchrofasotron.

Mimochodom, pri tejto metóde zrýchlenia existuje určitý priaznivý účinok. Ak zrazu protónový lúč letí rýchlejšie, ako je požadovaná rýchlosť, potom vletí do zrýchľovacej medzery pri zápornej hodnote napätia, čo ho trochu spomalí. Ak je rýchlosť pohybu nižšia, efekt bude opačný: častica sa zrýchli a dobehne hlavný zväzok protónov. Výsledkom je, že hustý a kompaktný zväzok častíc sa pohybuje rovnakou rýchlosťou.

Problémy

V ideálnom prípade by sa častice mali urýchliť na najvyššiu možnú rýchlosť. A ak sa protóny pohybujú rýchlejšie a rýchlejšie na každom kruhu, prečo sa potom nedajú urýchliť na maximálnu možnú rýchlosť? Dôvodov je viacero.

Po prvé, zvýšenie energie znamená zvýšenie hmotnosti častíc. Bohužiaľ, relativistické zákony neumožňujú žiadnemu prvku zrýchlenie nad rýchlosť svetla. V synchrofasotróne rýchlosť protónov prakticky dosahuje rýchlosť svetla, čo značne zvyšuje ich hmotnosť. V dôsledku toho je ťažké udržať ich na kruhovej obežnej dráhe s polomerom. Od školy je známe, že polomer pohybu častíc v magnetickom poli je nepriamo úmerný hmotnosti a priamo úmerný veľkosti poľa. A keďže hmotnosť častíc rastie, musí sa zväčšiť polomer a magnetické pole musí byť silnejšie. Tieto podmienky vytvárajú obmedzenia pri realizácii podmienok pre výskum, keďže technológie sú obmedzené aj dnes. Doteraz sa nepodarilo vytvoriť pole s indukciou vyššou ako niekoľko tesiel. Preto robia tunely veľkej dĺžky, pretože s veľkým polomerom sa ťažké častice s veľkou rýchlosťou môžu udržať v magnetickom poli.

Druhým problémom je pohyb so zrýchlením v kruhu. Je známe, že náboj, ktorý sa pohybuje určitou rýchlosťou, energiu vyžaruje, čiže ju stráca. V dôsledku toho častice počas zrýchľovania neustále strácajú časť energie a čím je ich rýchlosť vyššia, tým viac energie vynakladajú. V určitom bode nastáva rovnováha medzi prijatou energiou v akceleračnom úseku a stratou rovnakého množstva energie na otáčku.

Výskum uskutočnený na synchrofazotróne

Teraz chápeme, aký princíp je základom fungovania synchrofazotrónu. Dovolil uskutočniť množstvo štúdií a objavov. Vedcom sa podarilo študovať najmä vlastnosti zrýchlených deuterónov, správanie sa kvantovej štruktúry jadier, interakciu ťažkých iónov s cieľmi a tiež vyvinúť technológiu na využitie uránu-238.

Aplikácia výsledkov získaných počas testov

Výsledky získané v týchto oblastiach sa v súčasnosti využívajú pri konštrukcii kozmických lodí, projektovaní jadrových elektrární, ako aj pri vývoji špeciálnych zariadení a robotiky. Z toho všetkého vyplýva, že synchrofazotrón je zariadenie, ktorého prínos pre vedu je ťažké preceňovať.

Záver

Už 50 rokov slúžia takéto zariadenia vedeckej úspešnosti a aktívne ich využívajú vedci na celom svete. Predtým vytvorený synchrofazotrón a jemu podobné zariadenia (vznikli nielen v ZSSR) sú len jedným článkom v reťazci evolúcie. Dnes sa objavujú pokročilejšie zariadenia – Nuklotróny, ktoré majú obrovskú energiu.

Jedným z najpokročilejších medzi takýmito zariadeniami je Veľký hadrónový urýchľovač. Na rozdiel od činnosti synchrofazotrónu sa v ňom zrazia dva lúče častíc v opačných smeroch, v dôsledku čoho je energia uvoľnená pri zrážke mnohonásobne väčšia ako energia v synchrofazotróne. To otvára možnosti pre presnejšie štúdium elementárnych častíc.

Možno by ste teraz mali pochopiť, čo je synchrofazotrón a prečo je vôbec potrebný. Táto inštalácia umožnila urobiť množstvo objavov. Dnes je z neho vyrobený urýchľovač elektrónov, ktorý momentálne funguje vo FIAN.

Tu je jemne známe slovo „synchrofasotron“! Pripomeň mi, ako sa to dostalo do uší jednoduchého laika v Sovietskom zväze? Bol tam nejaký film alebo populárna pieseň, niečo, presne si pamätám! Alebo to bola len analógia nevysloviteľného slova?

A teraz si ešte pripomeňme, čo to je a ako to vzniklo ...

V roku 1957 urobil Sovietsky zväz revolučný vedecký prielom v dvoch smeroch naraz: v októbri bol vypustený prvý umelý satelit Zeme a niekoľko mesiacov predtým, v marci, legendárny synchrofasotron, obrovská inštalácia na štúdium mikrosveta. pôsobiaca v Dubne. Tieto dve udalosti šokovali celý svet a slová „satelit“ a „synchrofasotron“ pevne vstúpili do našich životov.

