+ चरण + इलेक्ट्रॉन) त्वरण प्रक्रिया के दौरान एक स्थिर संतुलन कक्षा लंबाई वाला एक गुंजयमान चक्रीय त्वरक है। त्वरण प्रक्रिया के दौरान कणों के एक ही कक्षा में बने रहने के लिए, अग्रणी चुंबकीय क्षेत्र और त्वरित विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति दोनों में परिवर्तन होता है। उत्तरार्द्ध आवश्यक है ताकि किरण हमेशा उच्च-आवृत्ति विद्युत क्षेत्र के साथ चरण में त्वरित अनुभाग पर पहुंचे। इस घटना में कि कण अल्ट्रारिलेटिविस्टिक हैं, एक निश्चित कक्षीय लंबाई के लिए घूर्णन आवृत्ति, बढ़ती ऊर्जा के साथ नहीं बदलती है, और आरएफ जनरेटर की आवृत्ति भी स्थिर रहनी चाहिए। ऐसे त्वरक को पहले से ही सिंक्रोट्रॉन कहा जाता है।
संस्कृति में
यह वह उपकरण था जिसे प्रथम-ग्रेडर अल्ला पुगाचेवा के प्रसिद्ध गीत "द फर्स्ट-ग्रेडर सॉन्ग" में "काम पर" कर रहा था। गैदाई की कॉमेडी "ऑपरेशन वाई और शूरिक के अन्य एडवेंचर्स" में सिंक्रोफैसोट्रॉन का भी उल्लेख किया गया है। इस उपकरण को शैक्षिक लघु फिल्म "सापेक्षता का सिद्धांत क्या है?" में आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुप्रयोग के एक उदाहरण के रूप में भी दिखाया गया है। आम जनता के लिए लो-ब्रो कॉमेडी शो में, यह अक्सर एक "समझ से बाहर" वैज्ञानिक उपकरण या उच्च प्रौद्योगिकी के उदाहरण के रूप में दिखाई देता है।
+ इलेक्ट्रॉन) त्वरण प्रक्रिया के दौरान एक स्थिर संतुलन कक्षा लंबाई वाला एक गुंजयमान चक्रीय त्वरक है। त्वरण प्रक्रिया के दौरान कणों के एक ही कक्षा में बने रहने के लिए, अग्रणी चुंबकीय क्षेत्र और त्वरित विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति दोनों में परिवर्तन होता है। उत्तरार्द्ध आवश्यक है ताकि किरण हमेशा उच्च-आवृत्ति विद्युत क्षेत्र के साथ चरण में त्वरित अनुभाग पर पहुंचे। इस घटना में कि कण अल्ट्रारिलेटिविस्टिक हैं, एक निश्चित कक्षीय लंबाई के लिए घूर्णन आवृत्ति, बढ़ती ऊर्जा के साथ नहीं बदलती है, और आरएफ जनरेटर की आवृत्ति भी स्थिर रहनी चाहिए। ऐसे त्वरक को पहले से ही सिंक्रोट्रॉन कहा जाता है।
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सिंक्रोफैसोट्रॉन की विशेषता बताने वाला एक अंश
जनरल का चेहरा तमतमा गया, उसके होंठ कांपने लगे और कांपने लगे। उसने एक नोटबुक निकाली, जल्दी से पेंसिल से कुछ बनाया, कागज का एक टुकड़ा फाड़ा, उसे दिया, तेजी से खिड़की के पास गया, अपने शरीर को एक कुर्सी पर फेंक दिया और कमरे में चारों ओर देखा, जैसे पूछ रहा हो: वे उसे क्यों देख रहे हैं? फिर जनरल ने अपना सिर उठाया, अपनी गर्दन टेढ़ी की, मानो कुछ कहना चाह रहा हो, लेकिन तुरंत, जैसे कि लापरवाही से खुद ही गुनगुनाना शुरू कर दिया हो, उसने एक अजीब आवाज निकाली, जो तुरंत बंद हो गई। कार्यालय का दरवाज़ा खुला, और कुतुज़ोव दहलीज पर दिखाई दिया। सिर पर पट्टी बांधे हुए जनरल, मानो खतरे से भाग रहा हो, नीचे झुका और अपने पतले पैरों के साथ बड़े, तेज कदमों से कुतुज़ोव के पास पहुंचा।"वौस वॉयेज़ ले मल्ह्यूरेक्स मैक, [आप दुर्भाग्यपूर्ण मैक को देखते हैं।]," उन्होंने टूटी हुई आवाज़ में कहा।
कार्यालय के दरवाजे पर खड़े कुतुज़ोव का चेहरा कई क्षणों तक बिल्कुल गतिहीन रहा। फिर, एक लहर की तरह, उसके चेहरे पर एक झुर्रियाँ दौड़ गईं, उसका माथा चिकना हो गया; उसने आदरपूर्वक अपना सिर झुकाया, अपनी आँखें बंद कर लीं, चुपचाप मैक को अपने पास से गुजरने दिया और अपने पीछे का दरवाज़ा बंद कर लिया।
ऑस्ट्रियाई लोगों की हार और उल्म में पूरी सेना के आत्मसमर्पण के बारे में पहले से ही फैलाई गई अफवाह सच निकली। आधे घंटे बाद, सहायकों को अलग-अलग दिशाओं में इस आदेश के साथ भेजा गया कि जल्द ही रूसी सैनिकों, जो अब तक निष्क्रिय थे, को दुश्मन से मिलना होगा।
प्रिंस आंद्रेई मुख्यालय के उन दुर्लभ अधिकारियों में से एक थे जिनका मानना था कि उनकी मुख्य रुचि सैन्य मामलों के सामान्य पाठ्यक्रम में थी। मैक को देखने और उसकी मृत्यु का विवरण सुनने के बाद, उसे एहसास हुआ कि अभियान का आधा हिस्सा खो गया था, उसने रूसी सैनिकों की स्थिति की कठिनाई को समझा और स्पष्ट रूप से कल्पना की कि सेना का क्या इंतजार है, और उसे इसमें क्या भूमिका निभानी होगी। .
