Синхрофазотроныг ашигладаг. Синхрофазотрон гэж юу вэ? Энэ юу вэ - синхрофазотрон? Энэ юунд зориулагдсан бэ?

Энэ бол "синхрофазотрон" гэсэн ойлгомжгүй үг юм! Энэ нь ЗХУ-ын энгийн хүмүүсийн чихэнд хэрхэн орсныг надад сануулъя? Ямар нэг кино эсвэл алдартай дуу байсан, би яг юу байсныг санаж байна! Эсвэл зүгээр л хэлэх боломжгүй үгийн аналог байсан уу?

Одоо энэ нь юу болохыг, хэрхэн бүтээгдсэнийг санацгаая ...

1957 онд ЗХУ нэг дор хоёр чиглэлд шинжлэх ухааны хувьсгалт нээлт хийсэн: 10-р сард дэлхийн анхны хиймэл дагуул хөөргөсөн бол хэдхэн сарын өмнө буюу 3-р сард бичил ертөнцийг судлах аварга том байгууламж болох домогт синхрофазотрон ажиллаж эхэлсэн. Дубна хотод. Энэ хоёр үйл явдал дэлхий нийтийг цочирдуулж, "хиймэл дагуул", "синхрофазотрон" гэсэн үгс бидний амьдралд баттай тогтсон.

Синхрофазотрон нь цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурын нэг төрөл юм. Тэдгээрийн тоосонцор нь өндөр хурдтай, улмаар өндөр энерги хүртэл хурдасдаг. Бусад атомын бөөмстэй мөргөлдсөний үр дүнд үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг үнэлдэг. Мөргөлдөөний магадлалыг хурдасгасан бөөмийн цацрагийн эрчим, өөрөөр хэлбэл доторх бөөмсийн тоогоор тодорхойлдог тул эрчим хүч, эрчим хүчний хамт хурдасгуурын чухал үзүүлэлт юм.

Хурдасгагчид асар том хэмжээтэй байдаг бөгөөд зохиолч Владимир Карцев тэднийг цөмийн эриний пирамид гэж нэрлэсэн нь тохиолдлын хэрэг биш бөгөөд үүгээрээ үр удам нь манай технологийн түвшинг дүгнэх болно.

Хурдасгагчийг бүтээхээс өмнө өндөр энергитэй бөөмсийн цорын ганц эх үүсвэр нь сансрын туяа байсан. Эдгээр нь ихэвчлэн сансар огторгуйгаас чөлөөтэй гарч ирж буй хэд хэдэн GeV-ийн энергитэй протонууд ба тэдгээрийн агаар мандалтай харилцан үйлчлэлцсэний улмаас үүсдэг хоёрдогч бөөмс юм. Гэвч сансрын цацрагийн урсгал нь эмх замбараагүй бөгөөд бага эрчимтэй байдаг тул цаг хугацаа өнгөрөхөд лабораторийн судалгаанд зориулагдсан тусгай суурилуулалтууд - өндөр эрчим хүч, өндөр эрчимтэй бөөмсийн хяналттай цацраг бүхий хурдасгуурууд бий болжээ.

Бүх хурдасгуурын ажиллагаа нь мэдэгдэж буй баримт дээр суурилдаг: цэнэглэгдсэн бөөмс нь цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасдаг. Гэсэн хэдий ч хоёр электродын хооронд нэг удаа хурдасгах замаар маш өндөр энергитэй хэсгүүдийг олж авах боломжгүй, учир нь энэ нь техникийн хувьд боломжгүй зүйл юм. Тиймээс өндөр энергитэй хэсгүүдийг электродуудын хооронд дахин дахин нэвтрүүлэх замаар олж авдаг.

Бөөм дараалсан хурдатгалын цоорхойгоор дамжин өнгөрөх хурдасгуурыг шугаман гэж нэрлэдэг. Хурдасгагчийг хөгжүүлэх нь тэднээс эхэлсэн боловч бөөмийн энергийг нэмэгдүүлэх шаардлага нь бараг бодитой бус урт суурилуулахад хүргэсэн.

1929 онд Америкийн эрдэмтэн Э.Лоуренс бөөмс спираль хэлбэрээр хөдөлж, хоёр электродын хоорондох ижил завсарыг дахин дахин дамжуулдаг хурдасгуурын загварыг санал болгосон. Бөөмийн траекторийг тойрог замын хавтгайд перпендикуляр чиглүүлсэн жигд соронзон орны нөлөөгөөр нугалж, мушгина. Хурдасгуурыг циклотрон гэж нэрлэдэг байв. 1930-1931 онд Лоуренс болон түүний хамтрагчид Калифорнийн Их Сургуульд (АНУ) анхны циклотрон бүтээжээ. Энэхүү шинэ бүтээлийнхээ төлөө тэрээр 1939 онд Нобелийн шагнал хүртжээ.

Циклотронд нэгэн жигд соронзон орон нь том цахилгаан соронзонгоор үүсгэгдэж, хоёр D хэлбэрийн хөндий электродын хооронд цахилгаан орон үүсдэг (тиймээс тэдний нэр нь "dees"). Электродуудад ээлжлэн хүчдэл өгдөг бөгөөд энэ нь бөөмс хагас эргэлт хийх бүрт туйлшралыг өөрчилдөг. Үүнээс болж цахилгаан орон нь бөөмсийг үргэлж хурдасгадаг. Хэрэв өөр өөр энергитэй бөөмс өөр өөр эргэлттэй байсан бол энэ санаа хэрэгжих боломжгүй байв. Гэхдээ аз болоход хурд нь эрчим хүч нэмэгдэх тусам нэмэгдэж байгаа ч эргэлтийн хугацаа тогтмол хэвээр байна, учир нь траекторийн диаметр ижил харьцаагаар нэмэгддэг. Циклотроны энэ шинж чанар нь цахилгаан талбайн тогтмол давтамжийг хурдатгалд ашиглах боломжийг олгодог.

Удалгүй бусад судалгааны лабораторид циклотрон бүтээгдэж эхлэв.

1950-иад оны синхрофазотроны барилга

ЗХУ-д хурдасгуурын ноцтой суурийг бий болгох шаардлагатай байгааг 1938 оны 3-р сард засгийн газрын түвшинд зарлав. Ленинградын Физик-Технологийн хүрээлэнгийн (LPTI) хэсэг судлаачид, академич А.Ф. Иоффе ЗХУ-ын Ардын Комиссаруудын Зөвлөлийн дарга В.М.-д хандав. Молотовын захидалд атомын цөмийн бүтцийн чиглэлээр судалгааны техникийн бааз бий болгохыг санал болгосон. Атомын цөмийн бүтцийн талаархи асуултууд нь байгалийн шинжлэх ухааны гол асуудлын нэг болсон бөгөөд Зөвлөлт Холбоот Улс тэдгээрийг шийдвэрлэхэд ихээхэн хоцрогдсон байв. Тиймээс хэрэв Америкт дор хаяж таван циклотрон байсан бол Зөвлөлт Холбоот Улсад байхгүй байсан (1937 онд ашиглалтад орсон Шинжлэх ухааны академийн Радиум хүрээлэнгийн (RIAN) цорын ганц циклотрон нь дизайны согогийн улмаас бараг ажиллахгүй байсан). Молотовт гаргасан өргөдөлд LPTI циклотроныг 1939 оны 1-р сарын 1 гэхэд барьж дуусгах нөхцлийг бүрдүүлэх хүсэлтийг агуулсан байв. 1937 онд эхэлсэн түүнийг бий болгох ажил нь хэлтсийн зөрчил, санхүүжилт зогссоны улмаас түр зогссон.

Үнэн хэрэгтээ, захидал бичих үед тус улсын засгийн газрын хүрээлэлд атомын физикийн чиглэлээр судалгаа хийх нь чухал ач холбогдолтой талаар тодорхой үл ойлголцол байсан. М.Г-ын дурсамжийн дагуу. Мещеряковын хэлснээр 1938 онд тус улс нүүрс олборлолт, ган хайлуулах үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхийг оролдож байх хооронд зарим бодлоор уран, торийн талаар шаардлагагүй судалгаа хийж байсан Радиумын хүрээлэнг татан буулгах тухай асуудал гарч ирэв.

Молотовт бичсэн захидал нөлөөлсөн бөгөөд 1938 оны 6-р сард ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн комисс П.Л. Капица засгийн газрын хүсэлтээр түргэвчилсэн тоосонцрын төрлөөс хамааран LFTI дээр 10-20 МэВ циклотрон барих, RIAN циклотроныг сайжруулах шаардлагатай гэсэн дүгнэлтийг өгсөн.

1938 оны 11-р сард С.И. Вавилов Шинжлэх ухааны академийн Тэргүүлэгчид хандсан өргөдөлдөө Москвад LPTI циклотрон барьж, И.В.-ийн лабораторийг Шинжлэх ухааны академийн Физикийн хүрээлэнд (FIAN) LPTI-аас шилжүүлэхийг санал болгов. Түүнийг бүтээхэд оролцсон Курчатова. Сергей Иванович атомын цөмийг судлах төв лабораторийг Шинжлэх ухааны академийн байрлаж байсан газар, өөрөөр хэлбэл Москвад байрлуулахыг хүсчээ. Гэвч түүнийг LPTI дээр дэмжээгүй. Маргаан 1939 оны сүүлээр А.Ф. Иоффе нэгэн зэрэг гурван циклотрон бүтээхийг санал болгов. 1940 оны 7-р сарын 30-нд ЗХУ-ын ШУА-ийн Тэргүүлэгчдийн хурлаар RIAN-д энэ онд одоо байгаа циклотроныг шинэчлэх, FIAN-д 10-р сарын 15 гэхэд шинэ хүчирхэг циклотрон барихад шаардлагатай материалыг бэлтгэхийг даалгах шийдвэр гаргажээ. , болон LFTI 1941 оны 1-р улиралд циклотроны барилгын ажлыг дуусгах.

Энэхүү шийдвэртэй холбогдуулан FIAN нь циклотрон гэж нэрлэгддэг багийг байгуулсан бөгөөд үүнд Владимир Иосифович Векслер, Сергей Николаевич Вернов, Павел Алексеевич Черенков, Леонид Васильевич Грошев, Евгений Львович Файнберг нар багтжээ. 1940 оны 9-р сарын 26-нд Физик-математикийн шинжлэх ухааны тэнхимийн (OPMS) товчоо В.И. Векслер циклотроны дизайны техникийн үзүүлэлтүүд дээр түүний үндсэн шинж чанар, барилгын тооцоог батлав. Циклотрон нь дейтероныг 50 МэВ энерги болгон хурдасгах зориулалттай байв. FIAN нь 1941 онд барилгын ажлаа эхлүүлж, 1943 онд ашиглалтад оруулахаар төлөвлөж байжээ. Дайны улмаас төлөвлөгөө тасалдсан.

Атомын бөмбөг бүтээх яаралтай хэрэгцээ нь ЗХУ-ыг бичил ертөнцийг судлахад хүчин чармайлт гаргахад хүргэв. Москвагийн 2-р лабораторид хоёр циклотрон ар араасаа баригдсан (1944, 1946); Ленинградад блоклолыг арилгасны дараа RIAN ба LPTI-ийн циклотроныг сэргээсэн (1946).