Synchrofasotron je jedným z typov urýchľovačov nabitých častíc. Častice v nich sú urýchľované na vysoké rýchlosti a následne na vysoké energie. Podľa výsledku ich zrážok s inými atómovými časticami sa posudzuje štruktúra a vlastnosti hmoty. Pravdepodobnosť zrážok je určená intenzitou zväzku zrýchlených častíc, teda počtom častíc v ňom, takže intenzita je spolu s energiou dôležitým parametrom urýchľovača.

Urýchľovače dosahujú obrovské rozmery a nie je náhoda, že ich spisovateľ Vladimir Kartsev nazval pyramídami jadrového veku, podľa ktorých potomkovia budú posudzovať úroveň našej techniky.

Pred konštrukciou urýchľovačov bolo kozmické žiarenie jediným zdrojom vysokoenergetických častíc. V podstate ide o protóny s energiou rádovo niekoľkých GeV, voľne prichádzajúce z vesmíru a sekundárne častice, ktoré vznikajú pri interakcii s atmosférou. Tok kozmického žiarenia je však chaotický a má nízku intenzitu, preto sa postupom času začali vytvárať špeciálne zariadenia na laboratórny výskum - urýchľovače s riadenými lúčmi častíc vysokej energie a väčšej intenzity.

Činnosť všetkých urýchľovačov je založená na známom fakte: nabitá častica je urýchľovaná elektrickým poľom. Nie je však možné získať častice s veľmi vysokou energiou ich iba jednorazovým zrýchlením medzi dvoma elektródami, pretože by to vyžadovalo priviesť na ne obrovské napätie, čo je technicky nemožné. Preto sa vysokoenergetické častice získavajú opakovaným prechodom medzi elektródami.

Urýchľovače, v ktorých častica prechádza cez po sebe idúce urýchľovacie medzery, sa nazývajú lineárne. U nich sa začal vývoj urýchľovačov, no požiadavka na zvýšenie energie častíc viedla k takmer nereálne veľkým dĺžkam inštalácií.

V roku 1929 americký vedec E. Lawrence navrhol návrh urýchľovača, v ktorom sa častica pohybuje v špirále, pričom opakovane prechádza tou istou medzerou medzi dvoma elektródami. Trajektória častice je ohnutá a skrútená rovnomerným magnetickým poľom nasmerovaným kolmo na rovinu obežnej dráhy. Urýchľovač sa nazýval cyklotrón. V rokoch 1930-1931 Lawrence a jeho spolupracovníci postavili prvý cyklotrón na Kalifornskej univerzite (USA). Za tento vynález mu bola v roku 1939 udelená Nobelova cena.

V cyklotróne vytvára veľký elektromagnet rovnomerné magnetické pole a elektrické pole vzniká medzi dvoma dutými elektródami v tvare D (odtiaľ ich názov - "dees"). Na elektródy sa privádza striedavé napätie, ktoré obráti polaritu vždy, keď častica urobí polovicu otáčky. Vďaka tomu elektrické pole vždy urýchľuje častice. Túto myšlienku by nebolo možné realizovať, keby častice s rôznymi energiami mali rôzne obdobia revolúcie. Ale našťastie, aj keď sa rýchlosť zvyšuje so zvyšujúcou sa energiou, perióda otáčania zostáva konštantná, pretože priemer trajektórie sa zvyšuje v rovnakom pomere. Práve táto vlastnosť cyklotrónu umožňuje využiť na zrýchlenie konštantnú frekvenciu elektrického poľa.

Čoskoro sa cyklotróny začali vytvárať aj v iných výskumných laboratóriách.

Budova synchrofazotrónu v 50. rokoch 20. storočia

Potreba vytvorenia serióznej urýchľovacej základne v Sovietskom zväze bola oznámená na vládnej úrovni v marci 1938. Skupina výskumníkov z Leningradského inštitútu fyziky a technológie (LFTI) na čele s akademikom A.F. Ioffe sa obrátil na predsedu Rady ľudových komisárov ZSSR V.M. Molotov s listom, v ktorom navrhuje vytvorenie technickej základne pre výskum v oblasti štruktúry atómového jadra. Otázky štruktúry atómového jadra sa stali jedným z ústredných problémov prírodných vied a Sovietsky zväz v ich riešení výrazne zaostával. Ak teda v Amerike bolo aspoň päť cyklotrónov, tak v Sovietskom zväze nebol ani jeden (jediný cyklotrón Rádiového ústavu Akadémie vied (RIAN), spustený v roku 1937, prakticky nefungoval kvôli konštrukčné chyby). Výzva k Molotovovi obsahovala požiadavku na vytvorenie podmienok na dokončenie výstavby cyklotrónu LPTI do 1. januára 1939. Práce na jej vytvorení, ktoré sa začali v roku 1937, boli pre rezortné nezrovnalosti a ukončenie financovania pozastavené.

V čase písania listu skutočne existovalo vo vládnych kruhoch krajiny jasné nedorozumenie o význame výskumu v oblasti atómovej fyziky. Podľa spomienok M.G. Meshcheryakov, v roku 1938 dokonca vyvstala otázka likvidácie Rádiového ústavu, ktorý sa podľa niektorých zaoberal zbytočným výskumom uránu a tória, zatiaľ čo sa krajina usilovala o zvýšenie ťažby uhlia a tavenia ocele.

List Molotovovi mal účinok a už v júni 1938 komisia Akadémie vied ZSSR na čele s P.L. Kapitsa na žiadosť vlády vydal záver o potrebe postaviť 10–20 MeV LFTI cyklotrón v závislosti od typu urýchlených častíc a vylepšiť cyklotrón RIAN.