1957 में, सोवियत संघ ने एक साथ दो दिशाओं में एक क्रांतिकारी वैज्ञानिक सफलता हासिल की: अक्टूबर में पहला कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह लॉन्च किया गया था, और कुछ महीने पहले, मार्च में, माइक्रोवर्ल्ड का अध्ययन करने के लिए एक विशाल स्थापना, पौराणिक सिंक्रोफैसोट्रॉन ने काम करना शुरू कर दिया था। दुबना में. इन दो घटनाओं ने पूरी दुनिया को झकझोर कर रख दिया और "सैटेलाइट" और "सिंक्रोफैसोट्रॉन" शब्द हमारे जीवन में मजबूती से स्थापित हो गए।
सिंक्रोफैसोट्रॉन एक प्रकार का आवेशित कण त्वरक है। उनमें कण उच्च गति और इसलिए, उच्च ऊर्जा तक त्वरित होते हैं। अन्य परमाणु कणों के साथ उनके टकराव के परिणामों के आधार पर पदार्थ की संरचना और गुणों का आकलन किया जाता है। टकराव की संभावना त्वरित कण किरण की तीव्रता से निर्धारित होती है, यानी इसमें कणों की संख्या, इसलिए ऊर्जा के साथ-साथ तीव्रता, त्वरक का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है।
मार्च 1938 में सरकारी स्तर पर सोवियत संघ में एक गंभीर त्वरक आधार बनाने की आवश्यकता की घोषणा की गई थी। शिक्षाविद् ए.एफ. के नेतृत्व में लेनिनग्राद इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी (एलपीटीआई) के शोधकर्ताओं का एक समूह। इओफ़े ने यूएसएसआर के पीपुल्स कमिसर्स काउंसिल के अध्यक्ष वी.एम. की ओर रुख किया। मोलोटोव को एक पत्र दिया जिसमें परमाणु नाभिक की संरचना के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए एक तकनीकी आधार बनाने का प्रस्ताव रखा गया था। परमाणु नाभिक की संरचना के बारे में प्रश्न प्राकृतिक विज्ञान की केंद्रीय समस्याओं में से एक बन गए और सोवियत संघ उन्हें हल करने में काफी पीछे रह गया। इसलिए, यदि अमेरिका के पास कम से कम पांच साइक्लोट्रॉन थे, तो सोवियत संघ के पास एक भी नहीं था (1937 में लॉन्च किया गया रेडियम इंस्टीट्यूट ऑफ द एकेडमी ऑफ साइंसेज (आरआईएएन) का एकमात्र साइक्लोट्रॉन, डिजाइन दोषों के कारण व्यावहारिक रूप से काम नहीं करता था)। मोलोटोव की अपील में 1 जनवरी, 1939 तक एलपीटीआई साइक्लोट्रॉन के निर्माण को पूरा करने के लिए परिस्थितियाँ बनाने का अनुरोध शामिल था। इसके निर्माण पर काम, जो 1937 में शुरू हुआ, विभागीय विसंगतियों और फंडिंग की समाप्ति के कारण निलंबित कर दिया गया था।
नवंबर 1938 में, एस.आई. वाविलोव ने विज्ञान अकादमी के प्रेसिडियम से अपील में मॉस्को में एलपीटीआई साइक्लोट्रॉन बनाने और आई.वी. की प्रयोगशाला को एलपीटीआई से भौतिकी संस्थान अकादमी ऑफ साइंसेज (एफआईएएन) में स्थानांतरित करने का प्रस्ताव रखा। कुरचटोवा, जो इसके निर्माण में शामिल थे। सर्गेई इवानोविच चाहते थे कि परमाणु नाभिक के अध्ययन के लिए केंद्रीय प्रयोगशाला उसी स्थान पर स्थित हो जहां विज्ञान अकादमी स्थित थी, यानी मॉस्को में। हालाँकि, उन्हें LPTI में समर्थन नहीं मिला। यह विवाद 1939 के अंत में समाप्त हुआ, जब ए.एफ. इओफ़े ने एक साथ तीन साइक्लोट्रॉन बनाने का प्रस्ताव रखा। 30 जुलाई, 1940 को, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के प्रेसीडियम की एक बैठक में, इस वर्ष मौजूदा साइक्लोट्रॉन को फिर से लगाने के लिए RIAN को निर्देश देने का निर्णय लिया गया, FIAN को 15 अक्टूबर तक एक नए शक्तिशाली साइक्लोट्रॉन के निर्माण के लिए आवश्यक सामग्री तैयार करने का निर्देश दिया गया। , और एलएफटीआई को 1941 की पहली तिमाही में साइक्लोट्रॉन का निर्माण पूरा करना था।