Хэдийгээр FIAN циклотроны төслийг дайны өмнө баталсан боловч хурдасгасан протонуудын энерги 20 МэВ-ээс хэтрэхгүй байсан тул Лоуренсийн загвар нь өөрөө шавхагдсан нь тодорхой болов. Эйнштейний харьцангуйн онолын дагуу бөөмийн массыг гэрлийн хурдтай дүйцэхүйц хурдтайгаар нэмэгдүүлэх нөлөөг энэ энергиээс мэдэрч эхэлдэг.

Массын өсөлтөөс болж бөөмсийг хурдасгах цоорхойгоор дамжин өнгөрөх ба цахилгаан талбайн харгалзах үе шат хоорондын резонанс эвдэрч, энэ нь тоормослоход хүргэдэг.

Циклотрон нь зөвхөн хүнд хэсгүүдийг (протон, ион) хурдасгахад зориулагдсан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь хэт бага тайван массын улмаас аль хэдийн 1-3 МэВ энергитэй электрон гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай болж, үүний үр дүнд масс нь мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, бөөмс резонансын хурдан гарч ирдэгтэй холбоотой юм. .

Эхний циклийн электрон хурдасгуур нь 1940 онд Керст Видерогийн санаан дээр үндэслэн бүтээсэн бетатрон байв. Бетатрон нь Фарадейгийн хууль дээр суурилдаг бөгөөд үүний дагуу хаалттай хэлхээнд нэвтэрч буй соронзон урсгал өөрчлөгдөхөд энэ хэлхээнд цахилгаан хөдөлгөгч хүч гарч ирдэг. Бетатрон дахь хаалттай гогцоо нь аажмаар нэмэгдэж буй соронзон орон дахь тогтмол радиустай вакуум камерт дугуй тойрог замд хөдөлж буй бөөмсийн урсгал юм. Орбит доторх соронзон урсгал нэмэгдэхэд цахилгаан хөдөлгөгч хүч үүсдэг бөгөөд түүний шүргэгч бүрэлдэхүүн хэсэг нь электронуудыг хурдасгадаг. Бетатрон нь циклотрон шиг маш өндөр энергитэй тоосонцор үүсгэх хязгаарлалттай байдаг. Энэ нь электродинамикийн хуулиудын дагуу дугуй тойрог замд хөдөлж буй электронууд цахилгаан соронзон долгион ялгаруулж, харьцангуй хурдаар маш их энергийг авч явдагтай холбоотой юм. Эдгээр алдагдлыг нөхөхийн тулд практик хязгаартай соронзон цөмийн хэмжээг ихээхэн нэмэгдүүлэх шаардлагатай.

Ийнхүү 1940-өөд оны эхээр протон ба электронуудаас илүү өндөр энерги гаргаж авах боломж шавхагдсан байв. Бичил ертөнцийг цаашид судлахын тулд хурдасгасан бөөмсийн энергийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай байсан тул хурдатгалын шинэ аргуудыг олох ажил яаралтай болов.

1944 оны 2-р сард В.И. Векслер циклотрон ба бетатроны энергийн саадыг хэрхэн даван туулах талаар хувьсгалт санаа дэвшүүлэв. Энэ нь маш энгийн байсан тул яагаад өмнө нь ирээгүй нь хачирхалтай санагдаж байв. Резонансын хурдатгалын үед бөөмсийн эргэлтийн давтамж ба хурдатгалын талбар байнга давхцаж, өөрөөр хэлбэл синхрон байх ёстой гэсэн санаа байв. Циклотрон дахь хүнд харьцангуй хэсгүүдийг хурдасгахдаа синхрончлолын хувьд хурдасгах цахилгаан талбайн давтамжийг тодорхой хуулийн дагуу өөрчлөхийг санал болгосон (хожим нь ийм хурдасгуурыг синхроциклотрон гэж нэрлэдэг).

Харьцангуй электронуудыг хурдасгахын тулд хурдасгуурыг санал болгосон бөгөөд үүнийг хожим синхротрон гэж нэрлэжээ. Үүний дотор хурдатгал нь тогтмол давтамжийн цахилгаан орон зайгаар хийгддэг бөгөөд синхрончлол нь тодорхой хуулийн дагуу өөрчлөгддөг соронзон орны тусламжтайгаар хийгддэг бөгөөд энэ нь бөөмсийг тогтмол радиустай тойрог замд байлгадаг.

Практик зорилгоор санал болгож буй хурдатгалын процессууд тогтвортой, өөрөөр хэлбэл резонансын бага зэргийн хазайлттай бол бөөмсийн үе шат автоматаар явагдах болно гэдгийг онолын хувьд баталгаажуулах шаардлагатай байв. Циклотроны багийн онолын физикч Э.Л. Файнберг Векслерийн анхаарлыг үүнд хандуулж, өөрөө процессын тогтвортой байдлыг математикийн хувьд хатуу нотолсон. Тийм ч учраас Векслерийн санааг "автофазын зарчим" гэж нэрлэсэн.

Үүссэн шийдлийг хэлэлцэхийн тулд FIAN семинар зохион байгуулж, Векслер танилцуулга илтгэл тавьсан бол Файнберг тогтвортой байдлын талаар илтгэл тавив. Энэхүү бүтээлийг баталж, 1944 онд "ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн тайлан" сэтгүүлд хурдатгалын шинэ аргуудыг хэлэлцсэн хоёр нийтлэл хэвлэгджээ (эхний нийтлэл нь олон давтамж дээр суурилсан хурдасгуурын тухай, хожим нь микротрон гэж нэрлэгддэг). Тэдний зохиогчийг зөвхөн Векслер гэж бичсэн байсан бөгөөд Файнбергийн нэрийг огт дурдаагүй. Тун удалгүй автофазын зарчмыг нээхэд Файнбергийн гүйцэтгэсэн үүрэг бүрэн мартагдахад хүргэсэн.

Жилийн дараа автомат фазын зарчмыг Америкийн физикч Э.МакМиллан бие даан нээсэн боловч Векслер тэргүүлэх байр сууриа хадгалсаар байв.

Шинэ зарчим дээр суурилсан хурдасгууруудад "хөшүүрэгийн дүрэм" тодорхой харагдаж байсныг тэмдэглэх нь зүйтэй - эрчим хүчний өсөлт нь хурдасгасан бөөмсийн цацрагийн эрчмийг алдахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь хурдатгалын мөчлөгийн шинж чанартай холбоотой юм. , циклотрон ба бетатрон дахь жигд хурдатгалаас ялгаатай. Энэхүү таагүй зүйлийг 1945 оны 2-р сарын 20-ны өдөр Физик-математикийн шинжлэх ухааны тэнхимийн хуралдаан дээр нэн даруй онцлон тэмдэглэсэн боловч тэр үед бүгд санал нэгтэйгээр энэ нөхцөл байдал төслийн хэрэгжилтэд саад болохгүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Дашрамд хэлэхэд эрчмийн төлөөх тэмцэл нь "хурдасгуур" -ыг байнга бухимдуулж байв.

Мөн хуралдаанд ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн ерөнхийлөгч С.И. Вавилов, Векслерийн санал болгосон хоёр төрлийн хурдасгуурыг нэн даруй барихаар шийдсэн. 1946 оны 2-р сарын 19-нд ЗХУ-ын Ардын Комиссаруудын Зөвлөлийн дэргэдэх Тусгай хорооноос хүчин чадал, үйлдвэрлэлийн хугацаа, барилга барих газрыг зааж, төслүүдээ боловсруулахыг холбогдох комисст даалгажээ. (FIAN дээр циклотрон бүтээх ажлыг орхисон.)

Үүний үр дүнд 1946 оны 8-р сарын 13-нд ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн хоёр тогтоол нэгэн зэрэг гарч, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн дарга И.В. Сталин, ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн хэрэг эрхлэх газрын дарга Я.Е. Чадаев, 250 МэВ дейтероны энергитэй синхроциклотрон, 1 ГэВ энергитэй синхротрон бүтээх. Хурдасгууруудын эрч хүчийг юуны түрүүнд АНУ, ЗХУ-ын улс төрийн сөргөлдөөнөөс үүдэлтэй байв. АНУ-д тэд аль хэдийн 190 МэВ-ийн дейтероны энергитэй синхроциклотрон бүтээж, 250-300 МэВ-ийн энергитэй синхротрон бүтээж эхэлжээ. Дотоодын хурдасгуурууд эрчим хүчний хувьд Америкийн хурдасгуурыг давах ёстой байв.

Синхроциклотрон нь уранаас хямд эх үүсвэрээс атомын энерги үйлдвэрлэх шинэ элементүүд, шинэ аргуудыг нээх итгэл найдвартай холбоотой байв. Синхротроны тусламжтайгаар тэд тухайн үед Зөвлөлтийн физикчдийн таамаглаж байсанчлан цөмийн задрал үүсгэх чадвартай мезоныг зохиомлоор үйлдвэрлэх зорилготой байв.

Атомын бөмбөг бүтээх төслийн хүрээнд хурдасгуур барих ажил хийгдсэн тул хоёр тогтоолыг "Маш нууц (тусгай хавтас)" гэсэн тамгатай гаргасан. Тэдгээрийн тусламжтайгаар тэд бөмбөг тооцоолоход шаардлагатай цөмийн хүчний үнэн зөв онолыг олж авна гэж найдаж байсан бөгөөд тэр үед үүнийг зөвхөн олон тооны ойролцоо загвар ашиглан хийдэг байв. Үнэн бол бүх зүйл анх бодож байсан шиг тийм ч энгийн зүйл биш байсан бөгөөд ийм онол өнөөг хүртэл бий болоогүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Тогтоол нь хурдасгуур барих газрыг тодорхойлсон: синхротрон - Москвад, Калужское хурдны зам дээр (одоогийн Ленинскийн өргөн чөлөө), Лебедевийн физикийн хүрээлэнгийн нутаг дэвсгэрт; синхроциклотрон - Москвагаас хойд зүгт 125 км зайд (тэр үед Калинин муж) Иванковская усан цахилгаан станцын орчимд. Эхэндээ хоёр хурдасгуурыг бий болгох ажлыг FIAN-д даатгасан. Синхротроны ажлын даргаар В.И. Векслер, синхроциклотроны хувьд - Д.В. Скобельцын.

Зүүн талд Техникийн шинжлэх ухааны доктор, профессор Л.П. Зиновьев (1912–1998), баруун талд - ЗХУ-ын ШУА-ийн академич В.И. Векслер (1907-1966) синхрофазотроныг бүтээх явцад

Зургаан сарын дараа цөмийн төслийн тэргүүн И.В. Курчатов Фиановын синхроциклотрон дээрх ажлын ахиц дэвшилд сэтгэл дундуур байсан тул энэ сэдвийг 2-р лабораторид шилжүүлж, сэдвийн шинэ удирдагчаар М.Г.-г томилов. Мещеряков, Ленинградын Радиум Институтээс чөлөөлөгдсөн. Мещеряковын удирдлаган дор 2-р лаборатори нь синхроциклотроны загварыг бүтээсэн бөгөөд энэ нь автофазын зарчмын зөвийг туршилтаар аль хэдийн баталсан. 1947 онд Калинин мужид хурдасгуурын барилгын ажил эхэлсэн.

1949 оны 12-р сарын 14-нд М.Г. Мещеряковын синхроциклотроныг хуваарийн дагуу амжилттай хөөргөж, 1946 онд Берклид (АНУ) бүтээсэн ижил төстэй хурдасгуурын эрчим хүчийг давж, ЗХУ-д ийм төрлийн анхны хурдасгуур болсон. Энэ нь 1953 он хүртэл дээд амжилт хэвээр үлджээ.