V novembri 1938 S.I. Vavilov vo svojej výzve na Prezídium Akadémie vied navrhol postaviť cyklotrón LFTI v Moskve a previesť laboratórium I.V. Kurchatov, ktorý sa podieľal na jeho vzniku. Sergej Ivanovič chcel, aby sa centrálne laboratórium na štúdium atómového jadra nachádzalo na rovnakom mieste, kde sídlila Akadémia vied, teda v Moskve. Nepodporila ho však LFTI. Spory sa skončili koncom roku 1939, keď A.F. Ioffe navrhol vytvoriť tri cyklotróny naraz. Dňa 30. júla 1940 sa na zasadnutí Prezídia Akadémie vied ZSSR rozhodlo poveriť RIAN v tomto roku vybaviť existujúci cyklotrón, FIAN pripraviť potrebné materiály na stavbu nového výkonného cyklotrónu do 15. októbra. , a LFTI dokončiť stavbu cyklotrónu v prvom štvrťroku 1941.

V súvislosti s týmto rozhodnutím bola vo FIAN vytvorená takzvaná cyklotrónová brigáda, do ktorej patrili Vladimír Iosifovič Veksler, Sergej Nikolajevič Vernov, Pavel Alekseevič Čerenkov, Leonid Vasiljevič Grošev a Jevgenij Ľvovič Feinberg. 26. septembra 1940 si predsedníctvo Katedry fyzikálnych a matematických vied (OPMS) vypočulo informáciu od V.I. Veksler o projektovej úlohe pre cyklotrón, schválil jeho hlavné charakteristiky a odhad konštrukcie. Cyklotrón bol navrhnutý tak, aby urýchľoval deuteróny až na energiu 50 MeV. FIAN plánoval začať s jeho výstavbou v roku 1941 a uviesť do prevádzky v roku 1943. Plánované plány narušila vojna.

Naliehavá potreba vytvoriť atómovú bombu prinútila Sovietsky zväz zmobilizovať úsilie pri štúdiu mikrosveta. Dva cyklotróny boli postavené jeden po druhom v laboratóriu č. 2 v Moskve (1944, 1946); v Leningrade boli po zrušení blokády obnovené cyklotróny RIAN a LFTI (1946).

Hoci bol projekt Fianovského cyklotrónu schválený ešte pred vojnou, ukázalo sa, že Lawrencov návrh sa vyčerpal, pretože energia zrýchlených protónov nemohla presiahnuť 20 MeV. Práve od tejto energie začína pôsobiť efekt nárastu hmotnosti častice pri rýchlostiach úmerných rýchlosti svetla, čo vyplýva z Einsteinovej teórie relativity.

V dôsledku rastu hmoty je narušená rezonancia medzi prechodom častice cez zrýchľujúcu medzeru a zodpovedajúcou fázou elektrického poľa, čo má za následok spomalenie.

Treba si uvedomiť, že cyklotrón je navrhnutý tak, aby urýchľoval iba ťažké častice (protóny, ióny). Je to spôsobené tým, že v dôsledku príliš malej pokojovej hmotnosti dosahuje elektrón už pri energiách 1–3 MeV rýchlosť blízku rýchlosti svetla, v dôsledku čoho sa jeho hmotnosť výrazne zvyšuje a častica rýchlo odchádza. mimo rezonancie.

Prvým cyklickým elektrónovým urýchľovačom bol betatrón, ktorý postavil Kerst v roku 1940 na základe Wideröeho nápadu. Betatrón je založený na Faradayovom zákone, podľa ktorého pri zmene magnetického toku prenikajúceho do uzavretého obvodu vzniká v tomto obvode elektromotorická sila. V betatróne je uzavretý okruh prúd častíc pohybujúcich sa po prstencovej dráhe vo vákuovej komore s konštantným polomerom v postupne sa zvyšujúcom magnetickom poli. Pri zvýšení magnetického toku vo vnútri obežnej dráhy vzniká elektromotorická sila, ktorej tangenciálna zložka urýchľuje elektróny. V betatróne, podobne ako v cyklotróne, existuje limit na produkciu častíc s veľmi vysokou energiou. Je to spôsobené tým, že podľa zákonov elektrodynamiky elektróny pohybujúce sa po kruhových dráhach vyžarujú elektromagnetické vlny, ktoré unášajú veľa energie relativistickými rýchlosťami. Na kompenzáciu týchto strát je potrebné výrazne zväčšiť veľkosť jadra magnetu, čo má praktický limit.

Začiatkom 40. rokov 20. storočia boli teda možnosti získania vyšších energií pre protóny aj elektróny vyčerpané. Pre ďalšie štúdium mikrokozmu bolo potrebné zvýšiť energiu zrýchlených častíc, takže úloha hľadania nových metód urýchľovania sa stala akútnou.

Vo februári 1944 V.I. Veksler predložil revolučnú myšlienku, ako prekonať energetickú bariéru cyklotrónu a betatrónu. Bolo to také jednoduché, že sa zdalo zvláštne, že sa k tomu nepristúpilo skôr. Myšlienka bola, že počas rezonančného zrýchlenia sa frekvencie otáčania častíc a urýchľovacieho poľa musia neustále zhodovať, inými slovami, byť synchrónne. Pri urýchľovaní ťažkých relativistických častíc v cyklotróne na synchronizáciu sa navrhovalo meniť frekvenciu urýchľujúceho sa elektrického poľa podľa určitého zákona (neskôr sa takýto urýchľovač nazýval synchrocyklotrón).