इस निर्णय के संबंध में, FIAN ने तथाकथित साइक्लोट्रॉन टीम बनाई, जिसमें व्लादिमीर इओसिफोविच वेक्स्लर, सर्गेई निकोलाइविच वर्नोव, पावेल अलेक्सेविच चेरेनकोव, लियोनिद वासिलीविच ग्रोशेव और एवगेनी लावोविच फीनबर्ग शामिल थे। 26 सितंबर, 1940 को भौतिक और गणितीय विज्ञान विभाग (ओपीएमएस) के ब्यूरो ने वी.आई. से जानकारी सुनी। साइक्लोट्रॉन के डिज़ाइन विनिर्देशों पर वेक्सलर ने इसकी मुख्य विशेषताओं और निर्माण अनुमानों को मंजूरी दी। साइक्लोट्रॉन को ड्यूटेरॉन को 50 MeV की ऊर्जा तक तेज़ करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।
तो, हम सबसे महत्वपूर्ण बात पर आते हैं, उस व्यक्ति पर जिसने उन वर्षों में हमारे देश में भौतिकी के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया - व्लादिमीर इओसिफोविच वेक्स्लर। इस उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी पर आगे चर्चा की जाएगी।
वी. आई. वेक्स्लर का जन्म 3 मार्च, 1907 को यूक्रेन के ज़िटोमिर शहर में हुआ था। प्रथम विश्व युद्ध में उनके पिता की मृत्यु हो गई।
1921 में, भीषण अकाल और तबाही की अवधि के दौरान, बड़ी कठिनाइयों के साथ और बिना पैसे के, वोलोडा वेक्स्लर ने खुद को प्री-एनईपी मॉस्को में भूखे पाया। किशोर खुद को खमोव्निकी में स्थापित एक कम्यून हाउस में, मालिकों द्वारा छोड़ी गई एक पुरानी हवेली में पाता है।
वेक्सलर भौतिकी और व्यावहारिक रेडियो इंजीनियरिंग में अपनी रुचि से प्रतिष्ठित थे; उन्होंने खुद एक डिटेक्टर रेडियो रिसीवर इकट्ठा किया, जो उन वर्षों में एक असामान्य रूप से कठिन काम था, उन्होंने बहुत कुछ पढ़ा और स्कूल में अच्छी पढ़ाई की।
कम्यून छोड़ने के बाद, वेक्सलर ने अपने द्वारा प्रचारित कई विचारों और आदतों को बरकरार रखा।
आइए हम ध्यान दें कि व्लादिमीर इओसिफ़ोविच जिस पीढ़ी के थे, उसका भारी बहुमत अपने जीवन के रोजमर्रा के पहलुओं को पूरी तरह से तिरस्कार के साथ मानता था, लेकिन वैज्ञानिक, पेशेवर और सामाजिक समस्याओं में उनकी गहरी दिलचस्पी थी।
वेक्सलर ने, अन्य कम्युनिस्टों के साथ, नौ साल के हाई स्कूल से स्नातक की उपाधि प्राप्त की और, सभी स्नातकों के साथ, एक श्रमिक के रूप में उत्पादन में प्रवेश किया, जहाँ उन्होंने दो साल से अधिक समय तक इलेक्ट्रीशियन के रूप में काम किया।
ज्ञान के प्रति उनकी प्यास, पुस्तकों के प्रति प्रेम और दुर्लभ बुद्धिमत्ता पर ध्यान दिया गया और 20 के दशक के अंत में युवक को संस्थान के लिए "कोम्सोमोल टिकट" प्राप्त हुआ।
जब व्लादिमीर इओसिफ़ोविच ने कॉलेज से स्नातक किया, तो उच्च शिक्षण संस्थानों का एक और पुनर्गठन किया गया और उनके नाम बदल दिए गए। यह पता चला कि वेक्सलर ने प्लेखानोव इंस्टीट्यूट ऑफ नेशनल इकोनॉमी में प्रवेश किया, और एमपीईआई (मॉस्को एनर्जी इंस्टीट्यूट) से स्नातक किया और एक्स-रे तकनीक में विशेषज्ञता के साथ एक इंजीनियर के रूप में योग्यता प्राप्त की।