Анх синхроциклотрон дээр суурилсан лабораторийг нууцлалын зорилгоор ЗХУ-ын ШУА-ийн Гидротехникийн лаборатори (ГТЛ) гэж нэрлэж, 2-р лабораторийн салбар байсан бол 1953 онд Цөмийн асуудлын бие даасан хүрээлэн болон өөрчлөгдсөн. М.Г тэргүүтэй ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн (INP). Мещеряков.

Украины ШУА-ийн академич A.I. Лейпунский (1907-1972) автомат фазын зарчимд үндэслэн синхрофазотрон гэж нэрлэгддэг хурдасгуурын загварыг санал болгосон (зураг: "Шинжлэх ухаан ба амьдрал").
Синхротрон бий болгох нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас боломжгүй байсан. Нэгдүгээрт, урьдчилан тооцоолоогүй хүндрэлийн улмаас бага энергитэй - 30 ба 250 МэВ-ийн хоёр синхротрон барих шаардлагатай болсон. Тэд Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнгийн нутаг дэвсгэрт байрладаг байсан бөгөөд Москвагийн гадна талд 1 ГеВ синхротрон барихаар шийджээ. 1948 оны 6-р сард Калинин мужид баригдаж байгаа синхроциклотроноос хэдэн километрийн зайд байрлах газар хуваарилагдсан боловч Украины Шинжлэх ухааны академийн академич Александр Ильич Лейпунскийн санал болгосон хурдасгуурт давуу эрх олгосон тул тэнд хэзээ ч баригдаагүй. Энэ нь дараах байдлаар болсон.

1946 онд А.И. Лейпунский автофазын зарчимд үндэслэн синхротрон ба синхроциклотроны шинж чанарыг хослуулсан хурдасгуур бий болгох боломжийн санааг дэвшүүлэв. Дараа нь Векслер энэ төрлийн хурдасгуурыг синхрофазотрон гэж нэрлэсэн. Хэрэв бид синхроциклотроныг анх фазотрон гэж нэрлэдэг байсан бөгөөд синхротронтой хослуулан синхрофазотроныг олж авдаг гэж үзвэл нэр нь тодорхой болно. Үүнд хяналтын соронзон орны өөрчлөлтийн үр дүнд бөөмс синхротрон шиг цагираг хэлбэрээр хөдөлж, хурдатгал нь синхроциклотрон шиг цаг хугацааны явцад давтамж нь өөрчлөгддөг өндөр давтамжийн цахилгаан орон үүсгэдэг. Энэ нь синхроциклотронтой харьцуулахад түргэвчилсэн протонуудын энергийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Синхрофазотрон дахь протонууд нь шугаман хурдасгуур - инжектороор урьдчилан хурдасдаг. Үндсэн камерт оруулсан хэсгүүд нь соронзон орны нөлөөн дор эргэлдэж эхэлдэг. Энэ горимыг бетатрон гэж нэрлэдэг. Дараа нь өндөр давтамжийн хурдасгах хүчдэлийг хоёр диаметрийн эсрэг шулуун цоорхойд байрлуулсан электродууд дээр асаана.

Автофазын зарчимд суурилсан бүх гурван төрлийн хурдасгуурын дотроос синхрофазотрон нь техникийн хувьд хамгийн төвөгтэй бөгөөд дараа нь олон хүн үүнийг бий болгох боломжтой гэдэгт эргэлздэг. Гэвч бүх зүйл бүтнэ гэдэгт итгэлтэй байсан Лейпунский санаагаа хэрэгжүүлэхээр зоригтой хөдөлсөн.

1947 онд Обнинское станцын (одоогийн Обнинск хот) ойролцоох "Б" лабораторид түүний удирдлаган дор тусгай хурдасгуурын бүлэг хурдасгуур боловсруулж эхлэв. Синхрофазотроны анхны онолчид Ю.А. Крутков, О.Д. Казачковский болон Л.Л. Сабсович. 1948 оны 2-р сард хурдасгуурын тухай хаалттай бага хурал болж, сайд нараас гадна А.Л. Минтс, тэр үед аль хэдийн радио инженерийн чиглэлээр алдартай мэргэжилтэн, Ленинградын Электросила, трансформаторын үйлдвэрийн ерөнхий инженерүүд. Тэд бүгд Лейпунскийн санал болгосон хурдасгуурыг хийж болно гэж мэдэгдэв. Онолын анхны үр дүнг урамшуулж, тэргүүлэх үйлдвэрүүдийн инженерүүдийн дэмжлэг нь 1.3-1.5 ГВ протоны энерги бүхий том хурдасгуурын тусгай техникийн төсөл дээр ажиллаж, Лейпунскийн санаа зөв болохыг баталсан туршилтын ажлыг эхлүүлэх боломжтой болсон. 1948 оны 12-р сар гэхэд хурдасгуурын техникийн загвар бэлэн болсон бөгөөд 1949 оны 3-р сар гэхэд Лейпунский 10 ГеВ-ын синхрофазотроны урьдчилсан загварыг танилцуулах ёстой байв.

Гэнэт 1949 онд ажлын дундуур засгийн газар синхрофазотрон дээрх ажлыг Лебедевийн физикийн хүрээлэнд шилжүүлэхээр шийджээ. Юуны төлөө? Яагаад? Эцсийн эцэст, FIAN аль хэдийн 1 GeV синхротрон бүтээж байна! Тиймээ, 1.5 ГэВ-ын синхротрон, 1 ГэВ-ын синхротрон гэсэн хоёр төсөл хоёулаа хэт өндөр өртөгтэй байсан тул хэрэгжих боломжийн талаар асуулт гарч ирсэн. Энэ нь тус улсын тэргүүлэх физикчид цугларсан FIAN-д болсон тусгай уулзалтуудын нэгээр эцэслэн шийдэгджээ. Тэд электрон хурдатгалыг төдийлөн сонирхдоггүйн улмаас 1 ГэВ-ын синхротрон бүтээх шаардлагагүй гэж үзсэн. Энэ албан тушаалын гол өрсөлдөгч нь М.А. Марков. Түүний гол аргумент нь аль хэдийн сайн судлагдсан цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг ашиглан протон ба цөмийн хүчийг хоёуланг нь судлах нь илүү үр дүнтэй гэсэн байв. Гэсэн хэдий ч тэрээр өөрийн үзэл бодлыг хамгаалж чадаагүй тул эерэг шийдвэр нь Лейпунскийн төслийг дэмжсэн юм.

Дубнад 10 ГэВ-ын синхрофазотрон ийм харагдаж байна

Хамгийн том хурдасгуур барих Векслерийн нандин мөрөөдөл нурж байв. Одоогийн нөхцөл байдлыг тэвчихийг хүсээгүй тэрээр С.И. Вавилова, Д.В. Скобельцина 1.5 ГэВ-ын синхрофазотрон барихаас татгалзаж, өмнө нь А.И. Лейпунский. 1948 оны 4-р сард Калифорнийн их сургуульд 6-7 ГеВ-ын синхрофазотроны төслийн талаар мэдэгдэж, тэд АНУ-аас түрүүлж түрүүлэхийг хүсч байсан тул засгийн газар энэ саналыг хүлээн авсан.

1949 оны 5-р сарын 2-ны өдөр ЗХУ-ын Сайд нарын Зөвлөлийн тогтоолоор өмнө нь синхротроноор хуваарилагдсан нутаг дэвсгэрт 7-10 ГВ-ын энерги бүхий синхрофазотрон байгуулах тухай тогтоол гарсан. Энэ сэдвийг Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнд шилжүүлж, шинжлэх ухаан, техникийн захирлаар В.И. Векслер, хэдийгээр Лейпунский нэлээд сайн ажиллаж байсан.

Үүнийг нэгдүгээрт, Векслерийг автомат фазын зарчмын зохиогч гэж үздэг байсан бөгөөд орчин үеийн хүмүүсийн дурсамжаас үзэхэд Л.П. түүнд маш таатай хандсантай холбон тайлбарлаж болно. Берия. Хоёрдугаарт, С.И.Вавилов тэр үед FIAN-ийн захирал төдийгүй ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн ерөнхийлөгч байсан. Лейпунскийд Векслерийн орлогч болох санал тавьсан боловч тэрээр татгалзаж, ирээдүйд синхрофазотрон бүтээх ажилд оролцоогүй. Орлогч Лейпунскийн хэлснээр О.Д. Казачковский "Нэг үүрэнд хоёр баавгай таарахгүй нь тодорхой байсан." Үүний дараа A.I. Лейпунский болон О.Д. Казачковский реакторын тэргүүлэх мэргэжилтэн болж, 1960 онд Лениний шагнал хүртжээ.

Тогтоолд хурдасгуурыг боловсруулахад оролцсон ажилчдыг Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнгийн "Б" лабораторийн ажилд шилжүүлэх, холбогдох тоног төхөөрөмжийг шилжүүлэх тухай заалт орсон. Мөн хэлэх зүйл байсан: "В" лабораторийн хурдасгуурын ажлыг тухайн үед загвар, үндсэн шийдвэрүүдийн үндэслэлийн шатанд хүргэсэн.

Лейпунскийтэй ажиллахад хялбар бөгөөд сонирхолтой байсан тул FIAN руу шилжихэд хүн бүр тийм ч таатай байгаагүй: тэр зөвхөн шинжлэх ухааны шилдэг удирдагч төдийгүй гайхалтай хүн байсан. Гэсэн хэдий ч шилжүүлэхээс татгалзах нь бараг боломжгүй байсан: тэр хүнд хэцүү үед татгалзсан нь шүүх хурал, хуарангаар заналхийлж байв.

"Б" лабораториос шилжсэн бүлэгт инженер Леонид Петрович Зиновьев багтжээ. Тэрээр хурдасгуурын бүлгийн бусад гишүүдийн нэгэн адил Лейпунскийн лабораторид эхлээд ирээдүйн хурдасгуурын загварт шаардлагатай бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг, ялангуяа инжекторыг тэжээхэд ионы эх үүсвэр ба өндөр хүчдэлийн импульсийн хэлхээг боловсруулахаар ажилласан. Лейпунский тэр даруй чадварлаг, бүтээлч инженерийн анхаарлыг татав. Түүний зааврын дагуу Зиновьев протоны хурдатгалын бүх үйл явцыг дуурайж болох туршилтын суурилуулалтыг бий болгоход анх удаа оролцсон. Синхрофазотроны санааг амьдралд хэрэгжүүлэх анхдагчдын нэг болсон Зиновьев түүнийг бүтээх, сайжруулах бүх үе шатыг туулсан цорын ганц хүн болно гэж хэн ч төсөөлөөгүй. Тэр зүгээр л өнгөрөх биш, харин тэднийг удирдан чиглүүлэх болно.

“В” лабораторид олж авсан онолын болон туршилтын үр дүнг Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнд 10 ГВ-ын синхрофазотрон зохион бүтээхэд ашигласан. Гэсэн хэдий ч хурдасгуурын энергийг энэ утгад хүргэх нь ихээхэн өөрчлөлтийг шаарддаг. Тухайн үед дэлхий даяар ийм том байгууламж барих туршлага байхгүй байсан нь түүнийг бий болгоход тулгарч буй бэрхшээлийг ихээхэн хүндрүүлсэн.

Онолчдын удирдлаган дор М.С. Рабинович болон А.А. FIAN дахь Коломенский техникийн төслийн физик үндэслэлийг хийсэн. Синхрофазотроны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ШУА-ийн Москвагийн Радиотехникийн хүрээлэн, Ленинградын эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн захирлуудын удирдлаган дор А.Л. Mints болон E.G. Шумуул.

