Синхро-циклотрон (ЦЕРН)
Синхро -циклотрон , или синхроциклотрон ( СК ), построенный в 1957 году, был . первым ускорителем ЦЕРН Он располагался по окружности и обеспечивал первые эксперименты ЦЕРН по физике элементарных частиц и ядерной физике . Он ускорял частицы до энергий до 600 МэВ . Фундамент ЦЕРН был заложен на месте Синхроциклотрона первым генеральным директором ЦЕРН Феликсом Блохом . [1] После необычайно долгой службы в 33 года КА был выведен из эксплуатации в 1990 году. Сегодня он принимает посетителей как выставочная площадка ЦЕРН.
Фон
[ редактировать ]Синхроциклотрон в 1945 году . (как общая идея) был изобретен Эдвином Макмилланом Его основная цель — ускорение заряженных частиц, таких как протоны и дейтроны . Машина состоит из двух полых металлических электродов D-образной формы (называемых «ди») с зазором между ними, подключенных к радиочастотному (РЧ) источнику переменного напряжения . Эти ди располагаются на плоскости таким образом, чтобы их отверстия на плоских сторонах смотрели друг на друга. Частицы внутри синкроциклотрона могут ускоряться от одной точки к другой за счет силы, создаваемой электрическим полем между частицами. Частицы, ускоренные между собой этим методом, вращаются магнитным полем, создаваемым двумя большими магнитами, расположенными снизу и сверху конструкции. Машина продолжает ускорять частицы, изменяя направление электрического поля, пока они не достигнут максимального радиуса, а затем извлекает их через лучевую трубку и отправляет к цели или другой машине. На протяжении всего процесса частота снижается для компенсации релятивистское увеличение массы за счет приближения скорости частиц к скорости света .
История
[ редактировать ]встреча ЮНЕСКО по поводу новой европейской организации по ядерным исследованиям В конце 1951 года в Париже состоялась . На совещании синхроциклотрон был предложен как идеальное решение для использования ускорителя средней энергии до тех пор, пока не будет построен более мощный ускоритель. Позже, в мае 1952 года, на первом заседании совета предложенной организации Корнелис Баккер был назначен директором группы по изучению синхро-циклотрона. [2] Через месяц в отчете под названием «Предварительная программа исследовательской группы синхро-циклотрона» группа решила, что им понадобится конструкция, которая могла бы генерировать протоны с энергией 600 МэВ. Первоначальная цель группы заявлена как определение объема предстоящей работы, а также изучение и/или разработка необходимых элементов. состоялось первое заседание исследовательской группы КС в Копенгагене После предварительных исследований в середине июня . Решения, принятые на встрече, включали несколько поездок, чтобы увидеть аналогичные машины по всему миру, установление контактов для поиска подходящих компаний, которые могут изготовить необходимые детали, и подготовку базовых чертежей машины. После второй встречи в Амстердаме в августе 1 октября 1952 года был подготовлен отчет о ходе работы, который должен был быть представлен на заседании Европейского совета по ядерным исследованиям , которое должно было состояться в Амстердаме в октябре. Согласно отчету, группа намеревалась завершить свою работу через год и представить полный отчет Европейскому совету по ядерным исследованиям. К отчету был приложен эскизный проект СК, в котором говорилось, что работа группы продвигается «удовлетворительно» и они сотрудничают «адекватно». [2]
В 1953 году, после года исследований, встреч и отчетов, началась разработка синхроциклотрона . Строительство машины началось в 1954 году на площадке в Мейрене с использованием запчастей со всей Западной Европы. В конце 1955 года Вольфганг Гентнер стал директором Исследовательской группы синхро-циклотрона, а бывший директор Корнелис Баккер стал генеральным директором ЦЕРН. [3] Исследовательскую программу синхроциклотрона начали планировать так, чтобы можно было начать эксперименты как можно скорее. [4] КА был готов выпустить свой первый пучок в августе 1957 года, практически в назначенный срок. В пресс-релизе ЦЕРН от 16 августа 1957 года говорилось, что КА, как третий по величине ускоритель такого типа в мире, начал работать на полную мощность. [5] синхроциклотрон внес свой первый важный вклад в ядерную физику, открыв редкий электронный распад пионной В конце 1958 года частицы. Это открытие очень помогло теоретикам, доказав, что этот распад действительно имеет место. [6] В 1961 году синхроциклотрон использовался в среднем 135 часов в неделю; он работал непрерывно каждый день недели, кроме понедельника, который был зарезервирован для технического обслуживания. Синхроциклотрон ускорял струю протонов света 54 раза в секунду до скорости примерно 240 000 километров в секунду (80% процентов скорости ) . [7]