Na urýchlenie relativistických elektrónov bol navrhnutý urýchľovač, neskôr nazývaný synchrotrón. V ňom sa zrýchlenie uskutočňuje striedavým elektrickým poľom konštantnej frekvencie a synchronizáciu zabezpečuje magnetické pole meniace sa podľa určitého zákona, ktoré udržuje častice na obežnej dráhe s konštantným polomerom.

Pre praktické účely bolo potrebné teoreticky zabezpečiť, aby navrhované procesy zrýchlenia boli stabilné, to znamená, že s malými odchýlkami od rezonancie bude fázovanie častíc prebiehať automaticky. Teoretický fyzik cyklotrónového tímu E.L. Feinberg na to Vekslera upozornil a sám prísnym matematickým spôsobom dokázal stabilitu procesov. Preto sa Wexlerovej myšlienke hovorilo „princíp autofázovania“.

Na diskusiu o získanom riešení usporiadal FIAN seminár, na ktorom Veksler vypracoval úvodnú správu a Feinberg správu o stabilite. Práca bola schválená a v tom istom roku 1944 boli v časopise „Správy Akadémie vied ZSSR“ uverejnené dva články, v ktorých sa uvažovalo o nových metódach urýchľovania (prvý článok sa zaoberal urýchľovačom založeným na viacerých frekvenciách, neskôr tzv. mikrotrón). Ako ich autor bol uvedený iba Veksler a Feinbergovo meno nebolo spomenuté vôbec. Veľmi skoro bola Feinbergova úloha pri objavení princípu autofázovania nezaslúžene odsúdená na úplné zabudnutie.

O rok neskôr princíp autofázovania nezávisle objavil americký fyzik E. MacMillan, ale Wexler si ponechal prednosť.

Treba poznamenať, že v urýchľovačoch založených na novom princípe sa „pravidlo pákového efektu“ prejavilo v explicitnej podobe – prírastok energie viedol k strate intenzity lúča zrýchlených častíc, čo je spojené s cyklickosťou. ich zrýchlenia, na rozdiel od plynulého zrýchlenia v cyklotrónoch a betatrónoch. Na tento nepríjemný moment sa hneď upozornilo na zasadnutí Katedry fyzikálnych a matematických vied 20. februára 1945, ale potom všetci jednohlasne dospeli k záveru, že táto okolnosť by v žiadnom prípade nemala prekážať realizácii projektu. Aj keď, mimochodom, boj o intenzitu následne neustále otravoval „urýchľovače“.

Na tom istom zasadnutí na návrh prezidenta Akadémie vied ZSSR S.I. Vavilov, bolo rozhodnuté okamžite postaviť dva typy urýchľovačov, ktoré navrhol Veksler. Osobitný výbor pri Rade ľudových komisárov ZSSR 19. februára 1946 poveril príslušnú komisiu vypracovaním svojich projektov s uvedením kapacity, času výroby a miesta stavby. (FIAN odmietol vytvoriť cyklotrón.)

V dôsledku toho boli 13. augusta 1946 súčasne vydané dva dekréty Rady ministrov ZSSR podpísané predsedom Rady ministrov ZSSR I.V. Stalin a manažér Rady ministrov ZSSR Ya.E. Chadaev, o vytvorení synchrocyklotrónu pre energiu deuterónu 250 MeV a synchrotrónu pre energiu 1 GeV. Energiu urýchľovačov diktovala predovšetkým politická konfrontácia medzi USA a ZSSR. Spojené štáty americké už postavili synchrocyklotrón s energiou deuterónu asi 190 MeV a začali stavať synchrotrón s energiou 250 – 300 MeV. Domáce urýchľovače mali energeticky prekonať tie americké.

Nádeje sa vkladali do synchrocyklotrónu na objavenie nových prvkov, nových metód získavania atómovej energie zo zdrojov lacnejších ako urán. Pomocou synchrotrónu mali v úmysle umelo získať mezóny, ktoré, ako v tom čase predpokladali sovietski fyzici, boli schopné spôsobiť jadrové štiepenie.

Oba dekréty vyšli s pečiatkou „Prísne tajné (špeciálna zložka)“, keďže súčasťou projektu na vytvorenie atómovej bomby bola aj konštrukcia urýchľovačov. S ich pomocou sa dúfalo, že sa získa presná teória jadrových síl potrebná na výpočty bômb, ktoré sa v tom čase uskutočňovali iba s pomocou veľkého súboru približných modelov. Je pravda, že všetko nebolo také jednoduché, ako sa spočiatku zdalo, a treba poznamenať, že takáto teória dodnes nevznikla.

Rezolúcie určili miesta na výstavbu urýchľovačov: synchrotrón - v Moskve, na diaľnici Kaluga (teraz Leninský prospekt), na území FIAN; synchrocyklotrón - v oblasti vodnej elektrárne Ivankovskaya, 125 kilometrov severne od Moskvy (v tom čase Kalininská oblasť). Pôvodne bola tvorba oboch urýchľovačov zverená spoločnosti FIAN. V.I. Veksler a pre synchrocyklotrón - D.V. Skobeltsyn.