उसी वर्ष, उन्होंने लेफोर्टोवो में ऑल-यूनियन इलेक्ट्रोटेक्निकल इंस्टीट्यूट की एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण प्रयोगशाला में प्रवेश किया, जहां व्लादिमीर इओसिफोविच ने माप उपकरणों के निर्माण और आयनीकरण विकिरण को मापने के तरीकों का अध्ययन करके अपना काम शुरू किया, यानी। आवेशित कणों की धाराएँ।
वेक्सलर ने इस प्रयोगशाला में 6 वर्षों तक काम किया और शीघ्र ही प्रयोगशाला सहायक से प्रबंधक बन गये। यहां एक प्रतिभाशाली प्रयोगात्मक वैज्ञानिक के रूप में वेक्सलर की विशेषता "हस्तलेख" पहले ही प्रकट हो चुकी है। उनके छात्र, प्रोफेसर एम.एस. राबिनोविच ने बाद में वेक्सलर के बारे में अपने संस्मरणों में लिखा: "लगभग 20 वर्षों तक उन्होंने स्वयं अपने द्वारा आविष्कार किए गए विभिन्न प्रतिष्ठानों को इकट्ठा किया और स्थापित किया, कभी भी किसी भी काम से पीछे नहीं हटे। इससे उन्हें न केवल अग्रभाग, बल्कि इसकी वैचारिकता को भी देखने की अनुमति मिली पक्ष ", लेकिन वह सब कुछ भी जो अंतिम परिणामों के पीछे, माप की सटीकता के पीछे, प्रतिष्ठानों की चमकदार अलमारियों के पीछे छिपा हुआ है। उन्होंने जीवन भर अध्ययन किया और पुनः सीखा। अपने जीवन के अंतिम वर्षों तक, शाम को, छुट्टियों पर, उन्होंने सैद्धांतिक कार्यों का ध्यानपूर्वक अध्ययन किया और नोट्स लिए।"
सितंबर 1937 में, वेक्सलर ऑल-यूनियन इलेक्ट्रोटेक्निकल इंस्टीट्यूट से पी.एन. लेबेदेव (FIAN) के नाम पर यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के फिजिकल इंस्टीट्यूट में चले गए। यह वैज्ञानिक के जीवन की एक महत्वपूर्ण घटना थी।
इस समय तक, व्लादिमीर इओसिफ़ोविच ने पहले ही अपनी पीएचडी थीसिस का बचाव कर लिया था, जिसका विषय उनके द्वारा डिज़ाइन किए गए "आनुपातिक एम्पलीफायरों" का डिज़ाइन और अनुप्रयोग था।
FIAN में, वेक्सलर ने कॉस्मिक किरणों का अध्ययन शुरू किया। ए.आई. अलिखानोव और उनके सहयोगियों के विपरीत, जो आर्मेनिया में सुरम्य माउंट अरागाट्स के शौकीन थे, वेक्सलर ने एल्ब्रस और फिर, बाद में, पामीर - दुनिया की छत पर वैज्ञानिक अभियानों में भाग लिया। दुनिया भर के भौतिकविदों ने उच्च-ऊर्जा आवेशित कणों की धाराओं का अध्ययन किया जिन्हें सांसारिक प्रयोगशालाओं में प्राप्त नहीं किया जा सकता था। शोधकर्ता ब्रह्मांडीय विकिरण की रहस्यमय धाराओं के करीब पहुंच गए।
अब भी, कॉस्मिक किरणें खगोल भौतिकीविदों और उच्च-ऊर्जा भौतिकी के विशेषज्ञों के शस्त्रागार में एक महत्वपूर्ण स्थान रखती हैं, और उनकी उत्पत्ति के रोमांचक दिलचस्प सिद्धांत सामने रखे जाते हैं। साथ ही, अध्ययन के लिए ऐसी ऊर्जा वाले कण प्राप्त करना असंभव था, और भौतिकविदों के लिए क्षेत्रों और अन्य कणों के साथ उनकी बातचीत का अध्ययन करना बस आवश्यक था। पहले से ही तीस के दशक में, कई परमाणु वैज्ञानिकों के मन में एक विचार था: उप-परमाणु कणों के अध्ययन के लिए विश्वसनीय उपकरणों का उपयोग करके प्रयोगशाला में इतनी उच्च "ब्रह्मांडीय" ऊर्जा के कण प्राप्त करना कितना अच्छा होगा, अध्ययन की विधि एक थी - बमबारी (जैसा कि वे) आलंकारिक रूप से कहा जाता था और अब शायद ही कभी कहा जाता है) कुछ कण दूसरों द्वारा। रदरफोर्ड ने शक्तिशाली प्रोजेक्टाइल - अल्फा कणों के साथ परमाणुओं पर बमबारी करके परमाणु नाभिक के अस्तित्व की खोज की। उसी विधि का उपयोग करके परमाणु प्रतिक्रियाओं की खोज की गई। एक रासायनिक तत्व को दूसरे में बदलने के लिए नाभिक की संरचना को बदलना आवश्यक था। यह अल्फा कणों के साथ नाभिक पर बमबारी करके हासिल किया गया था, और अब शक्तिशाली त्वरक में त्वरित कणों के साथ।
