М.: Государственное издательство литературы по атомной науке и
технике, 1962. — 560 с.
В начале тридцатых годов ядерная физика получила новый замечательный прибор — ускоритель заряженных частиц. В 1930 г. Э. Лоуренс построил первый циклотрон, а в 1932 г. Кокрофт и Уолтон осуществили ядерную реакцию, в которой бомбардирующие частицы с энергией 0,7 Мэв были впервые получены не от естественных радиоактивных источников, а были ускорены в построенном ими каскадном ускорителе. Вероятно, за прошедшие тридцать лет ускорители развивались быстрее, чем какие-либо другие приборы. Энергия ускоренных частиц возросла от миллиона электронвольт в первых установках до десятков миллиардов электронвольт, достигнутых в современных мощных ускорителях. Сейчас разрабатываются проекты ускорителей на сотни миллиардов электронвольт. Основной потребитель ускоренных пучков частиц, а до начала 50-х годов единственный,— ядерная физика и физика элементарных частиц, быстрое развитие которых во многом обязано успехам в строительстве новых, все более мощных ускорителей. Эксперименты, поставленные на ускорителях с энергией ускоренных частиц порядка 10 Мэв, позволили изучить общую структуру ядер, измерить пороги расщепления и уровни возбуждения ядер, обнаружить нецентральный характер ядерных сил и т. д. Исследования на ускорителях с такими энергиями продолжают расширяться и требуют все большего числа установок. В этой области энергий широко применяются электростатические ускорители, циклотроны, бетатроны и линейные ускорители. Несколько циклотронов, ускоряющих многозарядные ионы, построено специально для получения и изучения свойств трансурановых элементов. Изучение свойств многих элементарных частиц (мезонов, антипротона, антинейтрона и др.) стало возможным благодаря запуску ускорителей, дающих интенсивные пучки частиц с энергиями в сотни и тысячи Мэв. Поиски новых частиц, исследование структуры элементарных частиц требуют повышения предельных энергий, достижимых в настоящее время на ускорителях, порождают новые идеи в развитии ускорителей. Наряду с этим стремление повысить точность экспериментов требует увеличения интенсивности пучков ускоренных частиц. Это в свою очередь является мощным стимулом к появлению новых типов ускорителей и совершенствованию существующих. Для получения пучков частиц с энергией в сотни и тысячи Мэв используются синхротроны, линейные электронные ускорители, фазотроны и синхрофазотроны. За последнее время успехи сильной фокусировки способствовали интенсивному изучению возможности строительства циклотронов с азимутальной вариацией магнитного поля на энергию до 1 Бэв. Возможности синхротрона вследствие наличия мощного электромагнитного излучения ограничены энергией порядка нескольких Бэв. Вероятно, для получения электронов с энергией выше 6—8 Бэв пригодны только линейные ускорители, которые сейчас интенсивно развиваются. Ограничений по энергии для синхрофазотронов пока не видно. С начала 50-х годов ускорители применяются в медицине, дефектоскопии, химии, геологии и т. п. Требования к энергии ускоренных частиц в этих случаях ограничены несколькими десятками Мэв, но вопросы интенсивности и геометрии пучков, компактности и дешевизны установок играют доминирующую роль. В связи с тем, что ряд стран серийно производит отдельные виды ускорителей (бетатроны, электростатические, линейные), стоимость облучения при помощи ускорителей уже сейчас несколько ниже стоимости облучения при помощи искусственных радиоактивных препаратов. При дефектоскопии массивных изделий ускорители вообще не имеют конкурентов. С проектированием, строительством, эксплуатацией и использованием ускорителей в настоящее время связан широкий круг лиц. Однако до сих пор практически все публикации по ускорителям рассеяны по многочисленным периодическим изданиям и сборникам, посвященным объемным вопросам ускорительной техники. Выпущенные у нас книги по ускорителям в значительной мере устарели. Предлагаемая книга «Ускорители», являющаяся переводом 44-го тома физической энциклопедии Handbuch der Physik, может в какой-то степени восполнить этот пробел. В этой книге описаны все основные типы ускорителей, применяющиеся в настоящее время. Весь материал представлен в виде обзоров по каждому типу ускорителей. Такое построение вызвало некоторые неизбежные повторения, которые, однако, невелики. Обзоры написаны видными учеными, много сделавшими для развития ускорителей. Естественно, что в книге с наибольшей полнотой освещены ускорители, в сооружении которых авторы принимали непосредственное участие. Конечно, при строительстве каждого нового крупного ускорителя возникают свои трудности, но опыт разработок и преодоления экспериментальных трудностей, широко освещенный в этой книге, окажет большую помощь нашим специалистам. При переводе в книге использована терминология Большой Советской Энциклопедии, применяемая в большинстве советских изданий.