Шаардлагатай туршлагыг олж авахын тулд бид 180 МэВ энерги бүхий синхрофазотроны загварыг бүтээхээр шийдсэн. Энэ нь Лебедевийн физикийн хүрээлэнгийн нутаг дэвсгэрт тусгай байранд байрладаг байсан бөгөөд нууцын улмаас 2-р агуулах гэж нэрлэгддэг байсан. 1951 оны эхээр Векслер загвар дээрх бүх ажлыг даатгаж, тоног төхөөрөмж суурилуулах, тохируулга хийх зэрэг ажлыг даалгасан. болон түүний цогц хөөргөх, Зиновьев.

Фиановын загвар нь тийм ч бага байсангүй - 4 метр диаметртэй соронз нь 290 тонн жинтэй байв. Дараа нь Зиновьев анхны тооцооны дагуу загварыг угсарч, эхлүүлэх гэж оролдоход эхлээд юу ч бүтсэнгүй гэж дурсав. Загвар гаргахаас өмнө урьдчилан тооцоолоогүй олон техникийн бэрхшээлийг даван туулах шаардлагатай байв. Энэ нь 1953 онд болоход Векслер: "Тийм л дээ! Иванковскийн синхрофазотрон ажиллах болно!" Бид Калинин мужид 1951 онд баригдаж эхэлсэн 10 ГеВ-ын том синхрофазотроны тухай ярьж байсан. Барилга угсралтын ажлыг TDS-533 код нэртэй байгууллага (533 тоот Барилгын Техникийн Газар) гүйцэтгэсэн.

Загвар худалдаанд гарахын өмнөхөн Америкийн нэгэн сэтгүүлд хатуу фокус гэж нэрлэгддэг хурдасгуурын соронзон системийн шинэ загварын тухай мессеж гэнэт гарч ирэв. Энэ нь эсрэг чиглэлтэй соронзон орны градиент бүхий ээлжлэн хэсгүүдийн багц хэлбэрээр хийгддэг. Энэ нь хурдасгасан хэсгүүдийн хэлбэлзлийн далайцыг мэдэгдэхүйц бууруулж, улмаар вакуум камерын хөндлөн огтлолыг мэдэгдэхүйц багасгах боломжийг олгодог. Үүний үр дүнд соронз барихад ашигласан төмрийг их хэмжээгээр хэмнэдэг. Жишээлбэл, Женевийн 30 ГэВ хурдасгуур нь хатуу төвлөрөлд суурилсан бөгөөд Дубна синхрофазотроноос 3 дахин их энергитэй, 3 дахин их тойрогтой, соронз нь арав дахин хөнгөн байдаг.

Хатуу фокустай соронзны загварыг Америкийн эрдэмтэд Курант, Ливингстон, Снайдер нар 1952 онд санал болгож, боловсруулсан. Тэднээс хэдэн жилийн өмнө Кристофилос яг ийм санаа гаргасан боловч нийтлээгүй.

Зиновьев тэр даруй америкчуудын нээлтэд талархаж, Дубна синхрофазотроныг дахин зохион бүтээхийг санал болгов. Гэхдээ энэ нь цаг хугацаа золиослох хэрэгтэй болно. Дараа нь Векслер "Үгүй ээ, ядаж нэг өдөр ч гэсэн бид америкчуудаас түрүүлэх ёстой." Магадгүй, Хүйтэн дайны үед "хүн дундах морь солигддоггүй" гэсэн зөв байсан байх. Тэд өмнө нь боловсруулсан төслийн дагуу том хурдасгуурыг үргэлжлүүлэн барьжээ. 1953 онд баригдаж буй синхрофазотроны үндсэн дээр ЗХУ-ын ШУА-ийн Электрофизикийн лаборатори (EFLAN) байгуулагдсан. Түүний захирлаар В.И. Векслер.

1956 онд INP болон EFLAN нь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн (JINR) үндэс суурийг тавьсан юм. Түүний байршлыг Дубна хот гэж нэрлэдэг. Тэр үед синхроциклотрон дахь протоны энерги 680 МэВ байсан бөгөөд синхрофазотроны барилгын ажил дуусч байв. JINR байгуулагдсан эхний өдрүүдээс эхлэн синхрофазотрон барилгын загварчлагдсан зураг (В.П. Бочкарев) түүний албан ёсны бэлэг тэмдэг болжээ.

Энэхүү загвар нь 10 ГэВ хурдасгуурын хэд хэдэн асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалсан боловч хэмжээ нь их хэмжээгээр ялгаатай байсан тул олон зангилааны загварт ихээхэн өөрчлөлт орсон. Синхрофазотрон цахилгаан соронзонгийн дундаж диаметр нь 60 метр, жин нь 36 мянган тонн байсан (түүний параметрийн дагуу энэ нь Гиннесийн амжилтын номонд хэвээр байна). Бүхэл бүтэн цогц инженерийн шинэ асуудлууд гарч ирсэн бөгөөд баг үүнийг амжилттай шийдсэн.

Эцэст нь хурдасгуурыг иж бүрэн эхлүүлэхэд бүх зүйл бэлэн болсон. Векслерийн тушаалаар Л.П. Зиновьев. 1956 оны 12-р сарын сүүлээр ажил эхэлсэн, нөхцөл байдал хурцадмал байсан тул Владимир Иосифович өөрийгөө болон ажилчдаа өршөөгөөгүй. Бид ихэвчлэн суурилуулалтын асар том хяналтын өрөөнд хүүхдийн ор дээр хондог байсан. А.А-ийн дурсамжийн дагуу. Коломенский, Векслер тэр үед шавхагдашгүй эрчим хүчнийхээ ихэнхийг гадны байгууллагаас тусламж авах, Зиновьевоос ирсэн ухаалаг саналуудыг хэрэгжүүлэхэд зарцуулсан. Аварга хурдасгуурыг хөөргөхөд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэсэн туршилтын зөн совингоо Векслер өндрөөр үнэлжээ.

Удаан хугацааны турш тэд бетатрон горимыг авч чадаагүй бөгөөд үүнгүйгээр хөөргөх боломжгүй юм. Зиновьев чухал мөчид синхрофазотрон руу амьсгалахын тулд юу хийх ёстойг ойлгов. Хоёр долоо хоногийн турш бэлтгэсэн туршилт эцэст нь амжилттай болж, хүн бүрийг баярлуулсан. 1957 оны 4-р сарын 11-ний өдөр Правда сонин дэлхий даяар мэдээлснээр Дубна синхрофазотрон 1957 оны 3-р сарын 15-нд ажиллаж эхэлсэн (В.И. Векслерийн нийтлэл). Энэ мэдээ хөөргөх өдрөөс эхлэн аажмаар нэмэгддэг хурдасгуурын энерги Беркли дэх тэр үеийн Америкийн тэргүүлэгч синхрофазотроны 6.3 ГэВ-ээс хэтэрсэн үед л гарсан нь сонирхолтой юм. "8.3 тэрбум электрон вольт байна!" - ЗХУ-д рекорд хурдасгагч бий болсон гэж сонинд мэдээлэв. Векслерийн нандин мөрөөдөл биеллээ!

Дөрөвдүгээр сарын 16-нд протоны энерги нь 10 ГэВ-ийн дизайны хэмжээнд хүрсэн боловч хэд хэдэн шийдэгдээгүй техникийн асуудал байсаар байсан тул хурдасгуур хэдхэн сарын дараа ашиглалтад орсон. Гэсэн хэдий ч гол зүйл бидний ард байсан - синхрофазотрон ажиллаж эхлэв.

Векслер 1957 оны 5-р сард нэгдсэн хүрээлэнгийн Эрдмийн зөвлөлийн хоёрдугаар хуралдаан дээр энэ тухай мэдээлэв. Үүний зэрэгцээ тус хүрээлэнгийн захирал Д.И. Блохинцев хэлэхдээ, нэгдүгээрт, синхрофазотрон загварыг нэг жил хагасын хугацаанд бүтээсэн бол Америкт хоёр жил орчим хугацаа зарцуулсан. Хоёрдугаарт, синхрофазотрон өөрөө гурван сарын дараа хуваарийн дагуу ашиглалтад орсон боловч эхэндээ энэ нь бодитой бус мэт санагдаж байв. Энэ нь Дубнад дэлхий даяар анхны алдар нэрийг авчирсан синхрофазотроныг хөөргөх явдал байв.

Тус хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний зөвлөлийн гуравдугаар хуралдаанд Шинжлэх ухааны академийн корреспондент гишүүн В.П. Желепов "Зиновьев бол бүх талаараа стартапын амин сүнс байсан бөгөөд энэ ажилд асар их эрч хүч, хүчин чармайлт, тухайлбал машиныг тохируулах явцад бүтээлч хүчин чармайлт гаргасан" гэж тэмдэглэв. A D.I. Блохинцев нэмж хэлэхдээ "Зиновьев үнэндээ нарийн төвөгтэй тохируулгын асар их хөдөлмөрийг үүрч байсан."

Синхрофазотроныг бүтээхэд олон мянган хүн оролцсон боловч Леонид Петрович Зиновьев үүнд онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн. Векслер бичжээ: "Синхрофазотроныг хөөргөх амжилт, түүн дээр өргөн хүрээний бие бялдрын ажлыг эхлүүлэх боломж нь эдгээр ажилд Л.П.-ийн оролцоотой ихээхэн холбоотой юм. Зиновьев."

Зиновьев хурдасгуур ажиллуулсны дараа FIAN-д буцаж очихоор төлөвлөжээ. Гэсэн хэдий ч Векслер синхрофазотроны удирдлагыг өөр хэнд ч даатгаж болохгүй гэж үзээд үлдэхийг гуйв. Зиновьев зөвшөөрч, гуч гаруй жилийн турш хурдасгуурын ажлыг удирдаж байсан. Түүний удирдлаган дор, шууд оролцоотойгоор хурдасгуурыг байнга сайжруулж байв. Зиновьев синхрофазотронд дуртай байсан бөгөөд энэ төмрийн аварга хүний ​​амьсгалыг маш нарийн мэдэрсэн. Түүний хэлснээр хурдасгуурт нь гар хүрээгүй, зорилгыг нь мэдэхгүй өчүүхэн хэсэг ч байсангүй.

1957 оны 10-р сард Курчатовын хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний зөвлөлийн өргөтгөсөн хурлаар Игорь Васильевич өөрөө удирдаж, синхрофазотроныг бүтээхэд оролцсон янз бүрийн байгууллагын арван долоон хүнийг ЗХУ-ын хамгийн нэр хүндтэй Лениний шагналд нэр дэвшүүлэв. цаг. Гэхдээ болзолын дагуу шагналтнуудын тоо арван хоёр хүнээс хэтрэхгүй байв. 1959 оны 4-р сард уг шагналыг JINR High Energy Laboratory-ийн захирал В.И. Векслер, ижил лабораторийн хэлтсийн дарга Л.П. Зиновьев, ССРИ Назирлэр Совета янындакы Атомын Энергиясыны истифадэ едилмэси баш идарэсинин муавини Д.В. Ефремов, Ленинградын эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн захирал Е.Г. Комар ба түүний хамтран зүтгэгчид Н.А.Моносзон, А.М. Столов, ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академийн Москвагийн Радио инженерийн хүрээлэнгийн захирал А.Л. Mints, ижил хүрээлэнгийн ажилтнууд Ф.А. Водопьянов, С.М. Рубчинский, FIAN-ийн ажилтнууд А.А. Коломенский, В.А. Петухов, М.С. Рабинович. Векслер, Зиновьев нар Дубна хотын хүндэт иргэн болов.

