Синхроциклотрон (ЦЕРН) - Synchro-Cyclotron (CERN)

Эта статья о конкретной машине на ЦЕРН. Для общей концепции см. Синхроциклотрон.
Синхроциклотрон (СК)

В Синхро-циклотрон, или же Синхроциклотрон (SC), построенный в 1957 году, был ЦЕРН Первый ускоритель. Его окружность составляла 15,7 метра (52 фута). балки для первых экспериментов ЦЕРН в частица и ядерная физика. Он ускорял частицы до энергий до 600 МэВ. Первый камень в фундамент ЦЕРНа был заложен на месте синхроциклотрона. Генеральный директор ЦЕРН, Феликс Блох.[1] После удивительно долгих 33 лет эксплуатации SC был выведен из эксплуатации в 1990 году. В настоящее время он принимает посетителей как выставочную площадку в ЦЕРНе.

Фон

А Синхроциклотрон (как общая идея) была изобретена Эдвин Макмиллан в 1945 году. Его основная цель - ускорение заряженных частиц, таких как протоны и дейтроны. Станок состоит из двух полых металлических частей D-образной формы. электроды (называемые «ди») с промежутком между ними, подключенным к радиочастота (RF) переменный Напряжение источник. Эти фигурки размещаются на плоскости таким образом, чтобы их отверстия на плоских сторонах смотрели друг на друга. Частицы внутри синкроцилотрона могут ускоряться от одного диаметра к другому за счет силы, создаваемой электрическое поле между делами. Частицы, ускоренные между деформациями с помощью этого метода, вращаются за счет магнитное поле создается двумя большими магнитами, расположенными ниже и выше конструкции. Машина продолжает ускорять частицы, меняя направление электрического поля до тех пор, пока они не достигнут максимального радиуса, а затем извлекает их через лучевую трубку и отправляет их к цели или другой машине. На протяжении всего процесса частота уменьшается, чтобы компенсировать релятивистская масса увеличиваются из-за скорости приближения частиц к скорость света.

История

В конце 1951 г. состоялось совещание ЮНЕСКО о новом Европейский организация за ядерные исследования проходил в Париже. На встрече синхроциклотронная машина был предложен как идеальное решение для использования ускорителя средней энергии, пока не будет построен более мощный ускоритель. Позже, в мае 1952 года, на первом заседании совета предложенной организации, Корнелис Баккер был назначен директором Исследовательской группы синхроциклотронов.[2] Спустя месяц, в отчете под названием «Предварительная программа группы по изучению синхроциклотронов», группа решила, что им понадобится конструкция, которая могла бы обеспечивать протоны с энергией 600 МэВ. Первоначальная цель группы заключалась в указании объема работы, которая должна быть выполнена, а также в изучении и / или разработке необходимых элементов. После предварительных исследований первое собрание исследовательской группы SC было проведено в г. Копенгаген в середине июня. Решения, принятые на встрече, включали несколько поездок, чтобы увидеть похожие машины по всему миру, установление контактов для поиска подходящих компаний, которые могут изготовить необходимые детали, и подготовка основных чертежей машины. После второй встречи в Амстердаме в августе был подготовлен отчет о проделанной работе от 1 октября 1952 года для представления на встрече Европейский совет по ядерным исследованиям который должен был пройти в октябре в Амстердаме. Согласно отчету, группа намеревалась завершить свою работу через год и представить полный отчет Европейскому совету по ядерным исследованиям. К отчету был приложен эскизный чертеж SC, в котором говорилось, что работа группы продвигается «удовлетворительно» и они «адекватно» сотрудничают.[2]

Строительная площадка синхроциклотрона (ЦЕРН)

В 1953 году, после года исследований, встреч и отчетов, дизайн синхроциклотрон началось. Строительство машины началось в 1954 году на площадке в г. Мейрин с запчастями со всей Западной Европы. В конце 1955 г. Вольфганг Гентнер стал директором Исследовательской группы синхроциклотрона, а бывший директор Корнелис Баккер стал генеральным директором ЦЕРН.[3] Программа исследований для синхроциклотрона начала планироваться так, чтобы можно было начать эксперименты как можно скорее.[4] КА был готов к выпуску своего первого луча в августе 1957 года, практически в намеченную дату. В пресс-релизе ЦЕРН от 16 августа 1957 г. говорилось, что КА, третий по величине ускоритель такого типа в мире, начал работать на полную мощность.[5] В конце 1958 года синхроциклотрон внес свой первый важный вклад в ядерную физику, открыв редкий электрон разлагаться из пион частица. Это открытие очень помогло теоретикам, доказав, что этот распад действительно происходит.[6] Синхроциклотрон использовался в среднем 135 часов в неделю в 1961 году; он работал непрерывно каждый день недели, кроме понедельника, который был зарезервирован для обслуживания. Синхроциклотрон разгонял струя из протоны 54 раза в секунду до скорости примерно 240000 километров в секунду (80% процентов скорость света ).[7]