नाजी जर्मनी के आक्रमण के बाद, कई भौतिक विज्ञानी तुरंत सैन्य महत्व के काम में शामिल हो गए। वेक्सलर ने कॉस्मिक किरणों के अपने अध्ययन को बाधित कर दिया और सामने वाले की जरूरतों के लिए रेडियो उपकरणों को डिजाइन और सुधारना शुरू कर दिया।
इस समय, कुछ अन्य शैक्षणिक संस्थानों की तरह, विज्ञान अकादमी के भौतिकी संस्थान को कज़ान में खाली कर दिया गया था। केवल 1944 में कज़ान से पामीर के लिए एक अभियान आयोजित करना संभव हो सका, जहां वेक्सलर का समूह काकेशस में उच्च-ऊर्जा कणों के कारण होने वाली ब्रह्मांडीय किरणों और परमाणु प्रक्रियाओं पर शुरू किए गए शोध को जारी रखने में सक्षम था। कॉस्मिक किरणों से जुड़ी परमाणु प्रक्रियाओं के अध्ययन में वेक्सलर के योगदान पर विस्तार से विचार किए बिना, जिसके लिए उनके काम के कई साल समर्पित थे, हम कह सकते हैं कि वह बहुत महत्वपूर्ण थे और उन्होंने कई महत्वपूर्ण परिणाम दिए। लेकिन शायद सबसे महत्वपूर्ण बात, ब्रह्मांडीय किरणों के उनके अध्ययन ने उन्हें कण त्वरण के बारे में पूरी तरह से नए विचारों तक पहुंचाया। पहाड़ों में, वेक्सलर अपनी स्वयं की "कॉस्मिक किरणें" बनाने के लिए आवेशित कण त्वरक बनाने का विचार लेकर आए।
1944 के बाद से, वी. आई. वेक्स्लर एक नए क्षेत्र में चले गए, जिसने उनके वैज्ञानिक कार्यों में मुख्य स्थान पर कब्जा कर लिया। उस समय से, वेक्सलर का नाम हमेशा बड़े "ऑटोफ़ेज़िंग" त्वरक के निर्माण और नई त्वरण विधियों के विकास से जुड़ा रहा है।
हालाँकि, उन्होंने कॉस्मिक किरणों में रुचि नहीं खोई और इस क्षेत्र में काम करना जारी रखा। वेक्सलर ने 1946-1947 के दौरान पामीर के उच्च-पर्वतीय वैज्ञानिक अभियानों में भाग लिया। काल्पनिक रूप से उच्च ऊर्जा के कण जो त्वरक के लिए दुर्गम हैं, ब्रह्मांडीय किरणों में पाए जाते हैं। वेक्सलर को यह स्पष्ट था कि इतनी उच्च ऊर्जा वाले कणों के "प्राकृतिक त्वरक" की तुलना "मानव हाथों की रचना" से नहीं की जा सकती।
वेक्सलर ने 1944 में इस गतिरोध से बाहर निकलने का एक रास्ता प्रस्तावित किया। लेखक ने उस नए सिद्धांत का नाम दिया जिसके द्वारा वेक्स्लर के त्वरक ऑटोफ़ेज़िंग संचालित करते थे।
इस समय तक, "साइक्लोट्रॉन" प्रकार के आवेशित कणों का एक त्वरक बनाया जा चुका था (एक लोकप्रिय अखबार के लेख में वेक्स्लर ने साइक्लोट्रॉन के संचालन के सिद्धांत को इस प्रकार समझाया: "इस उपकरण में, एक आवेशित कण, एक सर्पिल में चुंबकीय क्षेत्र, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र द्वारा लगातार त्वरित होता है। इसके लिए धन्यवाद, 10-20 मिलियन इलेक्ट्रॉन वोल्ट की ऊर्जा के साथ साइक्लोट्रॉन कणों से संचार करना संभव है")। लेकिन यह स्पष्ट हो गया कि इस पद्धति का उपयोग करके 20 MeV सीमा को पार नहीं किया जा सकता है।