Синхрофазотрон нь дөчин таван жилийн турш үйлчилгээнд байсан. Энэ хугацаанд үүн дээр хэд хэдэн нээлт хийсэн. 1960 онд синхрофазотроны загварыг электрон хурдасгуур болгон хувиргасан бөгөөд энэ нь Лебедевийн нэрэмжит физикийн хүрээлэнд одоог хүртэл ажиллаж байна.

Их Британийн парламентын гишүүд синхрофазотрон барихад засгийн газраас нэг тэрбум фунт стерлингийн хөрөнгө оруулалт хийхийг шийдэхэд ердөө 15 минут зарцуулжээ. Үүний дараа тэд парламентын буфет дээр кофены үнийг нэг цаг дутуугүй ширүүн ярилцсан. Тэгээд тэд шийдсэн: тэд үнийг 15% бууруулсан.

Даалгавруудыг нарийн төвөгтэй байдлаар харьцуулах аргагүй юм шиг санагдаж байгаа бөгөөд логикийн хувьд бүх зүйл яг эсрэгээрээ болсон байх ёстой. Шинжлэх ухаанд нэг цаг, кофенд 15 минут. Гэхдээ үгүй! Хожим нь олны танил болсон нэр хүндтэй улс төрчдийн дийлэнх нь "синхрофазотрон" гэж юу байдгийг огт мэдэхгүй байсан тул "төлөв"-өө хурдан өгчээ.

Эрхэм уншигч тантай хамт энэ мэдлэгийн цоорхойг нөхөж, зарим нөхдийн шинжлэх ухааны алсын хараа шиг болохгүй байцгаая.

Синхрофазотрон гэж юу вэ?

Синхрофазотрон бол шинжлэх ухааны судалгаанд зориулагдсан электрон суурилуулалт - энгийн бөөмсийн (нейтрон, протон, электрон гэх мэт) цикл хурдасгуур юм. Энэ нь 36 мянган тонн гаруй жинтэй асар том цагираг хэлбэртэй. Түүний хэт хүчирхэг соронз ба хурдасгагч хоолой нь чиглэсэн хөдөлгөөний асар их энерги бүхий бичил хэсгүүдийг өгдөг. Фазотроны резонаторын гүнд 14.5 метрийн гүнд физик түвшинд үнэхээр гайхалтай өөрчлөлтүүд тохиолддог: жишээлбэл, жижигхэн протон 20 сая электрон вольт, хүнд ион 5 сая эВ хүлээн авдаг. Мөн энэ бол бүх боломжуудын зөвхөн багахан хэсэг юм!

Цикл хурдасгуурын өвөрмөц шинж чанаруудын ачаар эрдэмтэд орчлон ертөнцийн хамгийн нууцыг олж мэдэх боломжтой болсон: үл тоомсорлодог бөөмсийн бүтэц, тэдгээрийн бүрхүүл дотор тохиолддог физик, химийн процессуудыг судлах; синтезийн урвалыг өөрийн нүдээр ажиглах; өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх бичил биетүүдийн мөн чанарыг олж мэдэх.

Фазотрон нь шинжлэх ухааны судалгааны шинэ эрин үеийг тэмдэглэв - микроскоп хүчгүй байсан судалгааны нутаг дэвсгэрийг шинжлэх ухааны шинэлэг зохиолчид хүртэл маш болгоомжтой ярьдаг байсан (тэдний ухаалаг бүтээлч нислэг нь хийсэн нээлтийг урьдчилан таамаглаж чадахгүй байсан!).

Синхрофазотроны түүх

Эхэндээ хурдасгуурууд нь шугаман, өөрөөр хэлбэл мөчлөгийн бүтэцгүй байсан. Гэвч удалгүй физикчид тэднийг орхих шаардлагатай болжээ. Эрчим хүчний түвшинд тавигдах шаардлага нэмэгдсэн - илүү их зүйл хэрэгтэй байв. Гэхдээ шугаман загвар нь үүнийг даван туулж чадаагүй: онолын тооцоолсноор эдгээр утгуудын хувьд энэ нь гайхалтай урт байх ёстой гэдгийг харуулж байна.

• 1929 онд Америкийн Э.Лоуренс энэ асуудлыг шийдэх оролдлого хийж, орчин үеийн фазотроны прототип болох циклотроныг зохион бүтээжээ. Туршилтууд сайн явагдаж байна. Арван жилийн дараа буюу 1939 онд. Лоуренс Нобелийн шагнал хүртжээ.
• 1938 онд ЗХУ-д авъяаслаг физикч В.И.Векслер хурдасгуур бий болгох, сайжруулах асуудалд идэвхтэй оролцож эхэлсэн. 1944 оны хоёрдугаар сард тэр эрчим хүчний саад бэрхшээлийг хэрхэн даван туулах талаар хувьсгалт санаа гаргаж ирдэг. Векслер өөрийн аргыг "автофаз" гэж нэрлэдэг. Яг нэг жилийн дараа яг ийм технологийг АНУ-ын эрдэмтэн Э.Макмиллан бүрэн бие даасан байдлаар нээжээ.
• 1949 онд ЗХУ-д В.И. Векслер ба С.И. Вавиловын нэрэмжит том хэмжээний шинжлэх ухааны төслийг боловсруулж байна - 10 тэрбум электрон вольтын чадалтай синхрофазотрон бүтээх. Украйны Дубно хотын Цөмийн судалгааны хүрээлэнд 8 жилийн турш онолын физикч, дизайнер, инженерүүд угсралтын ажилд шаргуу ажилласан. Тиймээс үүнийг Дубна синхрофазотрон гэж нэрлэдэг.

Синхрофазотроныг дэлхийн анхны хиймэл дагуул сансарт нисэхээс зургаан сарын өмнө буюу 1957 оны гуравдугаар сард ашиглалтад оруулсан.

Синхрофазотрон дээр ямар судалгаа хийгдэж байна вэ?

Вечслерийн резонансын мөчлөгийн хурдасгуур нь суурь физикийн олон талт, ялангуяа Эйнштейний харьцангуйн онолын маргаантай, бага судлагдсан асуудлуудад гайхалтай нээлтүүдийн галактикийг бий болгосон.

• харилцан үйлчлэлийн үед цөмийн кваркийн бүтцийн зан байдал;
• бөөмтэй холбоотой урвалын үр дүнд хуримтлагдсан бөөмс үүсэх;
• хурдасгасан дейтероны шинж чанарыг судлах;
• хүнд ионуудын зорилтот харилцан үйлчлэл (микро схемийн эсэргүүцлийг турших);
• Уран-238-ыг дахин боловсруулах.

Эдгээр чиглэлээр олж авсан үр дүнг сансрын хөлөг бүтээх, атомын цахилгаан станцын зураг төсөл боловсруулах, робот техник, эрс тэс нөхцөлд ажиллах тоног төхөөрөмж боловсруулахад амжилттай ашиглаж байна. Гэхдээ хамгийн гайхалтай нь синхрофазотрон дээр хийгдсэн хэд хэдэн судалгаа нь эрдэмтдийг орчлон ертөнцийн гарал үүслийн агуу нууцыг тайлахад улам ойртуулж байгаа явдал юм.

1957 онд ЗХУ дэлхийн анхны хиймэл дагуулыг хөөргөсөн гэдгийг дэлхий нийт мэднэ. Гэсэн хэдий ч тэр жилдээ Зөвлөлт Холбоот Улс Женев дэх орчин үеийн том адрон коллайдерын өвөг дээдэс болох синхрофазотроныг туршиж эхэлснийг цөөхөн хүн мэддэг. Энэ нийтлэлд синхрофазотрон гэж юу болох, хэрхэн ажилладаг талаар хэлэлцэх болно.

Синхрофазотрон гэж юу вэ гэсэн асуултад хариулахдаа энэ нь бичил сансар огторгуйг судлахад зориулагдсан өндөр технологи, шинжлэх ухаан шаардсан төхөөрөмж гэдгийг хэлэх хэрэгтэй. Ялангуяа синхрофазотроны санаа нь дараах байдалтай байв: цахилгаан соронзонгоор үүсгэгдсэн хүчирхэг соронзон орныг ашиглан энгийн бөөмс (протон) туяаг өндөр хурдтай хурдасгаж, дараа нь энэ цацрагийг амрах бай руу чиглүүлэх шаардлагатай байв. . Ийм мөргөлдөөнөөс протонууд хэсэг хэсгээрээ "хугарах" шаардлагатай болно. Зорилтот газраас холгүй тусгай илрүүлэгч байдаг - хөөстэй камер. Энэхүү детектор нь протоны хэсгүүдийн үлдээсэн мөрүүдийг ашиглан тэдгээрийн мөн чанар, шинж чанарыг судлах боломжийг олгодог.

ЗСБНХУ-ын синхрофазотроныг яагаад бүтээх шаардлагатай болсон бэ? "Маш нууц"-ын ангилалд багтсан энэхүү шинжлэх ухааны туршилтаар ЗХУ-ын эрдэмтэд баяжуулсан уранаас илүү хямд, үр ашигтай эрчим хүчний шинэ эх үүсвэр олохыг оролдсон. Цөмийн харилцан үйлчлэлийн мөн чанар, субатомын бөөмсийн ертөнцийг илүү гүнзгий судлах цэвэр шинжлэх ухааны зорилгыг бас баримталсан.

Синхрофазотроны ажиллах зарчим

Синхрофазотроны өмнө тулгарч буй ажлуудын дээрх тайлбар нь олон хүнд практикт хэрэгжүүлэхэд тийм ч хэцүү биш мэт санагдаж болох ч энэ нь тийм биш юм. Синхрофазотрон гэж юу вэ гэсэн асуулт энгийн хэдий ч протоныг шаардлагатай асар их хурдаар хурдасгахын тулд хэдэн зуун тэрбум вольтын цахилгаан хүчдэл хэрэгтэй. Ийм хурцадмал байдал өнөөдөр ч бий болохгүй. Тиймээс протон руу шахагдсан энергийг цаг хугацааны явцад хуваарилахаар шийдсэн.

Синхрофазотроны ажиллах зарчим нь дараах байдалтай байв: протоны цацраг нь цагираг хэлбэртэй хонгилоор хөдөлж эхэлдэг бөгөөд энэ хонгилын зарим хэсэгт протоны туяа дамжин өнгөрөх үед хүчдэлийн өсөлт үүсгэдэг конденсаторууд байдаг. . Тиймээс эргэлт бүрт протоны хурдатгал бага зэрэг үүсдэг. Бөөмийн цацраг синхрофазотроны хонгилоор хэдэн сая эргэлт хийсний дараа протонууд хүссэн хурддаа хүрч, зорилтот тал руу чиглэнэ.

Протоныг хурдасгахад ашигласан цахилгаан соронзон нь чиглүүлэгч үүрэг гүйцэтгэсэн, өөрөөр хэлбэл цацрагийн чиглэлийг тодорхойлсон боловч хурдатгалд оролцоогүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Эрдэмтэд туршилт хийх явцад тулгардаг асуудлууд

Синхрофазотрон гэж юу болох, яагаад түүнийг бүтээх нь маш нарийн төвөгтэй, мэдлэг шаардсан үйл явц болохыг илүү сайн ойлгохын тулд түүний үйл ажиллагааны явцад гарч буй асуудлуудыг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Нэгдүгээрт, протоны цацрагийн хурд өндөр байх тусам Эйнштейний алдартай хуулийн дагуу масстай болж эхэлдэг. Гэрлийн ойролцоо хурдтай үед бөөмсийн масс маш их болж, тэдгээрийг хүссэн замдаа байлгахын тулд хүчирхэг цахилгаан соронзон байх шаардлагатай. Синхрофазотроны хэмжээ том байх тусам соронзыг суулгах боломжтой.