В мае 1960 года в Вене были опубликованы планы сепаратора изотопов . Этот сепаратор изотопов был построен Группой ядерной химии (NCG) ЦЕРН и использовался для измерения скорости производства радионуклидов , производимых в синхроциклотроне. Высокие темпы производства, наблюдавшиеся во время этих измерений, доказали, что КА был идеальной машиной для экспериментов по оперативному производству редких изотопов . [8] В апреле 1963 года группа физиков встретилась в ЦЕРН, чтобы обсудить проект сепаратора изотопов . В конце 1964 года официальное предложение по проекту было представлено и принято генеральным директором ЦЕРН. [9] В том же году Синхроциклотрон начал концентрироваться только на ядерной физике , оставив физику элементарных частиц более мощному ускорителю, построенному в 1959 году, Протонному синхротрону . В мае 1966 года синхроциклотрон был остановлен для проведения серьезных модификаций. До середины июля мощность СЦ и сопутствующих объектов была улучшена. Также был построен новый туннель для внешнего пучка протонов в новый подземный зал нового сепаратора изотопов. [10] В 1967 году компания начала поставлять лучи для специализированной установки по производству радиоактивных ионных пучков под названием ISOLDE , которая до сих пор проводит исследования в диапазоне от чистой ядерной физики до астрофизики и медицинской физики .
В 1969 г. началась подготовка к увеличению интенсивности пучка и повышению эффективности вывода пучка КА. Он был закрыт в июне 1973 года для проведения модификаций. В январе 1975 года сильно усовершенствованная машина снова начала работать над физическими исследованиями под новым названием SC2. [11] В 1990 году ИЗОЛДЭ перевели в Протонный синхротронный ускоритель , а КА окончательно закрылся после 33 лет службы. [12]
Преобразован в точку для посетителей ЦЕРН.
[ редактировать ]СЦ и его здание - зал СЦ, служивший хранилищем с момента закрытия в 1990 году, были реконструированы в 2012-2013 годах. [13] станет выставочной площадкой для посетителей, открытие состоится в сентябре 2013 года. [14] Выставка включает в себя мультимедийное шоу о рождении ЦЕРН и Синхроциклотрона. Используя технологию проекционного картографирования , он отображает модели ускоряющихся частиц на КА и демонстрирует их части. физики SC и пионеры ЦЕРН Джузеппе и Мария Фидекаро . В шоу представлены [15] Некоторые предметы и инструменты, которые использовались во время запуска Синхроциклотрона, также находятся в зале, чтобы посетители могли их увидеть. [16]
Деятельность
[ редактировать ]Ниже приведен список некоторых физических мероприятий, выполненных в SC. [17] [18] [19]
- Наблюдение электронного распада пиона
- Измерение мюона аномального магнитного момента
- Наблюдение бета-распада пиона
- Измерение позитрона спиральности по распаду мюона
- Захват мюона в водороде
- Мюонный канал
- Мюонное и пионное рентгеновское излучение
- пионов Рассеяние
- нуклонов Рассеяние
- Мюонный спиновый резонанс для работы в твердом теле : Металлы, полупроводники , полимеры.
- Радиоизотопы для медицины
- Ядерная спектроскопия
- Далеко нестабильные ядра и редкие моды распада
- Силовые функции и статистические аспекты бета-распада
- Атомная физика: рентгеновские лучи, оптические спектры франция .
- Имплантация для физики твердого тела приложений
- Исследование структуры ядра : распределение ядерных зарядов и магнитных моментов
- Электромагнитное взаимодействие мюона с ядром
- Пионные атомы: сильного взаимодействия эффект
- Двойная перезарядка пиона
- Производство и поглощение пионов
- Реакции расщепления , деления , фрагментации с образованием радиоактивных частиц.
- Исследования ядерных масс, форм ядер, экзотических распадов.