В начале тридцатых годов ядерная физика получила новый замечательный прибор — ускоритель заряженных частиц. В 1930 г. Э. Лоуренс построил первый циклотрон, а в 1932 г. Кокрофт и Уолтон осуществили ядерную реакцию, в которой бомбардирующие частицы с энергией 0,7 Мэв были впервые получены не от естественных радиоактивных источников, а были ускорены в построенном ими каскадном ускорителе. Вероятно, за прошедшие тридцать лет ускорители развивались быстрее, чем какие-либо другие приборы. Энергия ускоренных частиц возросла от миллиона электронвольт в первых установках до десятков миллиардов электронвольт, достигнутых в современных мощных ускорителях. Сейчас разрабатываются проекты ускорителей на сотни миллиардов электронвольт. Основной потребитель ускоренных пучков частиц, а до начала 50-х годов единственный,— ядерная физика и физика элементарных частиц, быстрое развитие которых во многом обязано успехам в строительстве новых, все более мощных ускорителей. Эксперименты, поставленные на ускорителях с энергией ускоренных частиц порядка 10 Мэв, позволили изучить общую структуру ядер, измерить пороги расщепления и уровни возбуждения ядер, обнаружить нецентральный характер ядерных сил и т. д. Исследования на ускорителях с такими энергиями продолжают расширяться и требуют все большего числа установок. В этой области энергий широко применяются электростатические ускорители, циклотроны, бетатроны и линейные ускорители. Несколько циклотронов, ускоряющих многозарядные ионы, построено специально для получения и изучения свойств трансурановых элементов. Изучение свойств многих элементарных частиц (мезонов, антипротона, антинейтрона и др.) стало возможным благодаря запуску ускорителей, дающих интенсивные пучки частиц с энергиями в сотни и тысячи Мэв. Поиски новых частиц, исследование структуры элементарных частиц требуют повышения предельных энергий, достижимых в настоящее время на ускорителях, порождают новые идеи в развитии ускорителей. Наряду с этим стремление повысить точность экспериментов требует увеличения интенсивности пучков ускоренных частиц. Это в свою очередь является мощным стимулом к появлению новых типов ускорителей и совершенствованию существующих. Для получения пучков частиц с энергией в сотни и тысячи Мэв используются синхротроны, линейные электронные ускорители, фазотроны и синхрофазотроны. За последнее время успехи сильной фокусировки способствовали интенсивному изучению возможности строительства циклотронов с азимутальной вариацией магнитного поля на энергию до 1 Бэв. Возможности синхротрона вследствие наличия мощного электромагнитного излучения ограничены энергией порядка нескольких Бэв. Вероятно, для получения электронов с энергией выше 6—8 Бэв пригодны только линейные ускорители, которые сейчас интенсивно развиваются. Ограничений по энергии для синхрофазотронов пока не видно. С начала 50-х годов ускорители применяются в медицине, дефектоскопии, химии, геологии и т. п. Требования к энергии ускоренных частиц в этих случаях ограничены несколькими десятками Мэв, но вопросы интенсивности и геометрии пучков, компактности и дешевизны установок играют доминирующую роль. В связи с тем, что ряд стран серийно производит отдельные виды ускорителей (бетатроны, электростатические, линейные), стоимость облучения при помощи ускорителей уже сейчас несколько ниже стоимости облучения при помощи искусственных радиоактивных препаратов. При дефектоскопии массивных изделий ускорители вообще не имеют конкурентов. С проектированием, строительством, эксплуатацией и использованием ускорителей в настоящее время связан широкий круг лиц. Однако до сих пор практически все публикации по ускорителям рассеяны по многочисленным периодическим изданиям и сборникам, посвященным объемным вопросам ускорительной техники. Выпущенные у нас книги по ускорителям в значительной мере устарели. Предлагаемая книга «Ускорители», являющаяся переводом 44-го тома физической энциклопедии Handbuch der Physik, может в какой-то степени восполнить этот пробел. В этой книге описаны все основные типы ускорителей, применяющиеся в настоящее время. Весь материал представлен в виде обзоров по каждому типу ускорителей. Такое построение вызвало некоторые неизбежные повторения, которые, однако, невелики. Обзоры написаны видными учеными, много сделавшими для развития ускорителей. Естественно, что в книге с наибольшей полнотой освещены ускорители, в сооружении которых авторы принимали непосредственное участие. Конечно, при строительстве каждого нового крупного ускорителя возникают свои трудности, но опыт разработок и преодоления экспериментальных трудностей, широко освещенный в этой книге, окажет большую помощь нашим специалистам. При переводе в книге использована терминология Большой Советской Энциклопедии, применяемая в большинстве советских изданий.