Synchrophasotron - was ist es: Definition, Prinzip der Operation, Anwendung

Die Technologie in der UdSSR entwickelte sich schnell. Was ist nur der Start des ersten künstlichen Satelliten der Erde, den die ganze Welt beobachtete? Nur wenige Menschen wissen, dass im selben Jahr 1957 in der UdSSR das Synchrophasotron verdient wurde (das heißt, es wurde nicht nur fertiggestellt und in Betrieb genommen, nämlich gestartet). Dieses Wort bezeichnet eine Installation zur Verteilung von Elementarteilchen. Praktisch jeder hat heute vom Large Hadron Collider gehört - es ist eine neuere und verbesserte Version des in diesem Artikel beschriebenen Gerätes.

Was ist ein Synchrophasotron? Wofür ist es?

Diese Installation ist eine großeBeschleuniger von Elementarteilchen (Protonen), der es uns ermöglicht, den Mikrokosmos und die Wechselwirkung dieser Teilchen untereinander zu erforschen. Die Methode des Studiums ist sehr einfach: Zerlege die Protonen in kleine Teile und sieh, was drin ist. Alles klingt einfach, aber das Brechen eines Protons ist eine extrem schwierige Aufgabe, deren Lösung die Konstruktion einer solch riesigen Struktur erfordert. Hier werden die Teilchen in einem speziellen Tunnel auf enorme Geschwindigkeiten beschleunigt und dann auf das Ziel gerichtet. Nachdem sie getroffen wurden, fliegen sie in kleine Stücke. Der nächste "Kollege" des Synchrophasotrons, der Large Hadron Collider, verhält sich ungefähr gleich, nur dort werden die Teilchen in entgegengesetzte Richtungen beschleunigt und treffen nicht gegen ein stehendes Ziel, sondern kollidieren miteinander.

Jetzt verstehst du ein bisschen was es ist -Synchrophasotron. Es wurde angenommen, dass die Installation einen wissenschaftlichen Durchbruch auf dem Gebiet der Mikrokosmosforschung bringen würde. Dies wird wiederum neue Elemente und Wege eröffnen, um billige Energiequellen zu erhalten. Idealerweise wollten sie Elemente entdecken, die angereichertes Uran in Effizienz übertreffen und somit weniger schädlich und leichter zu entsorgen sind.

Militärische Anwendungen

Es sollte beachtet werden, dass diese Installation erstellt wurdefür die Umsetzung eines wissenschaftlichen und technischen Durchbruch, aber seine Ziele waren nicht nur friedlich. Der wissenschaftlich-technische Durchbruch ist in vieler Hinsicht auf das Wettrüsten zurückzuführen. Synchrophasotron wurde unter der Marke "Top Secret" erstellt, und seine Entwicklung und Konstruktion wurden im Rahmen der Schaffung der Atombombe durchgeführt. Es wurde angenommen, dass das Gerät eine perfekte Theorie der nuklearen Kräfte schaffen würde, aber alles war nicht so einfach. Auch heute fehlt diese Theorie, obwohl der technologische Fortschritt weit vorangeschritten ist.

Was ist Synchrophasotron in einfachen Worten?

Wenn Sie verallgemeinern und in klarer Sprache sprechen? Ein Synchrophasotron ist eine Installation, bei der Protonen auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden können. Es besteht aus einer Schlaufe mit Vakuum und starken Elektromagneten, die verhindern, dass sich die Protonen chaotisch bewegen. Wenn die Protonen ihre maximale Geschwindigkeit erreichen, wird ihr Fluss auf ein spezielles Ziel gerichtet. Gegen diesen Schlag fliegen die Protonen in kleine Stücke. In einer speziellen Blasenkammer können Wissenschaftler Spuren fliegender Fragmente erkennen und auf diesen Spuren die Natur der Partikel selbst analysieren.

Die Blasenkammer ist etwas veraltetVorrichtung zur Fixierung von Protonenspuren. Heute werden in solchen Anlagen genauere Radarsysteme verwendet, die mehr Informationen über die Bewegung von Protonenfragmenten liefern.