Vľavo - doktor technických vied profesor L.P. Zinoviev (1912–1998), vpravo - akademik Akadémie vied ZSSR V.I. Veksler (1907–1966) pri tvorbe synchrofazotrónu

O šesť mesiacov neskôr vedúci atómového projektu I.V. Kurčatov, nespokojný s postupom prác na fianovskom synchrocyklotróne, preniesol túto tému do svojho Laboratória číslo 2. Za riaditeľa Fianovského synchrocyklotrónu vymenoval M.G. Meshcheryakov, ktorý ho oslobodil od práce v Leningradskom rádiovom inštitúte. Pod vedením Meshcheryakova bol v laboratóriu č.2 vytvorený synchrocyklotrónový model, ktorý už experimentálne potvrdil správnosť princípu autofázovania. V roku 1947 sa v Kalininskej oblasti začala výstavba urýchľovača.

14. decembra 1949 pod vedením M.G. Meshcheryakov synchrocyklotron bol úspešne spustený podľa plánu a stal sa prvým urýchľovačom tohto typu v Sovietskom zväze, blokujúc energiu podobného urýchľovača vytvoreného v roku 1946 v Berkeley (USA). Rekordom zostala až do roku 1953.

Pôvodne sa laboratórium na báze synchrocyklotrónu pre utajenie nazývalo Hydrotechnické laboratórium Akadémie vied ZSSR (GTL) a bolo pobočkou laboratória č.2. V roku 1953 sa pretransformovalo na samostatný Ústav jadrových problémov r. Akadémia vied ZSSR (INP), na čele s M.G. Meščerjakov.

Akademik Ukrajinskej akadémie vied A.I. Leipunsky (1907–1972), založený na princípe autofázovania, navrhol návrh urýchľovača, neskôr nazývaného synchrofazotrón (foto: Veda a život)
Vytvorenie synchrotrónu z mnohých dôvodov zlyhalo. Najprv sa kvôli nepredvídaným ťažkostiam museli postaviť dva synchrotróny na nižšie energie – 30 a 250 MeV. Boli umiestnené na území FIAN a synchrotrón 1 GeV sa rozhodol postaviť mimo Moskvy. V júni 1948 dostal miesto niekoľko kilometrov od už rozostavaného synchrocyklotrónu v Kalininskej oblasti, no ani tam sa nikdy nepostavil, keďže prednosť dostal urýchľovač, ktorý navrhol Alexander Iľjič Leipunskij, akademik Ukrajinskej akadémie vedy. Stalo sa to nasledovným spôsobom.

V roku 1946 A.I. Leipunsky, založený na princípe autofázovania, predložil myšlienku možnosti vytvorenia urýchľovača, v ktorom boli kombinované vlastnosti synchrotrónu a synchrocyklotrónu. Následne Veksler nazval tento typ urýchľovača synchrofazotrón. Názov je jasný, ak vezmeme do úvahy, že synchrocyklotrón sa pôvodne nazýval fazotrón a v spojení so synchrotrónom sa získa synchrofazotrón. V ňom sa v dôsledku zmeny riadiaceho magnetického poľa častice pohybujú po prstenci ako v synchrotróne a zrýchlením vzniká vysokofrekvenčné elektrické pole, ktorého frekvencia sa mení s časom, ako v synchrocyklotróne. To umožnilo výrazne zvýšiť energiu zrýchlených protónov v porovnaní so synchrocyklotrónom. V synchrofazotróne sú protóny predbežne urýchľované v lineárnom urýchľovači - injektore. Častice zavedené do hlavnej komory pôsobením magnetického poľa v nej začnú cirkulovať. Tento režim sa nazýva betatrónový režim. Potom sa na elektródach umiestnených v dvoch diametrálne opačných priamočiarych medzerách zapne vysokofrekvenčné urýchľovacie napätie.

Zo všetkých troch typov urýchľovačov založených na princípe autofázovania je synchrofazotrón technicky najzložitejší a vtedy mnohí pochybovali o možnosti jeho vytvorenia. Ale Leipunsky, presvedčený, že všetko bude fungovať, sa odvážne pustil do realizácie svojho nápadu.

V roku 1947 v laboratóriu „B“ pri stanici Obninskoje (dnes mesto Obninsk) začala špeciálna urýchľovacia skupina pod jeho vedením vyvíjať urýchľovač. Prvými teoretikmi synchrofazotrónu boli Yu.A. Krutkov, O.D. Kazachkovsky a L.L. Sabsovič. Vo februári 1948 sa konala uzavretá konferencia o urýchľovačoch, na ktorej sa okrem ministrov zúčastnil aj A.L. Mincovne, v tom čase známy špecialista na rádiotechniku ​​a hlavní inžinieri leningradských závodov Electrosila a transformátorov. Všetci uviedli, že urýchľovač navrhnutý Leipunom by sa dal urobiť. Povzbudzovanie prvých teoretických výsledkov a podpora inžinierov z popredných závodov umožnili začať pracovať na špecifickom technickom projekte veľkého urýchľovača pre energie protónov 1,3–1,5 GeV a rozvinúť experimentálne práce, ktoré potvrdili správnosť Leipunského myšlienky. Do decembra 1948 bol hotový technický návrh urýchľovača a do marca 1949 mal Leipunsky predložiť návrh konštrukcie synchrofazotrónu s výkonom 10 GeV.

