Ускорители заряженых частиц (по ГОСТ)

Магнитный резонансный ускоритель, или циклотрон, был задуман Лоуренсом как модификация Видероэ установки. Студент Лоуренс Ливингстон продемонстрировал принцип циклотрона в 1931 году, производящий ионы с энергией 80 кэВ. В 1932 году Лоуренс и Ливингстон объявили об ускорении протонов до более чем 1 МэВ. В конце 30-х годов энергия циклотронов достигала около 25 МэВ, а энергии генераторов Ван де Граафа – около 4 МэВ. В 1940 году Дональд Керст, применяя результаты тщательных орбитальных расчетов к созданию магнитов, построил первый бетатрон, ускоритель магнитной индукции электронов, в университете штата Иллинойс.
Современная физика: ускорители заряженных частиц
После Второй мировой войны наука о ускорении частиц до высоких энергий достигла быстрого прогресса. Она была основана Эдвином Макмилланом в Беркли и Владимиром Векслером в Москве. В 1945 году они независимо описали принцип автофазировки. Эта концепция предлагает средства поддержания стабильных орбит частиц в циклическом ускорителе, что сняло ограничение на энергию протонов и позволило создать магнитные резонансные ускорители (синхротроны) для электронов. Автофазировка, реализация принципа фазовой стабильности, была подтверждена после создания небольшого синхроциклотрона в Калифорнийском университете и синхротрона в Англии. Вскоре был создан первый протонный линейный резонансный ускоритель. Этот принцип используется во всех больших протонных синхротронах, построенных с тех пор.
В 1947 году Уильям Хансен из Стэнфордского университета в Калифорнии построил первый линейный ускоритель электронов на бегущей волне, используя микроволновую технологию, разработанную для радаров во время Второй мировой войны.
Прогресс в исследованиях стал возможен благодаря увеличению энергии протонов, что привело к созданию более крупных ускорителей. Эта тенденция была остановлена ​​высокой стоимостью изготовления огромных кольцевых магнитов. Самый большой весит около 40000 тонн. Способы увеличения энергии без увеличения размеров машин были продемонстрированы в 1952 году Ливингстоном, Курантом и Снайдером с использованием техники чередующейся фокусировки (иногда называемой сильной фокусировкой). Синхротроны работают по этому принципу, используя магниты в 100 раз меньше, чем раньше. Этот фокус используется во всех современных синхротронах.
В 1956 году Керст понял, что если две группы частиц удерживаются на пересекающихся орбитах, то их столкновения можно наблюдать. Применение этой идеи требовало накопления ускоренных пучков в циклах, называемых накопительными. Эта технология позволила достичь максимальной энергии взаимодействия частиц.