Trotz des einfachen Prinzips des Synchrophasotrons selbstDiese Installation ist hochtechnologisch, und ihre Schaffung ist nur mit einem ausreichenden Niveau der technischen und wissenschaftlichen Entwicklung möglich, das natürlich die UdSSR besaß. Wenn wir eine Analogie geben, dann ist ein gewöhnliches Mikroskop das Gerät, dessen Zweck mit dem Zweck des Synchrophasotrons übereinstimmt. Beide Geräte erlauben es Ihnen, den Mikrokosmos zu erforschen, nur der letztere erlaubt es Ihnen, "tiefer zu graben" und hat eine etwas einzigartige Untersuchungsmethode.

Im Detail

Oben wurde der Betrieb der Vorrichtung in einfachen Begriffen beschrieben. Natürlich ist das Prinzip des Synchrophasotrons komplexer. Der Punkt ist, dass, um Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen, es notwendig ist, eine Potentialdifferenz von Hunderten von Milliarden Volt bereitzustellen. Dies ist selbst im gegenwärtigen Stadium der Technologieentwicklung unmöglich, ganz zu schweigen von der vorherigen.

Daher wurde beschlossen, Partikel zu dispergierenallmählich und fahren sie für eine lange Zeit herum. Auf jedem Kreis waren die Protonen erregt. Als Folge von Millionen von Revolutionen war es möglich, die erforderliche Geschwindigkeit zu erreichen, wonach sie zum Ziel geschickt wurden.

Dies ist das Prinzip des Synchrophasotrons. Zuerst bewegten sich die Partikel langsam den Tunnel entlang. In jeder Runde fielen sie auf die sogenannten Beschleunigungsintervalle, wo sie eine zusätzliche Ladung Energie erhielten und schneller wurden. Diese Beschleunigungsabschnitte sind Kondensatoren, deren Frequenz der Spannung gleich der Frequenz der Protonenübertragung entlang des Rings ist. Das heißt, die Teilchen trafen mit einer negativen Ladung auf den Beschleunigungsabschnitt, wobei die Spannung an diesem Punkt stark anstieg, was ihnen Geschwindigkeit gab. Wenn die Teilchen mit einer positiven Ladung auf den Beschleunigungsbereich treffen, verlangsamt sich ihre Bewegung. Und das ist eine positive Eigenschaft, denn wegen ihr bewegte sich der ganze Haufen Protonen mit der gleichen Geschwindigkeit.

Und so wurde es millionenfach wiederholt, und wenn die Teilchensie erwarben die erforderliche Geschwindigkeit, sie wurden zu einem speziellen Ziel geschickt, über das sie gebrochen wurden. Nach einer Gruppe von Wissenschaftlern untersuchten die Ergebnisse einer Kollision von Partikeln. So funktionierte das Synchrophasotron.

Die Rolle von Magneten

Es ist bekannt, dass in dieser riesigen Maschine auf BeschleunigungPartikel, starke Elektromagnete wurden ebenfalls verwendet. Man glaubt fälschlicherweise, dass sie dazu benutzt wurden, Protonen zu zerstreuen, aber das ist nicht so. Partikel wurden durch spezielle Kondensatoren (Beschleunigungsabschnitte) beschleunigt, und die Magnete hielten die Protonen nur in einer genau definierten Flugbahn. Ohne sie wäre die sequentielle Bewegung eines Strahls von Elementarteilchen unmöglich. Und die hohe Leistung von Elektromagneten erklärt sich durch die große Masse von Protonen mit hoher Geschwindigkeit.

Mit welchen Problemen hatten die Wissenschaftler zu kämpfen?