A zrazu, v roku 1949, na samom vrchole prác, sa vláda rozhodla presunúť prácu na synchrofazotróne, ktorá sa začala, na FIAN. Za čo? prečo? Koniec koncov, FIAN už stavia 1 GeV synchrotrón! Áno, faktom je, že oba projekty, 1,5 GeV synchrotrón aj 1 GeV synchrotrón, boli príliš drahé a vyvstala otázka o ich výhodnosti. Nakoniec sa to vyriešilo na jednom z mimoriadnych stretnutí vo FIAN, kde sa zišli poprední fyzici krajiny. Považovali za zbytočné postaviť 1 GeV synchrotrón kvôli nedostatku veľkého záujmu o elektrónové zrýchlenie. Hlavným odporcom tejto pozície bol M.A. Markov. Jeho hlavným argumentom bolo, že je oveľa efektívnejšie študovať protóny aj jadrové sily pomocou už dobre preštudovanej elektromagnetickej interakcie. Nepodarilo sa mu však obhájiť svoj názor a kladné rozhodnutie sa ukázalo v prospech Leipunského projektu.

Takto vyzerá 10 GeV synchrofazotrón na Dubni

Vekslerov drahocenný sen postaviť najväčší urýchľovač sa rozpadol. Keďže sa nechcel zmieriť so súčasnou situáciou, s podporou S.I. Vavilov a D.V. Skobeltsyna navrhol upustiť od konštrukcie 1,5 GeV synchrofazotrónu a okamžite pristúpiť k návrhu 10 GeV urýchľovača, ktorý bol predtým zverený A.I. Leipunsky. Vláda tento návrh prijala, keďže v apríli 1948 sa na Kalifornskej univerzite dozvedeli o projekte synchrofazotrónu 6–7 GeV a chceli byť aspoň na chvíľu pred Spojenými štátmi.

2. mája 1949 vydala Rada ministrov ZSSR uznesenie o vytvorení synchrofazotrónu pre energiu 7–10 GeV na území predtým pridelenom synchrotrónu. Téma bola prenesená do FIAN a V.I. Veksler, hoci Leipunského biznis išiel celkom dobre.

Dá sa to vysvetliť po prvé tým, že Veksler bol považovaný za autora princípu autofázovania a podľa spomienok jeho súčasníkov ho L. P. veľmi uprednostňoval. Beria. Po druhé, S. I. Vavilov bol v tom čase nielen riaditeľom FIAN, ale aj prezidentom Akadémie vied ZSSR. Leipunskému ponúkli, aby sa stal Vekslerovým zástupcom, ten však odmietol a neskôr sa na vytvorení synchrofazotrónu nepodieľal. Podľa zástupcu Leipunského O.D. Kazachkovského, "bolo jasné, že dva medvede sa v jednom brlohu neznášajú." Následne A.I. Leipunsky a O.D. Kazachkovskij sa stal popredným odborníkom na reaktory a v roku 1960 mu bola udelená Leninova cena.

Uznesenie obsahovalo klauzulu o preradení zamestnancov laboratória "V", ktorí sa podieľali na vývoji urýchľovača, do práce vo FIAN s presunom príslušného zariadenia. A bolo čo povedať: práce na urýchľovači v laboratóriu „B“ sa dovtedy dostali do štádia modelu a zdôvodnenia hlavných rozhodnutí.

Nie všetci boli nadšení prestupom do FIAN, pretože s Leipunskym bolo ľahké a zaujímavé pracovať: bol to nielen vynikajúci vedecký poradca, ale aj úžasný človek. Bolo však takmer nemožné odmietnuť prevod: v tom krutom čase hrozilo odmietnutie súdom a tábormi.

Skupina presunutá z laboratória "B" zahŕňala inžiniera Leonida Petroviča Zinovieva. Rovnako ako ostatní členovia skupiny urýchľovačov sa v Leipunského laboratóriu najskôr zaoberal vývojom jednotlivých komponentov potrebných pre model budúceho urýchľovača, najmä iónového zdroja a vysokonapäťových impulzných obvodov na napájanie vstrekovača. Leipunsky okamžite upozornil na kompetentného a kreatívneho inžiniera. Na jeho pokyn sa Zinoviev ako prvý podieľal na vytvorení pilotného zariadenia, v ktorom bolo možné simulovať celý proces urýchľovania protónov. Potom si nikto nedokázal predstaviť, že keď sa Zinoviev stal jedným z priekopníkov v práci na oživení myšlienky synchrofazotrónu, bude jedinou osobou, ktorá prejde všetkými fázami jeho tvorby a zlepšovania. A nielen prihrávať, ale aj viesť.

Teoretické a experimentálne výsledky získané v laboratóriu "V" boli použité vo fyzikálnom inštitúte Lebedev pri návrhu synchrofazotrónu 10 GeV. Zvýšenie energie akcelerátora na túto hodnotu si však vyžiadalo výrazné vylepšenia. Ťažkosti pri jeho vytváraní boli do značnej miery zhoršené skutočnosťou, že v tom čase neexistovali na celom svete žiadne skúsenosti s budovaním takýchto veľkých zariadení.

Pod vedením teoretikov M.S. Rabinovič a A.A. Kolomensky vo FIAN fyzicky zdôvodnil technický projekt. Hlavné komponenty synchrofazotrónu boli vyvinuté Moskovským rádiotechnickým inštitútom Akadémie vied a Leningradským výskumným ústavom pod vedením ich riaditeľov A.L. Mincovne a E.G. Komár.