Хоёрдугаарт, синхрофазотроныг бий болгох нь протоны туяа нь дугуй хурдатгалын үед эрчим хүчний алдагдлаас болж төвөгтэй байсан бөгөөд цацрагийн хурд өндөр байх тусам эдгээр алдагдал улам ихсэх болно. Цацрагыг шаардлагатай аварга хурд руу хурдасгахын тулд асар их хүч чадал хэрэгтэй болох нь харагдаж байна.

Ямар үр дүнд хүрсэн бэ?

Зөвлөлтийн синхрофазотрон дээр хийсэн туршилтууд нь орчин үеийн технологийн салбарыг хөгжүүлэхэд асар их хувь нэмэр оруулсан нь эргэлзээгүй. Ийнхүү эдгээр туршилтуудын ачаар ЗСБНХУ-ын эрдэмтэд ашигласан уран-238-ыг боловсруулах үйл явцыг сайжруулж, өөр өөр атомын хурдасгасан ионуудыг байтай мөргөлдүүлэх замаар сонирхолтой мэдээлэл олж авчээ.

Синхрофазотрон дээр хийсэн туршилтын үр дүнг өнөөг хүртэл атомын цахилгаан станц, сансрын пуужин, робот техник барихад ашиглаж байна. Зөвлөлтийн шинжлэх ухааны сэтгэлгээний ололт амжилтыг манай цаг үеийн хамгийн хүчирхэг синхрофазотроныг бүтээхэд ашигласан бөгөөд энэ нь Том адрон коллайдер юм. Зөвлөлтийн хурдасгуур нь өөрөө Оросын Холбооны Улсын шинжлэх ухаанд үйлчилдэг бөгөөд FIAN хүрээлэнд (Москва) байрладаг бөгөөд үүнийг ионы хурдасгуур болгон ашигладаг.

Синхрофазотрон гэж юу вэ: үйл ажиллагааны зарчим ба олж авсан үр дүн - сайт руу аялах тухай

Үндсэндээ синхрофазотрон нь цэнэгтэй бөөмсийг хурдасгах асар том суурилуулалт юм. Энэ төхөөрөмж дэх элементүүдийн хурд нь ялгарах энергийн адил маш өндөр байдаг. Бөөмүүдийн харилцан мөргөлдөөний зургийг олж авснаар эрдэмтэд материаллаг ертөнцийн шинж чанар, түүний бүтцийг шүүж чадна.

Академич А.Иоффе тэргүүтэй Зөвлөлтийн физикчид ЗСБНХУ-ын засгийн газарт захидал илгээж байх үед ч хурдасгуур бий болгох шаардлагатай байгаа талаар Аугаа эх орны дайн эхлэхээс өмнө яригдаж байжээ. Энэ нь атомын цөмийн бүтцийг судлах техникийн үндсийг бий болгохын чухлыг онцолжээ. Эдгээр асуултууд аль хэдийн байгалийн шинжлэх ухааны гол асуудал болсон бөгөөд тэдгээрийн шийдэл нь хэрэглээний шинжлэх ухаан, цэргийн хэрэг, эрчим хүчийг хөгжүүлэх боломжтой юм.

1949 онд анхны суурилуулалт болох протоны хурдасгуурыг зохион бүтээх ажил эхэлсэн. Энэ барилгыг 1957 онд Дубна хотод барьсан. "Синхрофазотрон" гэж нэрлэгддэг протоны хурдасгуур нь асар том хэмжээтэй бүтэц юм. Энэ нь эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн тусдаа байр байхаар төлөвлөгдсөн. Бүтцийн талбайн гол хэсгийг 60 м орчим диаметртэй соронзон цагираг эзэлдэг бөгөөд шаардлагатай шинж чанар бүхий цахилгаан соронзон орныг бий болгох шаардлагатай. Энэ нь соронзон орон зайд бөөмс хурдасдаг.

Синхрофазотроны ажиллах зарчим

Анхны хүчирхэг хурдасгуур-синхрофазотроныг өмнө нь фазотрон ба синхротронд тусад нь ашигладаг байсан хоёр зарчмын хослол дээр үндэслэн бүтээхээр төлөвлөж байсан. Эхний зарчим нь цахилгаан соронзон орны давтамжийн өөрчлөлт, хоёр дахь нь соронзон орны хүч чадлын түвшний өөрчлөлт юм.

Синхрофазотрон нь мөчлөгийн хурдасгуурын зарчмаар ажилладаг. Бөөмийг ижил тэнцвэрт тойрог замд байлгахын тулд хурдатгалын талбайн давтамж өөрчлөгддөг. Бөөмийн цацраг нь өндөр давтамжийн цахилгаан оронтой үе шаттайгаар суурилуулалтын хурдасгах хэсэгт ирдэг. Синхрофазотроныг заримдаа сул фокустай протоны синхротрон гэж нэрлэдэг. Синхрофазотроны чухал үзүүлэлт бол цацрагийн эрч хүч бөгөөд түүнийг агуулсан бөөмсийн тоогоор тодорхойлогддог.

Синхрофазотрон нь түүний өмнөх циклотронтой холбоотой алдаа, сул талыг бараг бүрэн арилгадаг. Соронзон орны индукц болон бөөмийн цэнэглэх давтамжийг өөрчилснөөр протоны хурдасгуур нь бөөмсийн энергийг нэмэгдүүлж, хүссэн чиглэлийн дагуу чиглүүлдэг. Ийм төхөөрөмжийг бүтээсэн нь цөмийн салбарт хувьсгал хийсэн

1957 онд ЗХУ нэг дор хоёр чиглэлд шинжлэх ухааны хувьсгалт нээлт хийсэн: 10-р сард дэлхийн анхны хиймэл дагуул хөөргөсөн бол хэдхэн сарын өмнө буюу 3-р сард бичил ертөнцийг судлах аварга том байгууламж болох домогт синхрофазотрон ажиллаж эхэлсэн. Дубна хотод. Энэ хоёр үйл явдал дэлхий нийтийг цочирдуулж, "хиймэл дагуул", "синхрофазотрон" гэсэн үгс бидний амьдралд баттай тогтсон.

Синхрофазотрон нь цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурын нэг төрөл юм. Тэдгээрийн тоосонцор нь өндөр хурдтай, улмаар өндөр энерги хүртэл хурдасдаг. Бусад атомын бөөмстэй мөргөлдсөний үр дүнд үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг үнэлдэг. Мөргөлдөөний магадлалыг хурдасгасан бөөмийн цацрагийн эрчим, өөрөөр хэлбэл доторх бөөмсийн тоогоор тодорхойлдог тул эрчим хүч, эрчим хүчний хамт хурдасгуурын чухал үзүүлэлт юм.

ЗХУ-д хурдасгуурын ноцтой суурийг бий болгох шаардлагатай байгааг 1938 оны 3-р сард засгийн газрын түвшинд зарлав. Ленинградын Физик-Технологийн хүрээлэнгийн (LPTI) хэсэг судлаачид, академич А.Ф. Иоффе ЗХУ-ын Ардын Комиссаруудын Зөвлөлийн дарга В.М.-д хандав. Молотовын захидалд атомын цөмийн бүтцийн чиглэлээр судалгааны техникийн бааз бий болгохыг санал болгосон. Атомын цөмийн бүтцийн талаархи асуултууд нь байгалийн шинжлэх ухааны гол асуудлын нэг болсон бөгөөд Зөвлөлт Холбоот Улс тэдгээрийг шийдвэрлэхэд ихээхэн хоцрогдсон байв. Тиймээс хэрэв Америкт дор хаяж таван циклотрон байсан бол Зөвлөлт Холбоот Улсад байхгүй байсан (1937 онд ашиглалтад орсон Шинжлэх ухааны академийн Радиум хүрээлэнгийн (RIAN) цорын ганц циклотрон нь дизайны согогийн улмаас бараг ажиллахгүй байсан). Молотовт гаргасан өргөдөлд LPTI циклотроныг 1939 оны 1-р сарын 1 гэхэд барьж дуусгах нөхцлийг бүрдүүлэх хүсэлтийг агуулсан байв. 1937 онд эхэлсэн түүнийг бий болгох ажил нь хэлтсийн зөрчил, санхүүжилт зогссоны улмаас түр зогссон.

1938 оны 11-р сард С.И. Вавилов Шинжлэх ухааны академийн Тэргүүлэгчид хандсан өргөдөлдөө Москвад LPTI циклотрон барьж, И.В.-ийн лабораторийг Шинжлэх ухааны академийн Физикийн хүрээлэнд (FIAN) LPTI-аас шилжүүлэхийг санал болгов. Түүнийг бүтээхэд оролцсон Курчатова. Сергей Иванович атомын цөмийг судлах төв лабораторийг Шинжлэх ухааны академийн байрлаж байсан газар, өөрөөр хэлбэл Москвад байрлуулахыг хүсчээ. Гэвч түүнийг LPTI дээр дэмжээгүй. Маргаан 1939 оны сүүлээр А.Ф. Иоффе нэгэн зэрэг гурван циклотрон бүтээхийг санал болгов. 1940 оны 7-р сарын 30-нд ЗХУ-ын ШУА-ийн Тэргүүлэгчдийн хурлаар RIAN-д энэ онд одоо байгаа циклотроныг шинэчлэх, FIAN-д 10-р сарын 15 гэхэд шинэ хүчирхэг циклотрон барихад шаардлагатай материалыг бэлтгэхийг даалгах шийдвэр гаргажээ. , болон LFTI 1941 оны 1-р улиралд циклотроны барилгын ажлыг дуусгах.

Энэхүү шийдвэртэй холбогдуулан FIAN нь циклотрон гэж нэрлэгддэг багийг байгуулсан бөгөөд үүнд Владимир Иосифович Векслер, Сергей Николаевич Вернов, Павел Алексеевич Черенков, Леонид Васильевич Грошев, Евгений Львович Файнберг нар багтжээ. 1940 оны 9-р сарын 26-нд Физик-математикийн шинжлэх ухааны тэнхимийн (OPMS) товчоо В.И. Векслер циклотроны дизайны техникийн үзүүлэлтүүд дээр түүний үндсэн шинж чанар, барилгын тооцоог батлав. Циклотрон нь дейтероныг 50 МэВ энерги болгон хурдасгах зориулалттай байв.

Тиймээс бид хамгийн чухал зүйл болох тэр жилүүдэд манай орны физикийн хөгжилд томоохон хувь нэмэр оруулсан хүн Владимир Иосифович Векслер дээр ирлээ. Энэхүү гайхамшигтай физикчийг цаашид авч үзэх болно.

В.И.Векслер 1907 оны 3-р сарын 3-нд Украины Житомир хотод төрсөн. Түүний аав дэлхийн нэгдүгээр дайнд нас баржээ.

1921 онд хүнд өлсгөлөн, сүйрлийн үед, асар их бэрхшээл, мөнгөгүй байсан Володя Векслер НЭП-ийн өмнөх Москвад өлсөж байв. Өсвөр насны хүүхэд Хамовники хотод байгуулагдсан нийтийн байшинд, эздийнхээ орхисон хуучин харшид байдаг.