साइक्लोट्रॉन में, चुंबकीय क्षेत्र चक्रीय रूप से बदलता है, जिससे आवेशित कणों में तेजी आती है। लेकिन त्वरण की प्रक्रिया में, कणों का द्रव्यमान बढ़ जाता है (जैसा कि एसआरटी - सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार होना चाहिए)। इससे प्रक्रिया में व्यवधान होता है - एक निश्चित संख्या में क्रांतियों के बाद, चुंबकीय क्षेत्र तेज होने के बजाय, कणों को धीमा करना शुरू कर देता है।
वेक्सलर ने समय के साथ साइक्लोट्रॉन में चुंबकीय क्षेत्र को धीरे-धीरे बढ़ाना शुरू करने का प्रस्ताव दिया है, जिससे चुंबक को प्रत्यावर्ती धारा मिलती है। तब यह पता चलता है कि, औसतन, एक वृत्त में कणों के घूमने की आवृत्ति स्वचालित रूप से डीज़ (चुंबकीय प्रणालियों की एक जोड़ी जो पथ को मोड़ती है और कणों को गति देती है) पर लागू विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति के बराबर बनाए रखी जाएगी चुंबकीय क्षेत्र)।
डीज़ के स्लिट के माध्यम से प्रत्येक मार्ग के साथ, कणों के द्रव्यमान में एक अलग वृद्धि होती है (और, तदनुसार, वे त्रिज्या में एक अलग वृद्धि प्राप्त करते हैं जिसके साथ चुंबकीय क्षेत्र उन्हें घुमाता है) डीज़ के बीच क्षेत्र वोल्टेज पर निर्भर करता है किसी दिए गए कण के त्वरण के क्षण में। सभी कणों के बीच, संतुलन ("भाग्यशाली") कणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। इन कणों के लिए, वह तंत्र जो स्वचालित रूप से कक्षीय अवधि की स्थिरता बनाए रखता है, विशेष रूप से सरल है।
"भाग्यशाली" कण हर बार डी स्लिट से गुजरने पर द्रव्यमान में वृद्धि और वृत्त की त्रिज्या में वृद्धि का अनुभव करते हैं। यह एक क्रांति के दौरान चुंबकीय क्षेत्र में वृद्धि के कारण त्रिज्या में कमी की सटीक भरपाई करता है। नतीजतन, जब तक चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता है तब तक "भाग्यशाली" (संतुलन) कणों को गुंजायमान रूप से त्वरित किया जा सकता है।
यह पता चला कि लगभग सभी अन्य कणों की क्षमता समान है, केवल त्वरण अधिक समय तक रहता है। त्वरण प्रक्रिया के दौरान, सभी कण संतुलन कणों की कक्षीय त्रिज्या के आसपास दोलन का अनुभव करेंगे। औसतन कणों की ऊर्जा संतुलन कणों की ऊर्जा के बराबर होगी। तो, लगभग सभी कण गुंजयमान त्वरण में भाग लेते हैं।
यदि, समय के साथ त्वरक (साइक्लोट्रॉन) में चुंबकीय क्षेत्र को धीरे-धीरे बढ़ाने के बजाय, चुंबक को प्रत्यावर्ती धारा से खिलाते हुए, हम डीज़ पर लागू प्रत्यावर्ती विद्युत क्षेत्र की अवधि को बढ़ाते हैं, तो "ऑटोफ़ेज़िंग" मोड स्थापित हो जाएगा।
"ऐसा लग सकता है कि ऑटोफ़ेज़िंग होने और गुंजयमान त्वरण होने के लिए, समय में चुंबकीय क्षेत्र या विद्युत अवधि को बदलना आवश्यक है। वास्तव में, यह ऐसा नहीं है। शायद अवधारणा में सबसे सरल (लेकिन बहुत दूर) व्यावहारिक कार्यान्वयन में सरल) त्वरण की विधि, अन्य तरीकों की तुलना में पहले लेखक द्वारा स्थापित, समय के साथ चुंबकीय क्षेत्र स्थिरांक और एक स्थिर आवृत्ति के साथ कार्यान्वित की जा सकती है।