Eines der Hauptprobleme bei der ErstellungInstallation war genau in der Verbreitung von Partikeln. Natürlich konnten sie in jeder Runde beschleunigt werden, aber mit Beschleunigung wurde ihre Masse höher. Bei einer Geschwindigkeit der Bewegung nahe der Lichtgeschwindigkeit (wie wir wissen, kann sich nichts schneller bewegen als die Lichtgeschwindigkeit), wurde ihre Masse groß, was es schwierig machte, sie in einer kreisförmigen Umlaufbahn zu halten. Aus dem Schulprogramm wissen wir, dass der Bewegungsradius von Elementen in einem Magnetfeld umgekehrt proportional zu ihrer Masse ist, so dass es mit zunehmender Protonenmasse notwendig war, den Radius zu erhöhen und große starke Magnete zu verwenden. Solche Gesetze der Physik begrenzen die Möglichkeiten für die Forschung stark. Sie können übrigens auch erklären, warum das Synchrophasotron so riesig war. Je größer der Tunnel ist, desto größer können die Magnete eingestellt werden, um ein starkes Magnetfeld zu erzeugen, um die gewünschte Richtung der Protonenbewegung zu halten.

Das zweite Problem ist der Energieverlust während der Bewegung. Partikel, wenn sie kreisen, strahlen Energie aus (verlieren sie). Folglich verdampft ein Teil der Energie, wenn sie sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, und je höher die Geschwindigkeit der Bewegung ist, desto höher ist der Verlust. Früher oder später kommt der Moment, in dem die Werte der abgestrahlten und empfangenen Energie verglichen werden, was eine weitere Beschleunigung der Teilchen unmöglich macht. Folglich besteht Bedarf an großen Kapazitäten.

Wir können sagen, dass wir jetzt genauer verstehen, dass dies ein Synchrophasotron ist. Aber was genau haben die Wissenschaftler bei den Tests erreicht?

Welche Forschung wurde durchgeführt?

Natürlich hat diese Installation nicht funktioniertohne eine Spur. Und obwohl sie ernstere Ergebnisse von ihr erwarteten, erwiesen sich einige Studien als äußerst nützlich. Insbesondere Wissenschaftler untersuchten die Eigenschaften von beschleunigten Deuteronen, Wechselwirkungen von Schwerionen mit Targets, entwickelten eine effizientere Technologie für das Recycling von verbrauchtem Uran-238. Und obwohl diese Ergebnisse für den Durchschnittsmenschen wenig aussagen, kann ihre Bedeutung im wissenschaftlichen Bereich nicht überschätzt werden.

Ergebnisse anwenden

Die Ergebnisse des SynchrophasotronsTests werden heute noch verwendet. Insbesondere werden sie beim Bau von Kernkraftwerken verwendet, bei der Schaffung von Weltraumraketen, Robotik und hochentwickelter Ausrüstung. Zweifellos ist der Beitrag zum wissenschaftlichen und technischen Fortschritt dieses Projekts ziemlich groß. Einige Ergebnisse werden auch im militärischen Bereich angewendet. Und obwohl es den Wissenschaftlern nicht gelungen ist, neue Elemente zu entdecken, mit denen neue Atombomben geschaffen werden könnten, weiß niemand, ob es wahr ist oder nicht. Es ist möglich, dass die Bevölkerung einige der Ergebnisse versteckt, weil es sich lohnt zu bedenken, dass dieses Projekt unter dem Stempel "Top Secret" umgesetzt wurde.

Fazit

Jetzt verstehen Sie, dass dies ein Synchrophasotron ist, undWelche Rolle spielt sie für den wissenschaftlichen und technischen Fortschritt der UdSSR? Auch heute werden solche Anlagen in vielen Ländern aktiv eingesetzt, aber es gibt bereits fortgeschrittenere Versionen - Nuclotrons. Der Large Hadron Collider ist vielleicht die beste Umsetzung der heutigen Synchrophason-Idee. Die Anwendung dieses Aufbaus ermöglicht Wissenschaftlern, den Mikrokosmos genauer zu erkennen, indem sie zwei Strahlen von Protonen kollidieren, die sich mit enormen Geschwindigkeiten bewegen.

Wie für den aktuellen Zustand des sowjetischen Synchrotron, wurde sie in einen Elektronenbeschleuniger umgewandelt. Jetzt arbeitet er bei FIAN.