Векслер физик, практик радио инженерчлэлд сонирхолтой гэдгээрээ ялгардаг байсан бөгөөд тэр өөрөө детектор радио хүлээн авагч угсардаг байсан бөгөөд тэр жилүүдэд ер бусын хэцүү ажил байсан, тэр маш их уншиж, сургуульд сайн сурдаг байв.
Коммуныг орхисны дараа Векслер өөрийн төлөвшүүлсэн олон үзэл бодол, дадал зуршлаа хадгалсан.
Владимир Иосифовичийн харьяалагддаг байсан үеийнхэн дийлэнх нь амьдралынхаа өдөр тутмын асуудлыг үл тоомсорлодог байсан ч шинжлэх ухаан, мэргэжлийн болон нийгмийн асуудлуудыг хэт их сонирхдог байсныг тэмдэглэе.

Векслер бусад коммунаруудын хамт есөн жилийн дунд сургуулийг төгсөж, бүх төгсөгчдийн хамт ажилчин болж үйлдвэрлэлд орж, цахилгаанчинаар хоёр жил гаруй ажилласан.
Түүний мэдлэг, номонд дуртай, ховор оюун ухаан нь анзаарагдаж, 20-иод оны сүүлээр тэр залуу дээд сургуульд "Комсомолын билет" авчээ.
Владимир Иосифович коллеж төгсөхөд дээд боловсролын байгууллагуудын дахин зохион байгуулалтыг хийж, нэрийг нь өөрчилсөн. Векслер Плехановын нэрэмжит Ардын аж ахуйн дээд сургуульд элсэн орж, MPEI (Москвагийн эрчим хүчний дээд сургууль) -ийг төгсөж, рентген технологийн чиглэлээр мэргэшсэн инженер мэргэжлээр суралцсан нь тогтоогджээ.
Тэр жилдээ тэрээр Лефортово дахь Бүх Холбооны Цахилгаан Техникийн Хүрээлэнгийн Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээний лабораторид элсэн орж, Владимир Иосифович хэмжих хэрэгсэл барьж, ионжуулагч цацрагийг хэмжих аргуудыг судалж эхэлжээ. цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал.

Векслер энэ лабораторид 6 жил ажилласан ба лаборантаас менежер болтлоо хурдан өссөн. Авьяаслаг туршилтын эрдэмтэн болох Векслерийн "гар бичмэл" нь энд аль хэдийн гарч ирсэн. Дараа нь түүний шавь, профессор М.С.Рабинович Векслерийн тухай дурсамждаа: "Бараг 20 жилийн турш тэрээр өөрийн зохион бүтээсэн янз бүрийн суурилуулалтыг өөрөө угсарч, суурилуулсан бөгөөд ямар ч ажил хийхээс зайлсхийсэн. Энэ нь түүнд зөвхөн фасадыг төдийгүй үзэл суртлыг нь харах боломжийг олгосон юм. тал ", гэхдээ эцсийн үр дүнгийн ард, хэмжилтийн нарийвчлалын ард, суурилуулалтын гялалзсан шүүгээний ард нуугдаж буй бүх зүйл. Тэрээр бүх амьдралынхаа туршид суралцаж, дахин суралцсан. Амьдралынхаа сүүлчийн жил хүртэл, оройн цагаар, амралтаараа, Тэр онолын ажлыг сайтар судалж, тэмдэглэл хөтөлдөг байсан."

1937 оны 9-р сард Векслер Бүх Холбооны Цахилгаан Техникийн Хүрээлэнгээс ЗХУ-ын ШУА-ийн Физикийн хүрээлэнд (FIAN) нүүсэн. Энэ бол эрдэмтний амьдралд чухал үйл явдал байв.

Энэ үед Владимир Иосифович аль хэдийн докторын зэрэг хамгаалсан бөгөөд түүний сэдэв нь өөрийн зохиосон "пропорциональ өсгөгч"-ийн загвар, хэрэглээ байв.

FIAN-д Векслер сансрын туяаг судалж эхлэв. Арменийн үзэсгэлэнт Арагат уулыг сонирхож байсан А.И.Алиханов ба түүний хамт ажиллагсдаас ялгаатай нь Векслер Эльбрус, дараа нь Памир - Дэлхийн дээвэр рүү шинжлэх ухааны экспедицүүдэд оролцсон. Дэлхийн физикчид дэлхийн лабораторид олж авах боломжгүй өндөр энергитэй цэнэгтэй бөөмсийн урсгалыг судалжээ. Судлаачид сансрын цацрагийн нууцлаг урсгалд ойртсон.

Одоо ч сансрын туяа нь астрофизикч, өндөр энергийн физикийн мэргэжилтнүүдийн зэвсэглэлд чухал байр суурь эзэлдэг бөгөөд тэдгээрийн гарал үүслийн талаархи сонирхолтой онолуудыг дэвшүүлж байна. Үүний зэрэгцээ судлахын тулд ийм энергитэй бөөмсийг олж авах нь ердөө л боломжгүй байсан бөгөөд физикчдийн хувьд тэдний талбайнууд болон бусад бөөмстэй харилцан үйлчлэлийг судлах шаардлагатай байв. Аль хэдийн 30-аад онд олон атомын эрдэмтэд ийм өндөр "сансар огторгуйн" энергитэй тоосонцорыг субатомын тоосонцорыг судлах найдвартай хэрэглүүр ашиглан лабораторид олж авах нь хичнээн сайн байх вэ гэсэн бодолтой байсан бөгөөд судлах арга нь нэг нь бөмбөгдөлт юм. дүрслэлийн хувьд одоо хэлдэг байсан ба ховорхон хэлдэг) зарим бөөмсийг бусад. Рутерфорд атомуудыг хүчирхэг сумаар - альфа бөөмсөөр бөмбөгдсөнөөр атомын цөм байдгийг нээсэн. Цөмийн урвалыг ижил аргаар илрүүлсэн. Нэг химийн элементийг нөгөөд шилжүүлэхийн тулд цөмийн бүтцийг өөрчлөх шаардлагатай байв. Үүнд альфа бөөмсөөр бөөмийг бөмбөгдөж, харин одоо хүчирхэг хурдасгуураар хурдасгасан бөөмсөөр бөмбөгдсөнөөр хүрсэн.

Нацист Германыг довтолсны дараа олон физикчид тэр даруй цэргийн ач холбогдолтой ажилд татан оролцов. Векслер сансар огторгуйн цацрагийн судалгаагаа тасалдуулж, фронтын хэрэгцээнд зориулж радио төхөөрөмжийг зохион бүтээж, сайжруулж эхлэв.

Энэ үед Шинжлэх ухааны академийн Физикийн хүрээлэнг бусад эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгийн нэгэн адил Казань руу нүүлгэн шилжүүлэв. Зөвхөн 1944 онд л Казань хотоос Памир руу экспедиц зохион байгуулах боломжтой болсон бөгөөд Векслерийн бүлэг Кавказад сансрын туяа, өндөр энергитэй бөөмсөөс үүдэлтэй цөмийн үйл явцын судалгааг үргэлжлүүлж чадсан юм. Векслерийн олон жил ажилласан сансрын туяатай холбоотой цөмийн үйл явцыг судлахад оруулсан хувь нэмрийг нарийвчлан авч үзэхгүйгээр тэрээр маш чухал ач холбогдолтой байсан бөгөөд олон чухал үр дүнг өгсөн гэж хэлж болно. Гэхдээ магадгүй хамгийн чухал нь сансар огторгуйн цацрагийг судлах нь түүнийг бөөмийн хурдатгалын талаар цоо шинэ санаа руу хөтөлсөн юм. Ууланд Векслер өөрийн "сансар огторгуйн туяа"-г бий болгохын тулд цэнэглэгдсэн бөөмсийн хурдасгуур барих санааг олсон.

1944 оноос хойш В.И.Векслер шинжлэх ухааны ажилд гол байр эзэлсэн шинэ газар руу нүүсэн. Тэр цагаас хойш Векслерийн нэр том "автофазын" хурдасгууруудыг бий болгож, хурдатгалын шинэ аргуудыг хөгжүүлэхтэй үүрд холбоотой байв.

Гэсэн хэдий ч тэрээр сансар огторгуйн туяаг сонирхохоо больсон бөгөөд энэ чиглэлээр үргэлжлүүлэн ажилласан. Векслер 1946-1947 онд Памирт хийсэн өндөр уулын шинжлэх ухааны экспедицид оролцсон. Хурдасгуурт хүрэх боломжгүй гайхалтай өндөр энергитэй бөөмсийг сансрын туяанд илрүүлдэг. Ийм өндөр энерги хүртэл бөөмсийн "байгалийн хурдасгуур" -ыг "хүний ​​гарыг бүтээхтэй" харьцуулах боломжгүй гэдгийг Векслер ойлгосон.

Векслер 1944 онд энэ мухардлаас гарах арга замыг санал болгосон. Зохиогч Вечслерийн хурдасгуурууд автомат үе шаттайгаар ажилладаг шинэ зарчмыг нэрлэжээ.

Энэ үед "циклотрон" төрлийн цэнэглэгдсэн бөөмсийн хурдасгуур бий болсон (Вечслер нэгэн алдартай сонины нийтлэлд циклотроны ажиллах зарчмыг дараах байдлаар тайлбарлав: "Энэ төхөөрөмжид цэнэглэгдсэн бөөм нь тэнхлэгт хөдөлж байна. спираль хэлбэрийн соронзон орон нь хувьсах цахилгаан орны нөлөөгөөр тасралтгүй хурдасдаг. Үүний ачаар циклотроны тоосонцортой 10-20 сая электрон вольтын энергитэй харилцах боломжтой"). Гэхдээ энэ аргыг ашиглан 20 МэВ-ийн босгыг давж чадахгүй нь тодорхой болсон.

Циклотрон дахь соронзон орон нь циклээр өөрчлөгдөж, цэнэглэгдсэн хэсгүүдийг хурдасгадаг. Гэхдээ хурдатгалын явцад бөөмсийн масс нэмэгддэг (SRT - харьцангуйн тусгай онолын дагуу ийм байх ёстой). Энэ нь үйл явцыг тасалдуулахад хүргэдэг - тодорхой тооны эргэлтийн дараа соронзон орон нь хурдасгахын оронд бөөмсийг удаашруулж эхэлдэг.

Векслер цаг хугацааны явцад циклотрон дахь соронзон орныг аажмаар нэмэгдүүлж, соронзыг ээлжит гүйдлээр тэжээхийг санал болгож байна. Дараа нь тойрог доторх бөөмсийн эргэлтийн давтамж дунджаар автоматаар дизенд хэрэглэсэн цахилгаан талбайн давтамжтай тэнцүү байх болно (замыг нугалж, бөөмсийг хурдасгадаг хос соронзон систем). соронзон орон).

Дээшний ангархайгаар дамжин өнгөрөх бүрт бөөмсүүд массын өөр өөр өсөлтийг хүлээн авдаг (мөн үүний дагуу тэдгээр нь соронзон орон тэднийг эргүүлэх радиусын өөр өсөлтийг хүлээн авдаг) ба тэдгээрийн хоорондох талбайн хүчдэлээс хамаарна. тухайн бөөмийн хурдатгалын агшинд. Бүх бөөмсийн дотроос тэнцвэрийн ("азтай") бөөмсийг ялгаж болно. Эдгээр хэсгүүдийн хувьд тойрог замын тогтмол байдлыг автоматаар хадгалах механизм нь ялангуяа энгийн байдаг.

