A sünkrotron "Tsüklilise osakeste kiirendi" konstruktsioon, milles laetud osakeste kiir läbib korduvalt läbi magnetvälja, et saada energiat igal käigul. Kui valgusvihk kogub energiat, kohandub väli, et säilitada kontroll ümmarguse rõnga ümber liikudes valgusvihu teekonna üle. Põhimõtte töötas välja Vladimir Veksler 1944. aastal, kui esimene elektronide sünkrotron ehitati 1945 ja esimene prooton 1952. aastal ehitatud sünkrotron.
Kuidas sünkrotron töötab?
Sünkrotron on täiustus tsüklotron, mis kavandati 1930. aastatel. Tsüklotronides liigub laetud osakeste kiir läbi konstantse magnetvälja, mis juhib tala spiraalteel, ja läbib seejärel pideva elektromagnetilise välja, mis suurendab energiat igal väljal läbimisel. See kineetilise energia põrkumine tähendab, et kiir liigub magnetvälja läbimisel pisut laiema ringi kaudu, saades uue põrke jne, kuni see jõuab soovitud energiatasanditeni.
Parandamine, mis viib sünkrotronini, on see, et pidevate väljade kasutamise asemel rakendab sünkrotron välja, mis muutub ajas. Kui valgusvihk saab energiat, kohandub väli vastavalt sellele, et tala hoitakse selle toru keskosas, mis sisaldab tala. See võimaldab kiiremini suuremat kontrolli reguleerida ja seadme saab ehitada nii, et see suurendaks kogu tsükli vältel energiat.
Üht konkreetset tüüpi sünkrotroni kujundust nimetatakse salvestusrõngaks, mis on sünkrotron, mis on konstrueeritud ainsaks eesmärgiks püsiva energiataseme säilitamiseks kiires. Siis kasutavad paljud osakeste kiirendid põhikiirendi struktuuri, et kiirendada kiiret soovitud energiatasandini viige see hooldatavale hoiuringingile, kuni see võib põrkuda teise vastassuunas liikuva talaga suund. See kahekordistab tõhusalt kokkupõrke energiat, ilma et oleks vaja ehitada kahte täiskiirendit, et saada kaks erinevat tala kuni täisenergia tasemeni.
Suuremad sünkrotronid
Kosmotron oli Brookhaveni riiklikus laboris ehitatud prootoni sünkrotron. See telliti 1948. aastal ja jõudis täieliku tugevuseni 1953. aastal. Sel ajal oli see võimsaim ehitatud seade, mille energia jõudis umbes 3,3 GeV-ni, ja see töötas kuni 1968. aastani.
Bevatronil ehitati Lawrence Berkeley riiklikus laboris 1950. aastal ja see viidi lõpule 1954. aastal. 1955. aastal kasutati Bevatroni antiprotoni avastamiseks - saavutus, mis teenis 1959. aastal Nobeli füüsikapreemia. (Huvitav ajalooline märkus: seda hakati nimetama Bevatraoniks, kuna see saavutas umbes miljardi elektronvolti jaoks umbes 6,4 BeV energiat) SI ühikudkuid selle skaala jaoks võeti kasutusele eesliide giga-, seega muudeti märge GeV-ks.)
Tevatroni osakestekiirendi Fermilabis oli sünkrotron. Võimeline prootoneid ja antiprotoneid kiirendama kineetilise energia tasemeni, mis on pisut alla 1 TeV, oli see võimsaim osakeste kiirendi maailmas kuni 2008. aastani, mil see ületas Suur hadronikolonder. 27-kilomeetrine peakiirendi Large Hadron Collider juures on samuti sünkrotron ja on praegune võimelised saavutama kiirenduse energiaid umbes 7 TeV tala kohta, mille tulemuseks on 14 TeV kokkupõrked.