Pre získanie potrebných skúseností sme sa rozhodli postaviť model synchrofazotrónu na energiu 180 MeV. Nachádzal sa na území FIANu v špeciálnej budove, ktorá sa z dôvodu utajenia volala sklad č.2. Začiatkom roku 1951 poveril Veksler Zinovieva všetkými prácami na modeli, vrátane inštalácie zariadenia, nastavenia a jeho integrované spustenie.

Model Fianovsky v žiadnom prípade nebol bábätko - jeho magnet s priemerom 4 metre vážil 290 ton. Následne Zinoviev pripomenul, že keď zostavili model v súlade s prvými výpočtami a pokúsili sa ho spustiť, najprv nič nefungovalo. Pred uvedením modelu na trh bolo potrebné prekonať mnohé nepredvídané technické ťažkosti. Keď sa to v roku 1953 stalo, Veksler povedal: „No, to je ono! Ivankovskij synchrofasotron bude fungovať!“ Išlo o veľký 10 GeV synchrofazotrón, ktorý sa už začal stavať v roku 1951 v Kalininskej oblasti. Stavbu realizovala organizácia s kódovým označením TDS-533 (Technické riaditeľstvo výstavby 533).

Krátko pred uvedením modelu na trh americký magazín nečakane zverejnil správu o novom dizajne magnetického systému urýchľovača, nazývanom hard-focusing. Vykonáva sa ako súbor striedajúcich sa úsekov s opačne smerovanými gradientmi magnetického poľa. To výrazne znižuje amplitúdu kmitov zrýchlených častíc, čo zase umožňuje výrazne zmenšiť prierez vákuovej komory. Vďaka tomu sa ušetrí veľké množstvo železa, ktoré ide do konštrukcie magnetu. Napríklad 30 GeV urýchľovač v Ženeve, založený na tvrdom zaostrovaní, má trikrát väčšiu energiu a trikrát väčší obvod ako Dubna synchrofasotrón a jeho magnet je desaťkrát ľahší.

Konštrukciu tvrdých zaostrovacích magnetov navrhli a vyvinuli americkí vedci Courant, Livingston a Snyder v roku 1952. Niekoľko rokov pred nimi bolo vynájdené to isté, ale nepublikované Christophilosom.

Zinoviev okamžite ocenil objav Američanov a navrhol prepracovať dubenský synchrofasotron. Ale na to by bolo treba obetovať čas. Veksler vtedy povedal: "Nie, ani na jeden deň, ale musíme byť pred Američanmi." Pravdepodobne mal v podmienkach studenej vojny pravdu – „kone sa nemenia uprostred prúdu“. A veľký urýchľovač sa naďalej staval podľa predtým vypracovaného projektu. V roku 1953 bolo na základe budovaného synchrofazotrónu vytvorené Elektrofyzikálne laboratórium Akadémie vied ZSSR (EFLAN). Jeho riaditeľom bol vymenovaný V.I. Veksler.

V roku 1956 INP a EFLAN vytvorili základ zriadeného Spoločného inštitútu pre jadrový výskum (JINR). Jeho poloha sa stala známou ako mesto Dubna. V tom čase bola energia protónov v synchrocyklotróne 680 MeV a stavba synchrofazotrónu sa dokončovala. Od prvých dní vzniku SÚJV sa jeho oficiálnym symbolom stala štylizovaná kresba budovy synchrofazotrónu (autor V.P. Bochkarev).

Model pomohol vyriešiť množstvo problémov pre 10 GeV urýchľovač, avšak dizajn mnohých uzlov prešiel významnými zmenami v dôsledku veľkého rozdielu vo veľkosti. Priemerný priemer synchrofasotronového elektromagnetu bol 60 metrov a hmotnosť 36 tisíc ton (podľa jeho parametrov stále zostáva v Guinessovej knihe rekordov). Vznikol celý rad nových zložitých inžinierskych problémov, ktoré tím úspešne vyriešil.

Nakoniec bolo všetko pripravené na integrované spustenie akcelerátora. Na príkaz Vekslera ju viedol L.P. Zinoviev. Práce sa začali koncom decembra 1956, situácia bola napätá a Vladimír Iosifovič nešetril seba ani svojich zamestnancov. Často sme nocovali na postieľkach priamo v obrovskej riadiacej miestnosti inštalácie. Podľa spomienok A.A. Kolomenskij, Veksler vynaložil v tom čase väčšinu svojej nevyčerpateľnej energie na „vymáhanie“ pomoci od externých organizácií a na uvádzanie do praxe praktických návrhov, prevažne od Zinovieva. Veksler si vysoko cenil svoju experimentálnu intuíciu, ktorá zohrala rozhodujúcu úlohu pri rozbehu obrieho urýchľovača.

Veľmi dlho nemohli získať režim betatron, bez ktorého je spustenie nemožné. A práve Zinoviev si v rozhodujúcej chvíli uvedomil, čo treba urobiť, aby synchrofazotrónu vdýchol život. Experiment, ktorý sa na radosť všetkých pripravoval dva týždne, napokon korunoval úspech. 15. marca 1957 začal pracovať synchrofasotron Dubna, o čom 11. apríla 1957 informoval celý svet denník Pravda (článok V.I.Vekslera). Zaujímavé je, že táto správa sa objavila až vtedy, keď energia urýchľovača, postupne zvyšovaná odo dňa štartu, prekročila energiu 6,3 GeV v tom čase popredného amerického synchrofazotrónu v Berkeley. "Je tam 8,3 miliardy elektronvoltov!" - informovali noviny a oznámili, že v Sovietskom zväze bol vytvorený rekordný urýchľovač. Vekslerov drahocenný sen sa stal skutočnosťou!

