Синхрофазотрон

Синхрофазотрон — резонансный циклический ускоритель с неизменной в процессе ускорения длиной равновесной орбиты.

Чтобы частицы в процессе ускорения оставались на той же орбите, изменяется как ведущее магнитное поле, так и частота ускоряющего электрического поля. Последнее необходимо, чтобы пучок приходил в ускоряющую секцию всегда в фазе с высокочастотным электрическим полем. В том случае, если частицы ультрарелятивистские, частота обращения, при фиксированной длине орбиты, не меняется с ростом энергии, и частота ВЧ-генератора также должна оставаться постоянной. Такой ускоритель уже называется синхротроном.

Еще в довоенные годы председатель Академии наук СССР С.И. Вавилов поставил перед группой молодых физиков задачу построения мощного ускорителя элементарных частиц. Однако для этой цели требовались и мощные магниты, которых в то время не было. По мере приближения к скорости света частицы в опытной установке становились тяжелее, в связи с чем менялся знак напряжения на дуантах — электродах, помещенных внутри вакуумной камеры (по форме они напоминали половинки консервной банки). Таким образом, создавался некий порог, препятствовавший процессу ускорения частиц.

В результате теоретических изысканий В. И. Векслеру удалось выяснить, каким способом можно осуществить скачок через эту преграду. В феврале 1944 г. он предложил модель синхротрона, и которой частота электрического напряжения, поочередно подаваемого на дуанты, постепенно уменьшалась, подстраиваясь под тяжелеющие частицы. Это позволяло преодолевать барьер в несколько десятков микроэлектронвольт. Центром научных исследований в этой области стал подмосковный город Дубна, а синхрофазотрон стал символом этого города.

В начале 1950-хгг. В.И. Векслер возглавил специальную лабораторию, работавшую над проектом более мощного ускорителя (синхрофазотрона). В результате была открыта новая элементарная частица — антисигма-минус-гиперон (одна из десяти частиц, существование которых было предсказано теоретически). Созданный советскими учеными синхрофазотрон работал в течение 45 лет.

В периоде 1987 по 1992 гг. проводились работы по модернизации синхро-фазотрона. В результате была создана более совершенная модель ускорителя элементарных частиц — нуклотрон. Запуск нового ускорителя был бы невозможен без уникальной технологии сверхпроводящих магнитов, разработанной в Лаборатории высоких энергий имени академиков В.И. Векслера и А. М. Балдина. Таким образом, новое направление ускорения частиц, предложенное в свое время В. И. Векслером, получило свое развитие. Многие российские ученые считают, что только по не-благоприятному стечению обстоятельств (главным образом из идеологических соображений) крупнейший ученый-экспериментатор В.И. Векслер не смог получить Нобелевскую премию за разработку принципа автофазировки (фазовой устойчивости) в ускорителях.

100 великих русских изобретений, Вече 2008