Synchrophasotron - kaj je to: definicija, načelo delovanja, uporaba

Tehnologija v ZSSR se je razvila hitro. Kaj je le začetek prvega umetnega satelita Zemlje, ki ga je ves svet gledal. Malo ljudi ve, da je v istem letu 1957 v ZSSR zaslužil (to je, da ni bil zgolj zaključen in začel obratovati, in sicer začeti) sinhronizator. Ta beseda pomeni napravo za razpršitev osnovnih delcev. Praktično vsi, ki so danes slišali o Large Hadron Collider - to je nova in izboljšana različica naprave, opisane v tem članku.

Kaj je synchrophasotron? Za kaj je to?

Ta nastavitev je velik pospeševalec delcev (proton), ki vam omogoča globlje raziskovanje mikrokosmosa in interakcijo teh istih delcev med seboj. Metoda študija je zelo preprosta: zlomite protone na majhne dele in si oglejte, kaj je v notranjosti. Vse se sliši preprosto, toda razbijanje protona je izredno težka naloga, katere rešitev je zahtevala gradnjo tako velike strukture. Tukaj se na posebnem predoru delci pospešijo do velikih hitrosti in nato usmerijo v tarčo. Potem, ko so ga udarili, letijo na majhne koščke. Najbližji "kolega" sinhrofazona, Large Hadron Collider, deluje približno na enak način, le tam se delci pospešijo v nasprotnih smereh in ne napadajo stoječe tarče, temveč se medsebojno trčijo.

Zdaj malo razumete, da je to sinhronizator. Menili so, da bi namestitev naredila znanstveni preboj na področju raziskav mikrokozmosa. To pa bo odprlo nove elemente in načine pridobivanja poceni virov energije. V idealnem primeru smo želeli odkriti elemente, ki so bili boljši pri učinkovitosti obogaten uran zato so pri recikliranju manj škodljivi in ​​preprostejši.

Vojaške aplikacije

Treba je opozoriti, da je bila ta namestitev ustvarjena za izvajanje znanstvenega in tehničnega prebojstva, vendar njegovi cilji niso bili le mirni. V mnogih pogledih je znanstveni in tehnični preboj posledica orožja. Synchrophasotron je bil ustvarjen pod žigom "Top Secret", njegov razvoj in gradnja pa sta bila izvedena kot del oblikovanja atomske bombe. Predpostavljalo se je, da bi pripomoček ustvaril popolno teorijo o jedrskih silah, vse pa ni bilo tako enostavno. Tudi danes ta teorija manjka, čeprav je tehnološki napredek napredoval daleč.

Kaj je sinhronizator v preprostih besedah?

Če razmišljate v jasnem jeziku? Synchrophasotron je instalacija, kjer se lahko protoni pospešijo do visoke hitrosti. Sestavljen je iz zanke cevi z notranjim vakuumom in močnimi elektromagneti, ki preprečujejo kaotično premikanje protonov. Ko protoni dosežejo največjo hitrost, je njihov pretok usmerjen v poseben cilj. Protiprijo proti njemu, protoni letijo v majhne koščke. Znanstveniki lahko vidijo sledove letečih fragmentov v posebni komori mehurčkov, na teh tirih pa analizirajo naravo samih delcev.

Mehurčka komora je malo zastarela naprava za pritrditev sledi protona. Danes se v takšnih instalacijah uporabljajo natančnejši radarji, ki dajejo več informacij o gibanju delcev protonov.

Kljub preprostemu načelu sinhronega fazona je postavitev sama tehnološka in njegova stvaritev je mogoča samo z zadostnim nivojem tehničnega in znanstvenega razvoja, ki ga je zagotovo imela ZSSR. Če podamo analogijo, je navaden mikroskop naprava, katere namen sovpada z namenom sinhronega fazona. Obe napravi vam omogočata, da raziskujete mikrokozmos, le ta vam omogoča, da kopirate globlje `in ima nekoliko edinstven način preiskave.

Podrobno

Zgoraj je opisano delovanje naprave v preprostih pogojih. Seveda je načelo sinhrofazona bolj zapleteno. Bistvo je, da je za pospešitev delcev na velike hitrosti potrebno zagotoviti potencialno razliko na stotine milijarde voltov. To je nemogoče tudi na trenutni stopnji tehnološkega razvoja, da ne omenjam prejšnjega.

Zato je bilo odločeno, da delce postopoma razpršimo in jih dolgo vozimo. Na vsakem krogu so bili protoni napolnjeni. Zaradi prehoda na milijone revolucij je bilo mogoče doseči zahtevano hitrost, po kateri so bili poslani na tarčo.