“Азтай” тоосонцор нь дээлийн цоорхойг дайран өнгөрөх бүрдээ масс нь нэмэгдэж, тойргийн радиус нэмэгддэг. Энэ нь нэг эргэлтийн үед соронзон орны өсөлтөөс үүдэлтэй радиусын бууралтыг нарийн нөхдөг. Иймээс "азтай" (тэнцвэрт) бөөмсийг соронзон орон ихсэх тусам резонансын хурдасгах боломжтой.

Бараг бүх бусад бөөмс ижил чадвартай байдаг нь зөвхөн хурдатгал нь удаан үргэлжилдэг. Хурдатгалын явцад бүх бөөмс тэнцвэрт хэсгүүдийн тойрог замын радиусын эргэн тойронд хэлбэлзлийг мэдрэх болно. Дунджаар бөөмсийн энерги нь тэнцвэрт хэсгүүдийн энергитэй тэнцүү байх болно. Тиймээс бараг бүх бөөмс резонансын хурдатгалд оролцдог.

Хэрэв хурдасгуур (циклотрон) дахь соронзон орныг аажмаар нэмэгдүүлэхийн оронд соронзыг хувьсах гүйдлээр тэжээхийн оронд дизенд хэрэглэсэн хувьсах цахилгаан орны хугацааг нэмэгдүүлбэл "автофазын" горим бий болно.

"Автомат фаз болон резонансын хурдатгал үүсэхийн тулд соронзон орон эсвэл цахилгаан үеийг цаг хугацаанд нь өөрчлөх шаардлагатай юм шиг санагдаж магадгүй юм. Үнэндээ энэ нь тийм биш юм. Магадгүй үзэл баримтлалын хувьд хамгийн энгийн (гэхдээ үүнээс хол байна). практик хэрэгжүүлэхэд хялбар) бусад аргуудаас өмнө зохиогчийн тогтоосон хурдатгалын аргыг цаг хугацааны тогтмол соронзон орон, тогтмол давтамжтайгаар хэрэгжүүлж болно."

1955 онд Векслер хурдасгуурын тухай товхимол бичихдээ зохиогчийн хэлсэнчлэн энэ зарчим нь богино долгионы хүчирхэг эх үүсвэрийг шаарддаг хурдасгуур - микротрон - хурдасгуурын үндэс суурийг тавьсан юм. Векслерийн хэлснээр микротрон "одоохондоо өргөн тархаагүй байна (1955). Гэсэн хэдий ч 4 МэВ хүртэлх энергитэй хэд хэдэн электрон хурдасгуурууд хэдэн жилийн турш ажиллаж байна."

Векслер бол физикийн гайхалтай сурталчлагч байсан боловч харамсалтай нь завгүй хуваарийн улмаас алдартай нийтлэлүүд бараг нийтлээгүй.

Автофазын зарчим нь тогтвортой фазын мужтай байх боломжтойг харуулсан бөгөөд иймээс резонансын хурдатгалын мужаас гарахаас айхгүйгээр хурдатгалын талбайн давтамжийг өөрчлөх боломжтой юм. Та зүгээр л зөв хурдатгалын үе шатыг сонгох хэрэгтэй. Талбайн давтамжийг өөрчилснөөр бөөмийн массын өөрчлөлтийг хялбархан нөхөх боломжтой болсон. Түүгээр ч зогсохгүй давтамжийг өөрчилснөөр циклотроны хурдацтай эргэлддэг спираль тойрог руу ойртож, соронзон орны хүч нь бөөмсийг өгөгдсөн тойрог замд байлгахад хангалттай болтол бөөмсийг хурдасгах боломжийг олгосон.

Цахилгаан соронзон орны давтамж өөрчлөгддөг автомат фазын хурдасгуурыг синхроциклотрон буюу фазотрон гэж нэрлэдэг.

Синхрофазотрон нь автомат фазын хоёр зарчмыг хослуулан ашигладаг. Тэдний эхнийх нь аль хэдийн дурдсан фазотроны зүрхэнд оршдог - энэ нь цахилгаан соронзон орны давтамжийн өөрчлөлт юм. Хоёрдахь зарчмыг синхротронуудад ашигладаг - энд соронзон орны хүч өөрчлөгддөг.

Автофазыг нээснээс хойш эрдэмтэд, инженерүүд олон тэрбум электрон вольт хурдасгагчийг зохион бүтээж эхэлсэн. Манай улсад эдгээрийн эхнийх нь протоны хурдасгуур буюу Дубна дахь 10 тэрбум электрон вольтын синхрофазотрон байв.

Энэхүү том хурдасгуурын загвар нь 1949 онд В.И.Векслер, С.И.Вавилов нарын санаачилгаар эхэлсэн бөгөөд 1957 онд ашиглалтад орсон. Хоёр дахь том хурдасгуурыг Серпуховын ойролцоох Протвино хотод 70 ГеВ эрчим хүчээр барьсан. Зөвхөн ЗХУ-ын судлаачид төдийгүй бусад орны физикчид ч үүн дээр ажиллаж байна.

Гэвч хоёр аварга том "тэрбум долларын" хурдасгагчийг хөөргөхөөс нэлээд өмнө Векслерийн удирдлаган дор Шинжлэх ухааны академийн Физикийн хүрээлэнд (FIAN) харьцангуй тоосонцор хурдасгагчийг бүтээжээ. 1947 онд 30 МэВ хүртэл энерги бүхий электрон хурдасгуурыг эхлүүлсэн бөгөөд энэ нь илүү том электрон хурдасгуур - 250 МэВ энергитэй синхротроны загвар болж байв. Синхротрон нь 1949 онд анх худалдаанд гарсан байна. Эдгээр хурдасгууруудыг ашиглан ЗХУ-ын ШУА-ийн Физикийн хүрээлэнгийн судлаачид мезон физик, атомын цөмийн талаар нэгдүгээр зэрэглэлийн ажил хийжээ.

Дубна синхрофазотроныг ашиглалтад оруулсны дараа өндөр эрчим хүчний хурдасгуур барихад хурдацтай ахиц дэвшил гарсан. ЗХУ болон бусад орнуудад олон тооны хурдасгуурууд баригдаж ашиглалтад орсон. Үүнд Серпухов дахь 70 ГэВ хурдасгуур, Батавиа (АНУ) 50 ГэВ, Женев (Швейцарь) дахь 35 ГеВ, Калифорнид (АНУ) 35 ГэВ хурдасгуур орно. Одоогийн байдлаар физикчид хэд хэдэн тераэлектрон-вольт (тераэлектрон-вольт - 1012 эВ) хурдасгуур бий болгох зорилт тавьж байна.

1944 онд "autophasing" гэсэн нэр томъёо гарч ирэв. Векслер 37 настай байсан. Векслер шинжлэх ухааны ажлын авьяаслаг зохион байгуулагч, шинжлэх ухааны сургуулийн тэргүүн болжээ.

Автофазын арга нь боловсорч гүйцсэн жимс шиг түүнийг устгаж, эзэмшүүлэх эрдэмтэн-үзэгчийг хүлээж байв. Жилийн дараа Векслерээс үл хамааран автомат фазын зарчмыг Америкийн алдарт эрдэмтэн Макмилан нээсэн. Тэрээр Зөвлөлтийн эрдэмтдийн тэргүүлэх чиглэлийг хүлээн зөвшөөрсөн. Макмиллан Векслертэй нэг бус удаа уулзсан. Тэд маш найрсаг байсан бөгөөд хоёр гайхамшигтай эрдэмтний нөхөрлөл Векслерийг нас барах хүртэл юугаар ч дарагдсангүй.

Сүүлийн жилүүдэд бүтээгдсэн хурдасгуурууд нь Wechsler-ийн автомат фазын зарчимд үндэслэсэн боловч мэдээж эхний үеийн машинуудтай харьцуулахад мэдэгдэхүйц сайжирсан.

Автофазаас гадна Векслер бөөмийн хурдатгалын өөр санаануудыг гаргаж ирсэн нь маш үр дүнтэй болсон. Векслерийн эдгээр санаа ЗХУ болон бусад орнуудад өргөн тархсан.

1958 оны 3-р сард ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн жил бүр уламжлал болгон зохион байгуулдаг хурал Кропоткинская гудамжинд байрлах Эрдэмтдийн ордонд болов. Векслер хурдатгалын шинэ зарчмын санааг тодорхойлсон бөгөөд түүнийг "зохицуулалт" гэж нэрлэсэн. Энэ нь зөвхөн бие даасан тоосонцор төдийгүй олон тооны хэсгүүдээс бүрдэх плазмын өтгөрөлтийг хурдасгах боломжийг олгодог. 1958 онд Вечслерийн болгоомжтой хэлснээр хурдатгалын "зохицуулалт" арга нь бөөмсийг мянган тэрбум электрон вольт ба түүнээс дээш энерги хүртэл хурдасгах боломжийн талаар бодох боломжийг олгодог.

1962 онд Векслер өндөр энергийн физикийн олон улсын бага хуралд оролцохоор эрдэмтдийн төлөөлөгчдийг тэргүүлэн Женев рүү нисэв. Зөвлөлтийн төлөөлөгчдийн дөчин гишүүдийн дунд А.И.Алиханов, Н.Н.Боголюбов, Д.И.Блохинцев, И.Я.Померанчук, М.А.Марков зэрэг нэрт физикчид байв. Төлөөлөгчдийн олонхи нь хурдасгуурын мэргэжилтнүүд, Векслерийн оюутнууд байв.

Владимир Иосифович Векслер нь Олон улсын онолын болон хэрэглээний физикийн холбооны өндөр энергийн физикийн комиссын даргаар хэдэн жил ажилласан.

1963 оны 10-р сарын 25-нд Векслер болон түүний америк мэргэжил нэгт Калифорнийн Лоуренсийн их сургуулийн цацрагийн лабораторийн захирал Эдвин Макмиллан нар Америкийн атомын энх тайвны төлөөх шагналыг хүртэв.

Векслер Дубна дахь Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн Өндөр энергийн лабораторийн байнгын захирал байсан. Одоо түүний нэрэмжит гудамж Векслерийн энэ хотод байсныг сануулж байна.

Векслерийн судалгааны ажил олон жилийн турш Дубнад төвлөрсөн. Тэрээр Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгийн ажлыг П.Н.Лебедевын нэрэмжит Физикийн хүрээлэнгийн ажилтай хослуулж, залуу насандаа эрдэм шинжилгээний ажилтнаар ажлын гараагаа эхэлж, Москвагийн Улсын Их Сургуулийн профессороор тэнхимийг удирдаж байжээ.

1963 онд Векслер ЗХУ-ын Шинжлэх ухааны академийн Цөмийн физикийн тэнхимийн академич-нарийн бичгийн даргаар сонгогдож, энэ чухал албан тушаалыг байнга хашиж байв.

В.И.Векслерийн шинжлэх ухааны ололт амжилтыг өндрөөр үнэлж, түүнийг Төрийн нэгдүгээр зэргийн шагнал, Лениний шагналаар шагнасан (1959). Эрдэмтний шинжлэх ухаан, сурган хүмүүжүүлэх, зохион байгуулалт, нийгмийн идэвх зүтгэл нь Лениний гурван одон, Хөдөлмөрийн гавьяаны улаан тугийн одон, ЗХУ-ын медалиар шагнагджээ.

Владимир Иосифович Векслер 1966 оны 9-р сарын 20-нд хоёр дахь зүрхний шигдээсээр гэнэт нас барав. Тэр дөнгөж 59 настай байсан. Амьдралд тэр үргэлж наснаасаа залуу харагддаг, эрч хүчтэй, идэвхтэй, уйгагүй байв.