16. apríla protónová energia dosiahla projektovanú hodnotu 10 GeV, ale urýchľovač bol uvedený do prevádzky až o niekoľko mesiacov neskôr, keďže nevyriešených technických problémov bolo stále dosť. A predsa to hlavné bolo pozadu – synchrofazotrón začal fungovať.

Veksler o tom informoval na druhom zasadnutí Akademickej rady Spojeného inštitútu v máji 1957. Zároveň riaditeľ ústavu D.I. Blokhintsev poznamenal, že po prvé, model synchrofazotrónu bol vytvorený za rok a pol, zatiaľ čo v Amerike to trvalo asi dva roky. Po druhé, samotný synchrofasotron bol spustený o tri mesiace, pričom splnil harmonogram, hoci sa to spočiatku zdalo nereálne. Práve štart synchrofazotrónu priniesol Dubne prvú celosvetovú slávu.

Na treťom zasadnutí Akademickej rady ústavu člen korešpondent Akadémie vied V.P. Dželepov poznamenal, že „Zinoviev bol vo všetkých ohľadoch dušou spustenia a priniesol do tohto podnikania obrovské množstvo energie a úsilia, najmä tvorivého úsilia pri nastavovaní stroja“. A D.I. Blokhintsev dodal, že "Zinoviev v skutočnosti vydržal obrovskú prácu na komplexných úpravách."

Na vytvorení synchrofazotrónu sa podieľali tisíce ľudí, ale Leonid Petrovič Zinoviev v tom zohral osobitnú úlohu. Veksler napísal: „Úspech spustenia synchrofasotrónu a možnosť začatia širokého frontu fyzických prác na ňom do značnej miery súvisí s účasťou L.P. Zinoviev.

Zinoviev plánoval návrat do FIAN po spustení urýchľovača. Veksler ho však prosil, aby zostal v domnení, že vedením synchrofazotrónu nemôže poveriť nikoho iného. Zinoviev súhlasil a dohliadal na prácu urýchľovača viac ako tridsať rokov. Pod jeho vedením a za priamej účasti sa urýchľovač neustále zdokonaľoval. Zinoviev miloval synchrofasotron a veľmi jemne cítil dych tohto železného obra. Na urýchľovači podľa neho nebol jediný, čo i len najmenší detail, ktorého by sa nedotkol a ktorého účel by nepoznal.

V októbri 1957 na rozšírenom zasadnutí Akademickej rady Kurčatovho inštitútu, ktorému predsedal sám Igor Vasilievič, bolo sedemnásť ľudí z rôznych organizácií, ktorí sa podieľali na vytvorení synchrofazotrónu, nominovaných na vtedajšiu najprestížnejšiu Leninovu cenu v Sovietskom zväze. únie. Ale podľa podmienok počet laureátov nemohol presiahnuť dvanásť ľudí. V apríli 1959 riaditeľ Laboratória vysokej energie SÚJV V.I. Veksler, vedúci oddelenia toho istého laboratória L.P. Zinoviev, zástupca vedúceho Hlavného riaditeľstva pre využívanie atómovej energie pri Rade ministrov ZSSR D.V. Efremov, riaditeľ Leningradského výskumného ústavu E.G. Komar a jeho spolupracovníci N.A. Monoszon, A.M. Stolov, riaditeľ Moskovského rádiotechnického inštitútu Akadémie vied ZSSR A.L. Mincovne, zamestnanci toho istého inštitútu F.A. Vodopyanov, S.M. Rubchinsky, pracovníci FIAN A.A. Kolomensky, V.A. Petukhov, M.S. Rabinovič. Veksler a Zinoviev sa stali čestnými občanmi Dubna.

Synchrofasotron zostal v prevádzke štyridsaťpäť rokov. Počas tejto doby sa na ňom uskutočnilo množstvo objavov. V roku 1960 bol model synchrofazotrónu prerobený na urýchľovač elektrónov, ktorý vo FIAN-e funguje dodnes.

zdrojov

Literatúra:
Kolomensky A. A., Lebedev A. N. Teória cyklických urýchľovačov. - M., 1962.
Komar EG nabité urýchľovače častíc. - M., 1964.
Livinggood J. Princípy činnosti cyklických urýchľovačov - M., 1963.
Oganesyan Yu Ako vznikol cyklotrón / Veda a život, 1980 č. 4, s. 73.
Hill R. V brázde častíc - M., 1963.

http://elementy.ru/lib/430461?page_design=print

http://www.afizika.ru/zanimatelniestati/172-ktopridumalsihrofazatron

http://theor.jinr.ru/~spin2012/talks/plenary/Kekelidze.pdf

http://fodeka.ru/blog/?p=1099

http://www.larissa-zinovyeva.com

A pripomeniem vám niektoré ďalšie nastavenia: napríklad a ako to vyzerá. Pamätajte si, čo to je. Alebo možno nevieš? alebo čo je Pôvodný článok je na webe InfoGlaz.rf Odkaz na článok, z ktorého je táto kópia vytvorená -