To je princip, ki se uporablja v sinhrofazonu. Najprej se delci počasi premikajo po tunelu. Na vsakem krogu so padli na tako imenovane pospeševalne intervale, kjer so dobili dodatno energijo in hitrosti. Ti pospeševalni odseki so kondenzatorji, katerih frekvenca napetosti je enaka frekvenci prenosa protonov vzdolž obroča. To pomeni, da so delci udarili v odsek pospeševanja z negativnim polnjenjem, ko se je napetost močno povečala, kar jim je dalo hitrost. Če delci pospešijo območje pospeševanja s pozitivnim polnjenjem, se njihovo gibanje upočasni. In to je pozitivna značilnost, ker se je zaradi nje vsa skupina protonov gibala z isto hitrostjo.

In tako se je ponovilo več milijonov krat, in ko so delci pridobili zahtevano hitrost, so bili poslani v posebno tarčo, o kateri so bili zlomljeni. Ko je skupina znanstvenikov preučila rezultate trka delcev. Tako je delal sinhronizator.

Vloga magnetov

Znano je, da so v tem velikem stroju za pospeševanje delcev uporabili tudi močne elektromagnete. Ljudje pomotoma verjamejo, da so bili uporabljeni za razprševanje protonov, vendar to ni tako. Delci so pospešili s posebnimi kondenzatorji (pospeševalni odseki), magneti pa so imeli le proton na strogo določeni poti. Brez njih bi bilo nemogoče zaporedno gibanje žarka elementarnih delcev. In velika moč elektromagnetov je razložena z veliko maso protonov pri visoki hitrosti.

Katere težave so se soočali znanstveniki?

Eden od glavnih težav pri ustvarjanju te nastavitve je bil ravno razprševanje delcev. Seveda bi lahko imeli pospešek na vsakem krogu, toda s pospeševanjem je njihova masa postala višja. Pri hitrosti gibanja blizu hitrosti svetlobe (kot vemo, nič ne more premakniti hitreje od hitrosti svetlobe), je njihova masa postala ogromna, zaradi česar je bilo težko obdržati v krožni orbiti. Iz šolskega programa vemo, da je polmer gibanja elementov v magnetnem polju obratno sorazmeren z njihovo maso, tako da je z naraščajočo protonsko maso potrebno povečati polmer in uporabiti velike močne magnete. Takšni fizični zakoni močno omejujejo možnosti za raziskave. Mimogrede, lahko tudi pojasnijo, zakaj se je sinhronizator izkazal za tako velikega. Večji je predor, večji so lahko magneti, ki ustvarjajo močno magnetno polje, da zadržijo želeno smer protonskega gibanja.

Druga težava je izguba energije med gibanjem. Delci, ko krožijo, oddajajo energijo (izgubijo jo). Posledično se pri gibanju s hitrostjo del energije izhlapi in večja je hitrost gibanja, večja je izguba. Prej ali slej pride trenutek, ko se primerjajo vrednosti sevane in prejete energije, kar onemogoča nadaljnje pospeševanje delcev. Posledično obstajajo potrebe po velikih zmogljivostih.

Lahko rečemo, da zdaj bolj natančno razumemo, da gre za sinhronizator. Toda kaj natančno so znanstveniki dosegli med testiranjem?

Katera raziskava je bila izvedena?

Seveda, delo te namestitve ni minilo brez sledi. Čeprav so pričakovali resne rezultate, so se nekatere študije izkazale za izredno koristne. Zlasti znanstveniki so proučili lastnosti pospešenih deuteronov, interakcije težkih ionov s tarčami, razvili učinkovitejšo tehnologijo recikliranja preživelega urana-238. In čeprav za povprečno osebo o vseh teh rezultatih ni mogoče reči, na znanstvenem področju njihovega pomena ni mogoče preceniti.

Uporaba rezultatov

Rezultati testov, opravljenih na sinhronizatorju, se uporabljajo tudi danes. Zlasti se uporabljajo pri gradnji jedrskih elektrarn, se uporabljajo pri ustvarjanju vesoljskih raket, robotike in prefinjene opreme. Nedvomno je prispevek k znanosti in tehničnemu napredku tega projekta precej velik. Nekateri rezultati se uporabljajo tudi na vojaškem področju. Čeprav znanstveniki niso odkrili novih elementov, ki bi se lahko uporabili za ustvarjanje novih atomskih bomb, dejansko nihče ne ve, ali je to res ali ne. Možno je, da prebivalstvo skriva nekaj rezultatov, saj je vredno razmisliti, da se je ta projekt izvajal pod žigom »Top Secret«.

Zaključek

Zdaj razumete, da je to sinhronizator in kakšna je njegova vloga v znanstvenem in tehničnem napredku ZSSR. Tudi danes se takšne naprave aktivno uporabljajo v številnih državah, vendar so že naprednejše različice - Nuclotrons. Veliko Hadron Collider je morda najboljša implementacija sinhronizatorske ideje danes. Uporaba te nastavitve omogoča znanstvenikom, da natančneje spoznajo mikrokosmos s tem, da trčijo dva žarka protona, ki se premikajo z velikimi hitrostmi.

Kar se tiče trenutnega stanja sovjetskega sinhrofazona, je bil pretvorjen v elektronski pospeševalnik. Sedaj dela na FIAN.