СУРЪАТФИЗОҲОИ ЗАРРАҲОИ ЗАРЯДНОК

СУРЪАТФИЗОҲОИ ЗАРРАҲОИ ЗАРЯДНОК, дастгоҳҳоеро гӯянд, ки барои тавассути майдони электрӣ ҳосил кардани зарраҳои зарядноки баландэнергия (электронҳо, протонҳо, ядроҳои атомӣ) таъин шудаанд.

Дар Суръатфизоҳои зарраҳои заряднок дастаи зарраҳои зарядноке ҳосил мегардад, ки энергияашон ба садҳо ГэВ мерасад. Селиин гуна зарраҳо барои воқеӣ гардондани реакцияҳои гуногуни ядроӣ, барои таҳқиқи сохти ядроҳои атомӣ ва зарраҳои элементариву таъсироти мутақобили онҳо истифода мешавад.

Суръатфизоҳои зарраҳои заряднок ду навъ мешаваонд: муттасила ва мунфасила (имнулсӣ). Дар суръатфизоҳои муттасила сели зарраҳо бо мурури замон бетағйир мемонад. Дар суръатфизоҳои мунфасил бошад, зарраҳо лахт-лахт (гурӯҳ-гурӯҳ) афканда мешаванд. Бузургии ҷараёни импулсӣ (яъне ҳосили зарби адади зарраҳои дар 1 с аз «дули» Суръатфизоҳои зарраҳои заряднок афкананда ва заряди электрии яктои онҳо) назар ба қимати миёнаи ҷараёни зарраҳои суръатфизои муттасила ҳазорҳо маротиба зиёд буда мотавонад.

Суръатфизоҳо аз рӯи тарзи корашон низ ду навъ мошаванд: дар суръатфизохои навъи аввал зарраҳо суръати худро бо таъсири майдони электросгатикии шиддаташ тағйирнаёбанда меафзоянд; дар суръатфизоҳои навъи сонӣ суръати зарраҳо дар натиҷаи таъсири чандинкаратаи майдони электрии тағйирёбанда зиёд машавад. Суръатфизоҳои навъи дуюм дар навбати худ ду хел мешаванд: ростхатта ва циклӣ. Траекторияи ҳаракати зарраҳо дар суръатфизоҳои ростхатта хати ростро мемонаду дар суръатфизоҳо циклӣ (циклотрон, синхротрон, синхрофазотрон, микротрон ва ғайра) — доира ё спирали бозшавандаро.

Суръатфизоҳои ростхатта (ё хаттӣ) ду навъ мешавад: резонанси ва индукционӣ. Суръатфизоҳои ростхаттаи резонансӣ барои афзудани суръати протонҳо аз қатори найчаҳои дарунхолие иборат аст, ки онҳо ба манбаи шиддати электрии тағйирёбанда пайвастанд. Протонҳо дар фосилаҳои 3 танҳо дар мавриди суръати хӯдро афзуда метавонанд, ки ҳангоми манфӣ будани шиддати найчаи оянда ба охири найчаи пешина оянд; онҳо танҳо дар фосилаи 3-и байни найчаҳо шитоб мегиранд, зеро дар даруни найчаҳо майдони электрӣ вуҷуд надорад.

Суръатфизоҳои ростхаттаи индукционӣ одатан барои то якчанд карат афзудани суръати электронҳо истифода мешаванд. Суръатфизоҳои ростхаттаи резонансӣ бошанд, электронҳоро то ~20 ва протонҳоро то ~ 80 ГэВ тезонида метавонанд.

Сиклотрон, барои тезонидани протонҳо (ё ионҳо) истифода мешавад. Сиклотрон (расми 2) аз дуантҳо ном ду электроди нимсилиндрии Д-шакл иборат аст, ки андаруни камераи вакуумӣ дар майдони магнитии якҷинсаи шадидияташ Н (дар масофаи муайян аз якдигар) ҷой дода мошаванд. Генератори баландбасомади 4 дар фосилаи байни дуантҳо майдони электрии тағйирёбанда ҳосил мекунад.

Иони аз манбаи 4 хориҷгардида бо таъсири шиддати тағйирёбанда сӯи дуанте медавад, ки дар ҳамин лаҳза потенциали манфӣ дошта бошад. Баъд дар лаҳзаи ояндаи вақт (ном даври Т-и тағйироти майдони электрӣ, яъне t — Т) ион ба таъсири майдони маишӣ дар даруни он дуант ним давра кашида, то лаҳзаи аломати муқобил гирифтани майдони электрӣ ба сарҳади фосилаи байни дуантҳо меояд ва ба сӯи дуанти дигар шитоб мегирад. Ин ҳодиса пас аз ҳар муддати Т/2 такрор меёбад. Циклотрон ба протонҳо то 20 МэВ энергия дода метавонаду бас. Ин норасоӣ дар сиклотрони изохронӣ, фазотрон, синхротрон ва синхрофазотрон бартараф шудааст. Цикдотрони изохронӣ протонҳоро то 1 ГэВ энергия бахшида метавонад.

