|
Чтобы максимально повысить плотность потока частиц их разделяют на 4 части, каждая из которых поступает в отдельное кольцо бустера (накопителя). Кольцевой ускоритель разгоняет протоны до 91,6 % скорости света, при этом собирает их в плотный пучок. После этого частицы из 4 колец собираются воедино и поступают в протонный синхротрон эта третья ступень нашей ракеты.
Протяженность синхротрона 628 метров это расстояние протоны проходят за 1,2 секунды, разгоняясь до 99.9 % скорости света. Но в результате такого ускорения в 25 раз увеличивается масса протонов, то есть протоны не могут ускоряться, а становятся тяжелее. На этой стадии энергия каждой частицы равняется 25 млрд. электрон-вольт.
Теперь начинается 4 стадия. Протонный суперсинхротрон - огромное 7-ми километровое кольцо. Его задача увеличить энергию протонов до 450 млрд. электрон-вольт.
Далее пучки протонов будут готовы к перемещению в большой адронный коллайдер. В нем проложены две вакуумные трубы, по ним в противоположных направлениях, движутся пучки протонов. По одной трубе частицы движутся по часовой стрелки, а по другой против. Эти трубы пересекаются в четырех местах, где установлены детекторы. Именно здесь протоны можно столкнуть друг с другом, причем энергия столкновения в два раза превышает запас энергии каждого протона.
В течение получаса в коллайдер поступают около 2800 порций частиц. Каждую секунду протоны проходят, 27 километровый круг более 11 тысяч раз постоянно получая, импульсы ускоряющего электрического поля. Энергия каждого протона уже составляет 7 ТэВ, а масса в семь тысяч раз больше нормальной. Общая энергия двух сталкивающихся протонов равна 14 ТэВ.
Контрольные вопросы. Упражнения
1. Как будет двигаться заряженная частица, влетевшая в однородное магнитное поле, к вектору B под углом π/2 ?
2. Когда заряженная частица движется в магнитном поле по спирали? От чего зависит шаг спирали? Ответы подтвердите выводами формул.
3. Что такое ускорители заряженных частиц? Какие они бывают и чем характеризуются?
10. Почему для ускорения электронов не применяются циклотроны?
11. В чем заключается принцип автофазировки? Где он используется?
12. Чем отличается синхротрон от синхрофазотрона?
13. На какую величину увеличивается энергия электронов при каждом обходе контура в бетатроне.
14. Какая достигнута максимальная энергия протонов?
|
