Автофазировка: как удержать частицы в ритме ускорителя
В 1944 году физик Владимир Векслер предложил принцип автофазировки — способ сохранять согласованность движения заряженных частиц с ускоряющим электрическим полем. Это позволило создавать циклические ускорители с гораздо более высокими энергиями пучка.
Как это было
Векслер изучал космические лучи и процессы, которые вызывают частицы высоких энергий. Для подробных лабораторных исследований нужно было получать подобные частицы искусственно. Существовавшие циклические ускорители сталкивались с ограничением: по мере роста скорости частицы её движение переставало точно совпадать с ритмом ускоряющего электрического поля. Из-за этого дальнейший разгон становился затруднительным.
В феврале–марте 1944 года Векслер сформулировал новый подход и предложил конструкцию микротрона. В теоретическом обосновании устойчивости движения участвовал физик Евгений Фейнберг. Результат был связан не с новым видом частиц, а с тем, как заставить ускоряющее поле и уже движущийся пучок действовать согласованно.
Вскоре принцип получил развитие в проектах новых ускорителей. Он сделал возможной работу с энергиями, недоступными прежним схемам при тех же ограничениях.
Как это работало
В циклическом ускорителе частица много раз проходит через область, где электрическое поле увеличивает её энергию. Ускорение происходит лишь тогда, когда частица попадает туда в подходящую фазу переменного поля. Если эта согласованность потеряна, частица может получать слишком мало энергии или оказаться в тормозящей фазе.
Автофазировка создаёт устойчивый режим: частице, немного отклонившейся от расчётного ритма, условия ускорения помогают вернуться к нему. Для этого согласуют частоту поля с движением пучка и используют зависимость прироста энергии от фазы. Так ускоритель может удерживать целую группу частиц в процессе многократного разгона.
Что было дальше
На этой идее выросли синхротроны, синхроциклотроны и синхрофазотроны. В 1947 году в ФИАНе построили советский синхротрон. В 1957 году в Дубне запустили синхрофазотрон, научным руководителем создания которого был Векслер. Такие установки стали инструментом исследования атомных ядер и элементарных частиц.
В те же годы
ЦАГИ 1-ЭА: вертолёт для исследования вертикального полёта
В 1930 году в ЦАГИ поднялся в воздух экспериментальный вертолёт 1-ЭА. Его конструированием и испытаниями занимался Алексей Черёмухин, а общее руководство проектом осуществлял Борис Юрьев.
1931связь и радиоТрубка Катаева: как свет превращали в телевизионный сигнал
24 сентября 1931 года Семён Катаев подал заявку на передающую телевизионную трубку с накоплением электрического заряда. В её основе была светочувствительная мишень, позволяющая передавать изображение электронным способом.
1932химия и материалыКаучук из спирта: как метод Лебедева стал заводской технологией
В 1932 году в СССР заработало промышленное производство синтетического каучука по технологии химика Сергея Лебедева. На Ярославском заводе СК-1 вещество, прежде получавшееся в лабораториях и опытных установках, начали выпускать в заводских условиях.
1933вычислительная техникаАксиомы Колмогорова: строгие правила для случайных событий
В 1933 году математик Андрей Колмогоров опубликовал книгу «Основные понятия теории вероятностей». В ней вероятности были описаны через систему аксиом, связанную с математической теорией меры.
1933ракеты и космосГИРД-Х: эксперимент с полностью жидкостным двигателем
В ноябре 1933 года на полигоне в Нахабино запустили ракету ГИРД-Х, созданную на основе проекта Фридриха Цандера. Доводку и запуск после его смерти выполнил коллектив ГИРД под руководством Сергея Королёва.
1933связь и радиоТеорема Котельникова: как сохранить непрерывный сигнал в отсчётах
В 1933 году Владимир Котельников опубликовал работу о пропускной способности каналов связи. В ней он показал, при каких условиях непрерывный сигнал можно точно восстановить по отдельным измерениям.