Фазотрон ё синхросиклотров. Аз сиклотрон ба он фарқ мекунад, ки дар фазотрон басомади ибтидоии шиддати тезонанда _о = 2/Т — qН/m_оС даврӣ тағйир меёбад (кам мешавад), яъне фазотрон импулсӣ кор мекунад. Ҳар гурӯҳ (импулс)-и зарраҳои шитобдодаи фазотрон то 10⁹—10¹⁰ зарра дошта метавонад. Ҳадди болоии энергияе, ки зарраҳо дар фазотрон гирифта метавонанд физикан маҳдуд набуда ба имкониятҳои иқтисодӣ вобаста аст.

Синхротрон суръатфизои циклию резонансии электронҳост. Дар ин навъи суръатфизо суръати электронҳо зуд меафзояд ва барон энергияҳоие = 10 МэВ ба суръати рӯшнои с наздик (≈c) мешавад—афзоиш минбаъдаи энергияи электрон ба суръати он асаре намекунад; он гоҳ муддати як давр задани электрон Т низ ба энергия новобаста шуда мемонад. Электрон дар синхротрон энергияи худро ба таври резонансӣ афзуда метавонад, ки даври гардиши он Т ҳамеша ҳамчени даври тағйироти майдони электрии тезонанда Т бимонад. Ин дар мавриде муяссар мегардад, ки дар ифодаи  нисбати  собит монад, яъне ҳамшеван ба афзоиши энергияи пурраи электрон шадидияти майдони магнитӣ ҳам зиёд шудан гирад. Дар ин маврид радиуси мадори ҳаракати электрон ва басомади майдони тезонанда собит мемонад. Синхротрон ба электронҳо аз 0,1 то 12 ГэВ энергия дода метавонад. Афзоиши минбаъдаи энергияи электронҳо бо сабаби афканишоти электромагнитӣ баровардани онҳо маҳдуд мегардад.

Синхрофазотрон ё синхротронипротонҳо, мошинестбароито 1 ГэВвабештаразонафзуданиэнергияипротонҳо. Синхрофазотрон мисли циклотрон ҳалқашакл аст (расми 3). Радиуси мадори ҳаракатизарраҳо дар синхрофазотрон собит нигоҳ дошта мешавад: барои инзарур аст, ки ба андозаи афзудани суръат (энергия)-изарра шадидияти майдони магнитӣ зиёд шудан гирад, то ки траекторияи зарраи суръатфузударо бештар каҷ карда тавонад.

Микротрон, циклотрони электронҳо, дастгоҳи суръатфизоии электронҳост. Дар микротрон низ мадори ҳаракати зарраҳо давравист. Аммо ин давраҳо маркази муштарак не, балки як нуқтаи расиш доранд (расми 4); электронҳо ҳар бор азҳамон як фосилаи суръатфизояндаи резонатори 2 гузашта, энергияи худро афзуда, дар гардиши оянда азрӯи мадори калонтар ҳаракат мекунанд.

Ҷараёни дастаи электронҳои шитобдодаимикротрон 100 мкА (даррежимикорибефосила) —100 мА (даррежимиимпулсӣ) будаметавонад. Ҳаддиохириэнергияиэлектронҳодармикротрон 70 МэВ аст (ин ҳад ба мураккаб шуданн ҳаракати электронҳо дар фосилаи суръатфизояндаи резонатор ва майдони магнитӣ алоқаманд аст).

Бетатрон, суръатфизои доиравии ғайрирезонансии электронҳост. Дар бетатрон, бар хилофи суръатфизоҳои циклии дигар, майдони электрикии тезонанда аз берун «дода» намешавад, балки дар натиҷаи зуд тағйир ёфтани майдони магнитӣ ба вуҷуд омада, электронҳоро андаруни ҳалқаи дарунхолии 1 (расми 5) аэ рӯимадори собитрадиус ҳаракат медиҳад. Вале барои бетағйир мондани радиуси мадори электронҳо зарур аст, ки тезии афзоиши энергняи онҳо ба суръати афзоиши шадидияти майдони магнитии каҷкунандаи траекторияи ҳаракати электронҳо хамшеван ояд. Бетатрон энергияи электронҳоро то 100—300 МэВ афзуда метавонад. Аммо онро одатан барои ҳосил кардани электронҳои энергияашон 20—50 МэВ истифода мекунанд.   С. Қовирӣ.