іювання структура об'єкта стає видимою, якщо довжина хвилі де Бройля порівнянна або менше розміру (радіуса) об'єкта R, т. е. при? lt; R. При використанні як зондирующих частинок електронів всередину ядра можна заглянути, якщо енергія електрона буде перевищувати 100 МеВ. Для спостереження структури нуклона енергія електрона повинна вже обчислюватися гігаелектронвольт (1 ГеВ=109 еВ). Сучасні прискорювачі дозволяють прискорювати частинки до енергії декількох ТеВ (1 ТеВ=1012 еВ). Для порівняння зазначимо, що кінетична енергія летить москіта приблизно 1 ТеВ.
Народження нових частинок відбувається в результаті перетворення кінетичних енергій взаємодіючих (зіштовхуються) частинок. Чим більше маса частинки, яку необхідно одержати в зіткненні, тим більше повинна бути енергія зіштовхуються частинок.
В принципі прискорювач дозволяє сформувати пучок пробних частинок з необхідними для експерименту характеристиками (енергією, потоком або інтенсивністю, просторовими розмірами і т. д.). Для ряду експериментів необхідний пучок, так званих, поляризованих часток, тобто. Е. Частинок, спини яких спрямовані в одну сторону (вибудовування спинив досягається пропусканням пучка частинок через сильне магнітне поле). У сучасних прискорювачах, призначених для вивчення елементарних частинок, можуть прискорюватися античастинки (позитрони, антипротони) і для багаторазового зростання ефективності використання енергії часток їх пучки в ряді установок (коллайдерах) після завершення прискорювального циклу стикаються (зустрічні пучки).
Прискорювачі розрізняються типом прискорюваних частинок, характеристиками пучка (енергією, інтенсивністю та ін.), а також конструкцією. Найбільш поширені прискорювачі електронів і протонів, оскільки пучки цих часток найпростіше приготувати. Є прискорювачі важчих частинок - дейтронів (ядер дейтерію 2H),? -частинок (4He), а також іонів інших ядер, у тому числі і важких, таких як свинець. Сучасні прискорювачі високої енергії оснащуються системами генерації пучків вторинних частинок. В якості останніх можуть бути півонії, мюони, нейтрино та ін. За допомогою пучків вторинних часток (зокрема, нейтрино і антинейтрино) виконані багато важливих експерименти.
Рис. 37 - Прискорювач і його місце в експерименті
У прискорювачах збільшення енергії заряджених частинок відбувається під дією електричного поля, спрямованого уздовж імпульсу частинки. Будь прискорювач конструктивно складається з трьох частин (див. Малюнок) - системи, де виготовляються прискорювані частинки (інжектор), прискорювальної системи, де нізкоенергічние частинки від інжектора (зазвичай сформовані у вигляді локалізованих в просторі згустків) збільшують енергію до проектної, та системи транспортування ( виводу) пучка до експериментальній установці.
Умовно, з точки зору траєкторії, по якій частинки рухаються в процесі прискорення, прискорювачі можна розбити на два класи - лінійні (і прямої дії) і циклічні. Як випливає з самих назв, в лінійних прискорювачах частинки в процесі прискорення рухаються прямолінійно, а в циклічних - або по одній і тій же замкнутої траєкторії, багаторазово проходячи одні й ті ж прискорюють проміжки (синхротрони), або по траєкторії, що нагадує розкручується спіраль (циклотрони , мікротронів).
2. Прискорювачі
.1 Високовольтні прискорювачі
Високовольтний прискорювач - пристрій для прискорення заряджених частинок електричним полем, постійним протягом усього часу прискорення частинок. Основні елементи високовольтних ускорітелей- джерело заряджених частинок, прискорювальна система і високовольтний генератор (рис. 1). Напруга і, що отримується від високовольтного генератора 1, подається на електроди прискорюючої системи 3 і створює всередині неї електричне поле. Заряджені частинки з джерела 2 прискорюються цим полем до енергії?=EnuеВ, де пе - заряд ускоряемой частинки (е - елементарний електричний заряд; і виражено в В). Використовуючи перезарядку частинок, можна при тому ж і отримати частки з енергією, у кілька разів перевищує енергію в звичайних В. у. (див. Перезарядний прискорювач).
Рис. 38 - Схема високовольтного прискорювача (лінія зі стрілкою зображує траєкторію частинки)
Основна перевага високовольтного прискорювача в порівнянні з іншими типами прискорювачів - можливість отримання пучків заряджених частинок з високою стабільністю енергії і малим розкидом по енергії частинок, прискорених в постійному в часі і однорідному електричному полі, а також можливість створення установок з великою потужністю і високою ккд. За допомогою високовольтного прискорювача може бути отримана відносна нестабільність енергії ~ 10-4, а у окремих високовольтних прискорювачів ~ 10-5-10-6. Завдяки цьому високовольтні прискорювачі знайшли широке засто...
