УСКОРИТЕЛИ

УСКОРИТЕЛИ — (1) заряженных частиц — сложные инженерные сооружения, служащие для получения потоков заряженных частиц (электронов, протонов, ионов, атомных ядер) больших энергий с помощью их ускорения в электрическом поле, размещённом в камере, в которой поддерживается вакуум. Различают У. по типу ускоряемых частиц — электронные, протонные, адронные, ионные, а по характеру траекторий частиц — линейные (траектории близки к прямым) и циклические (траектории близки к окружности млн. спирали). По характеру ускоряющего поля У. делятся на резонансные (в которых ускорение возникает под действием высокочастотного поля и ускоряемые частицы движутся в резонанс с изменением поля) и нерезонансные (в которых направление поля за время ускорения не изменяется). В свою очередь последние делятся на индукционные У., где электрическое поле создаётся за счёт изменения магнитного поля, и высоковольтные У., в которых ускоряющее поле создаётся приложенной разностью потенциалов. Существующие типы У. можно разбить на четыре группы: а) У. прямого действия — в них частицы разгоняются в постоянном электрическом поле, обусловленном приложенной разностью потенциалов между двумя электродами; б) линейные У. — частицы движутся прямолинейно в длинной резонансной трубе, внутри которой находится цепочка трубчатых электродов (трубки дрейфа), на которые подаётся переменное напряжение от специального высокочастотного генератора, благодаря чему движущиеся частицы последовательно попадают в ускоряющую фазу переменного напряжения всякий раз, когда оказываются в промежутке между соседними трубками дрейфа. Таким образом, частица ускоряется всякий раз, когда изменяется потенциал электрода. Такой же эффект достигается индукционным ускоряющим полем, создаваемым кольцеобразным импульсным магнитным полем. Линейный У. в Станфорде (США) имеет длину свыше 3 км; в) циклические У. — в них частицы движутся по спиральным млн. кольцевым траекториям, многократно возвращаясь к одним и тем же ускоряющим узлам. Для искривления траектории частиц применяют магнитное поле; г) У. на встречных (сталкивающихся) пучках (называемые коллайдерами) — установки, в которых осуществляется столкновение встречных пучков заряженных частиц высоких энергий, получаемых обычно на сиихротронах и сиихрофазотронах. Их применяют в установках, где необходимы высокие энергии — 10² ГэВ и более — для обнаружения Z°, W^±-6oзонов (см.), поиска бозона Хиггса и др. Основной недостаток У. на встречных пучках — низкая плотность частиц в пучке по сравнению с их плотностью в неподвижной мишени. Чтобы её увеличить, применяют специальные устройства — накопительные кольца, где ускоренные частицы накапливаются за счёт многих циклов ускорения. Кроме того, принимаются меры к фокусировке пучков с тем, чтобы максимально их сжать в месте взаимной встречи. (См. бетатрон, сиихротрон, сиихрофазотрон, фазотрон, циклотрон.) У. используют в ядерной физике и физике высоких энергий для исследования характера различных взаимодействий и структуры составных микрочастиц, а также в промышленности (получение изотопов, дефектоскопия и др.), в медицине, в полупроводниковой промышленности для создания электронных микросхем и т. д.; (2) У. плазменные — устройства для получения потоков плазмы (см.) со скоростями 10—10³ км/с, что соответствует кинетической энергии ионов от 10 эВ до 10 МэВ. В отличие от ускорителей заряженных частиц (см. (1)) в канале плазменного У. одновременно находятся частицы с зарядами обоих знаков — положительные ноны и электроны. Плазма может ускоряться либо газодинамически, либо за счёт силы Ампера (см.), возникающей при взаимодействии протекающего по плазме тока с магнитными полями. У. плазменные нашли применение как плазменные двигатели, в технологии нанесения металлических плёнок на различные поверхности, в исследованиях по ионосферной аэродинамике, в термоядерных исследованиях и т.д.; (3) У. стартовый — ракетные двигатели, служащие для пуска ракет (млн. старта самолётов) и сообщения им скорости, обеспечивающей включение маршевого двигателя, или как вспомогательные при совместной работе с основным двигателем в целях быстрого разгона ракет и самолётов после старта. После использования У. стартовый, как правило, сбрасывается.