1955 में, जब वेक्सलर ने त्वरक पर अपना ब्रोशर लिखा, तो इस सिद्धांत ने, जैसा कि लेखक ने बताया, एक त्वरक का आधार बनाया - एक माइक्रोट्रॉन - एक त्वरक जिसे माइक्रोवेव के शक्तिशाली स्रोतों की आवश्यकता होती है। वेक्सलर के अनुसार, माइक्रोट्रॉन "अभी तक व्यापक नहीं हुआ है (1955)। हालाँकि, 4 MeV तक की ऊर्जा वाले कई इलेक्ट्रॉन त्वरक कई वर्षों से काम कर रहे हैं।"
वेक्सलर भौतिकी के एक प्रतिभाशाली लोकप्रिय प्रवर्तक थे, लेकिन, दुर्भाग्य से, अपने व्यस्त कार्यक्रम के कारण, उन्होंने शायद ही कभी लोकप्रिय लेख प्रकाशित किए।
ऑटोफ़ेज़िंग सिद्धांत ने दिखाया है कि एक स्थिर चरण क्षेत्र होना संभव है और इसलिए, गुंजयमान त्वरण क्षेत्र को छोड़ने के डर के बिना त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति को बदलना संभव है। आपको बस सही त्वरण चरण चुनने की आवश्यकता है। क्षेत्र आवृत्ति को बदलने से कण द्रव्यमान में परिवर्तन की आसानी से भरपाई करना संभव हो गया। इसके अलावा, आवृत्ति बदलने से साइक्लोट्रॉन के तेजी से घूमने वाले सर्पिल को एक सर्कल के करीब लाया जा सका और कणों में तेजी आई जब तक कि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कणों को किसी दिए गए कक्षा में रखने के लिए पर्याप्त नहीं थी।
ऑटोफ़ेज़िंग के साथ वर्णित त्वरक, जिसमें विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की आवृत्ति बदलती है, को सिंक्रोसाइक्लोट्रॉन या फ़ैसोट्रॉन कहा जाता है।
सिंक्रोफैसोट्रॉन दो ऑटोफ़ेज़िंग सिद्धांतों के संयोजन का उपयोग करता है। उनमें से पहला फासोट्रॉन के केंद्र में स्थित है, जिसका उल्लेख पहले ही किया जा चुका है - यह विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की आवृत्ति में परिवर्तन है। दूसरे सिद्धांत का उपयोग सिंक्रोट्रॉन में किया जाता है - यहां चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बदल जाती है।
ऑटोफ़ेज़िंग की खोज के बाद से, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने अरबों इलेक्ट्रॉन वोल्ट की क्षमता वाले त्वरक को डिज़ाइन करना शुरू कर दिया है। हमारे देश में इनमें से पहला एक प्रोटॉन त्वरक था - डबना में 10 बिलियन इलेक्ट्रॉन-वोल्ट सिंक्रोफैसोट्रॉन।
इस बड़े त्वरक का डिज़ाइन 1949 में वी. आई. वेक्स्लर और एस. आई. वाविलोव की पहल पर शुरू हुआ और 1957 में इसे परिचालन में लाया गया। दूसरा बड़ा त्वरक 70 GeV की ऊर्जा के साथ सर्पुखोव के पास प्रोटविनो में बनाया गया था। न केवल सोवियत शोधकर्ता, बल्कि अन्य देशों के भौतिक विज्ञानी भी अब इस पर काम कर रहे हैं।
लेकिन दो विशाल "अरब-डॉलर" त्वरक के लॉन्च से बहुत पहले, वेक्सलर के नेतृत्व में फिजिकल इंस्टीट्यूट ऑफ द एकेडमी ऑफ साइंसेज (एफआईएएन) में सापेक्ष कण त्वरक का निर्माण किया गया था। 1947 में, 30 MeV की ऊर्जा तक का एक इलेक्ट्रॉन त्वरक लॉन्च किया गया था, जो एक बड़े इलेक्ट्रॉन त्वरक के मॉडल के रूप में कार्य करता था - 250 MeV की ऊर्जा वाला एक सिंक्रोट्रॉन। सिंक्रोट्रॉन को 1949 में लॉन्च किया गया था। इन त्वरक का उपयोग करते हुए, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिकी संस्थान के शोधकर्ताओं ने मेसन भौतिकी और परमाणु नाभिक पर प्रथम श्रेणी का काम किया।