- Радиоактивное обнаружение оптической накачки : открытие шатания формы и сосуществования форм в области ртути
- Аппарат Раби для измерения спина и магнитного момента
- Лазерно -индуцированная оптическая накачка
- Коллинеарная лазерная спектроскопия
- Резонансно-ионизационная масс-спектроскопия
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Руббиа, Карло (1993). «Вступительное слово». Отчеты по физике . 225 (1–3): 12–25. Бибкод : 1993ФР...225...12Р . дои : 10.1016/0370-1573(93)90155-7 . ISSN 0370-1573 .
- ^ Перейти обратно: а б Отчеты отдела синхро-циклотронов , CERN-ARCH-Series, CERN , 1952 г. , получено 17 июля 2019 г.
- ^ Германн, Армин; Криге, Герхард Джон; Мерсиц, Ульрике; Пестре, Доминик; Вайс, Лаура (1990). История ЦЕРН, том II: Создание и управление лабораторией . Амстердам: Северная Голландия. п. 106. ИСБН 0444882073 . Проверено 13 августа 2019 г.
- ^ Подготовка к экспериментам с машиной SC (PDF) , ЦЕРН Комитет по научной политике , 11 ноября 1955 г. , дата обращения 18 июля 2019 г.
- ^ Синхроциклотрон ЦЕРН работает на полной энергии (пресс-релиз) (PDF) , ЦЕРН , 16 августа 1958 г. , получено 19 июля 2019 г.
- ^ Решающий эксперимент с синхроциклотроном ЦЕРН на энергию 600 МэВ (пресс-релиз) (PDF) , ЦЕРН , 11 сентября 1958 г. , получено 19 июля 2019 г.
- ^ Пресс-релиз (PDF) , ЦЕРН , 25 января 1962 г. , дата обращения 19 июля 2019 г.
- ^ «Публикован проект сепаратора изотопов» . График работы ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 8 июля 2019 г.
- ^ «ЦЕРН одобряет проект онлайн-сепаратора» . График работы ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 9 июля 2019 г.
- ^ «Синхроциклотрон отключается» . График работы ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 9 июля 2019 г.
- ^ "Архив Синхро-Циклотронного отдела АО" . Служба научной информации ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 30 июля 2019 г.
- ^ «Сихроциклотрон» . ЦЕРН . Проверено 10 октября 2014 г.
- ^ «Синхроциклотрон готовится к приему посетителей» .
- ^ «Наша Вселенная была твоей» . 21 октября 2013 г.
- ^ «Мария и Джузеппе: жизни, переплетенные с историей ЦЕРН» . ЦЕРН . 11 октября 2023 г. Проверено 2 ноября 2023 г.
- ^ «Синхроциклотрон» . Посетите ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 8 июля 2019 г.
- ^ «(Полный выпуск)» . Отчеты по физике . 225 (1–3): 1–191. Апрель 1993 года . Проверено 8 августа 2019 г.
- ^ «Последний месяц в ЦЕРНе» . ЦЕРН Курьер . 2 (9): 2 сентября 1962 г. Проверено 8 августа 2019 г.
- ^ Германн, Армин; Криге, Герхард Джон; Мерсиц, Ульрике; Пестре, Доминик; Вайс, Лаура (1990). История ЦЕРН, том II: Создание и управление лабораторией . Амстердам: Северная Голландия. п. 330. ИСБН 0444882073 . Проверено 13 августа 2019 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Мерсиц, Ульрике (1984). Строительство синхроциклотрона ЦЕРН (1952-1957) . Исследования по истории ЦЕРН. ЦЕРН . Проверено 30 июля 2019 г.
{{cite book}}:|website=игнорируется ( помогите ) - Синхроциклотрон от научного эксперимента до публичной выставки (видео)
- «(Полный выпуск)» . Отчеты по физике . 225 (1–3): 1–191. Апрель 1993 года . Проверено 8 августа 2019 г.
46 ° 13'58,7136 "N 6 ° 03'9,9468" E / 46,232976000 ° N 6,052763000 ° E
| Большой адронный коллайдер (БАК) | |
|---|---|
| Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP) | |
| Суперпротонный синхротрон (СПС) | |
| Протонный синхротрон (ПС) | |
| Линейные ускорители | |
| Другие ускорители | |
| ИЗОЛЬДЕ объект | |
| Неускорительные эксперименты | |
| Будущие проекты | |
| Похожие статьи |
|