В мае 1960 г. изотопный сепаратор были изданы в Вене. Этот изотопный сепаратор был построен группой ядерной химии ЦЕРН (NCG) и использовался в измерениях производительности радионуклиды производится на синхроциклотроне. Высокая производительность, наблюдаемая во время этих измерений, доказала, что SC была идеальной машиной для экспериментов по производству редких изотопы.[8] В апреле 1963 года группа физиков собралась в ЦЕРН, чтобы обсудить изотопный сепаратор проект. В конце 1964 года было представлено официальное предложение по проекту, которое было принято Генеральным директором ЦЕРН.[9] В том же году Синхроциклотрон начал концентрироваться на ядерная физика в одиночку, оставив физику элементарных частиц более мощному ускорителю, построенному в 1959 г., Протонный синхротрон. В мае 1966 г. синхроциклотрон был остановлен для проведения крупных доработок. До середины июля мощность КА и связанных с ним объектов была увеличена. Также был построен новый туннель для внешнего протона. луч в новый подземный зал для нового сепаратора изотопов.[10] В 1967 году он начал поставлять пучки для специализированной установки для пучков радиоактивных ионов, названной ИЗОЛЬДА, который до сих пор проводит исследования в диапазоне от чистой ядерной физики до астрофизика и медицинская физика.

В 1969 году началась подготовка к увеличению интенсивности пучка и повышению эффективности вывода пучка КА. Он был остановлен в июне 1973 года на доработку. Усовершенствованная машина снова начала работать для физических исследований под своим новым названием SC2 в январе 1975 года.[11] В 1990 году ISOLDE была переведена в Протонный синхротронный ускоритель, и SC окончательно закрылся после 33 лет службы.[12]

С момента остановки в 1990 году СК и его здание, зал СК, были реконструированы в 2012-2013 гг.[13] стать выставочной площадкой для посетителей, открытие в сентябре 2013 г.[14]. На выставке представлен видеоролик о рождении ЦЕРНа и синхроциклотрона. С помощью проекционное отображение технологии, он отображает моделирование ускоряющихся частиц на КА и демонстрирует его части. Некоторые предметы и инструменты, которые использовались во время запуска синхроциклотрона, также находятся в зале для посетителей.[15]

Деятельность

Ниже приведен список некоторых физических упражнений, выполненных в SC.[16][17][18]

Рекомендации

  1. ^ Руббиа, Карло (1993). «Вступительное слово». Отчеты по физике. 225 (1–3): 12–25. Дои:10.1016/0370-1573(93)90155-7. ISSN  0370-1573.
  2. ^ а б Отчеты отдела синхроциклотрона, ЦЕРН, 1952, получено 17 июля 2019
  3. ^ Германн, Армин; Криге, Герхард Джон; Мерсиц, Ульрике; Пестре, Доминик; Вайс, Лаура (1990). История CERN Volume II: Создание и управление лабораторией. Амстердам: Северная Голландия. п. 106. ISBN  0444882073. Получено 13 августа 2019.
  4. ^ Подготовка к экспериментам с машиной SC (PDF), ЦЕРН Комитет по научной политике, 11 ноября 1955 г., получено 18 июля 2019
  5. ^ Синхроциклотрон ЦЕРН работает на полную мощность (пресс-релиз) (PDF), ЦЕРН, 16 августа 1958 г., получено 19 июля 2019
  6. ^ Решающий эксперимент с синхроциклотроном на 600 МэВ в ЦЕРНе (пресс-релиз) (PDF), ЦЕРН, 11 сентября 1958 г., получено 19 июля 2019
  7. ^ Пресс-релиз (PDF), ЦЕРН, 25 января 1962 г., получено 19 июля 2019
  8. ^ «Планы по разделению изотопов опубликованы». Хронология ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 8 июля 2019.
  9. ^ «ЦЕРН одобрил проект онлайн-сепаратора». Хронология ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 9 июля 2019.
  10. ^ «Синхроциклотрон выключен». Хронология ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 9 июля 2019.
  11. ^ "Архив Синхроциклотронного Отделения НК". Служба научной информации ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 30 июля 2019.
  12. ^ «Сихроциклотрон». ЦЕРН. Получено 2014-10-10.
  13. ^ https://home.cern/news/news/accelerators/synchrocyclotron-prepares-visitors
  14. ^ https://cerncourier.com/a/our-universe-was-yours/
  15. ^ «Синхроциклотрон». Посетите ЦЕРН. ЦЕРН. Получено 8 июля 2019.
  16. ^ "(Полный выпуск)". Отчеты по физике. 225 (1–3): 1–191. Апрель 1993 г.. Получено 8 августа 2019.
  17. ^ "Прошлый месяц в ЦЕРНе". ЦЕРН Курьер. 2 (9): 2 сентября 1962 г.. Получено 8 августа 2019.
  18. ^ Германн, Армин; Криге, Герхард Джон; Мерсиц, Ульрике; Пестре, Доминик; Вайс, Лаура (1990). История CERN Volume II: Создание и управление лабораторией. Амстердам: Северная Голландия. п. 330. ISBN  0444882073. Получено 13 августа 2019.

дальнейшее чтение

Координаты: 46 ° 13′58,7136 ″ с.ш. 6 ° 03′9.9468 ″ в.д. / 46,232976000 ° с. Ш. 6,052763000 ° в. / 46.232976000; 6.052763000