डबना सिंक्रोफैसोट्रॉन के लॉन्च के बाद, उच्च-ऊर्जा त्वरक के निर्माण में तेजी से प्रगति का दौर शुरू हुआ। यूएसएसआर और अन्य देशों में कई त्वरक बनाए गए और परिचालन में लाए गए। इनमें सर्पुखोव में पहले से उल्लिखित 70 GeV त्वरक, बटाविया (यूएसए) में 50 GeV, जिनेवा (स्विट्जरलैंड) में 35 GeV, कैलिफोर्निया (यूएसए) में 35 GeV शामिल हैं। वर्तमान में, भौतिक विज्ञानी कई टेराइलेक्ट्रॉन-वोल्ट (टेराइलेक्ट्रॉन-वोल्ट - 1012 ईवी) के त्वरक बनाने का कार्य स्वयं निर्धारित कर रहे हैं।
1944 में, जब "ऑटोफ़ेज़िंग" शब्द का जन्म हुआ। वेक्सलर 37 साल के थे. वेक्सलर वैज्ञानिक कार्यों का एक प्रतिभाशाली आयोजक और एक वैज्ञानिक स्कूल का प्रमुख निकला।
ऑटोफ़ेज़िंग विधि, एक पके फल की तरह, एक वैज्ञानिक-द्रष्टा की प्रतीक्षा कर रही थी जो इसे हटा देगा और इसे अपने कब्जे में ले लेगा। एक साल बाद, वेक्सलर से स्वतंत्र रूप से, प्रसिद्ध अमेरिकी वैज्ञानिक मैकमिलन द्वारा ऑटोफ़ेज़िंग के सिद्धांत की खोज की गई। उन्होंने सोवियत वैज्ञानिक की प्राथमिकता को पहचाना। मैकमिलन वेक्सलर से एक से अधिक बार मिले। वे बहुत मिलनसार थे, और वेक्सलर की मृत्यु तक दो उल्लेखनीय वैज्ञानिकों की मित्रता पर कभी किसी बात का प्रभाव नहीं पड़ा।
हाल के वर्षों में बनाए गए एक्सेलेरेटर, हालांकि वेक्स्लर के ऑटोफ़ेज़िंग सिद्धांत पर आधारित हैं, निश्चित रूप से, पहली पीढ़ी की मशीनों की तुलना में काफी बेहतर हैं।
ऑटोफ़ेज़िंग के अलावा, वेक्सलर कण त्वरण के लिए अन्य विचार लेकर आए जो बहुत उपयोगी साबित हुए। वेक्सलर के ये विचार यूएसएसआर और अन्य देशों में व्यापक रूप से विकसित हुए हैं।
मार्च 1958 में, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज की पारंपरिक वार्षिक बैठक क्रोपोटकिन्सकाया स्ट्रीट पर हाउस ऑफ साइंटिस्ट्स में हुई। वेक्सलर ने त्वरण के एक नए सिद्धांत के विचार को रेखांकित किया, जिसे उन्होंने "सुसंगत" कहा। यह आपको न केवल व्यक्तिगत कणों, बल्कि बड़ी संख्या में कणों से युक्त प्लाज्मा थक्कों को भी तेज करने की अनुमति देता है। "सुसंगत" त्वरण विधि, जैसा कि वेक्स्लर ने 1958 में सावधानी से कहा था, किसी को कणों को एक हजार अरब इलेक्ट्रॉन वोल्ट और उससे भी अधिक ऊर्जा तक गति देने की संभावना के बारे में सोचने की अनुमति देता है।
1962 में, वेक्सलर, वैज्ञानिकों के एक प्रतिनिधिमंडल के प्रमुख के रूप में, उच्च ऊर्जा भौतिकी पर अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन में भाग लेने के लिए जिनेवा गए। सोवियत प्रतिनिधिमंडल के चालीस सदस्यों में ए. आई. अलीखानोव, एन. एन. बोगोलीबोव, डी. आई. ब्लोखिंटसेव, आई. हां. पोमेरांचुक, एम. ए. मार्कोव जैसे प्रमुख भौतिक विज्ञानी थे। प्रतिनिधिमंडल में शामिल कई वैज्ञानिक त्वरक विशेषज्ञ और वेक्सलर के छात्र थे।
व्लादिमीर इओसिफोविच वेक्स्लर कई वर्षों तक इंटरनेशनल यूनियन ऑफ थियोरेटिकल एंड एप्लाइड फिजिक्स के उच्च ऊर्जा भौतिकी आयोग के अध्यक्ष रहे।
25 अक्टूबर, 1963 को, वेक्सलर और उनके अमेरिकी सहयोगी, कैलिफोर्निया के लॉरेंस विश्वविद्यालय में विकिरण प्रयोगशाला के निदेशक एडविन मैकमिलन को शांति पुरस्कार के लिए अमेरिकी परमाणु से सम्मानित किया गया था।
वेक्सलर डुबना में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान की उच्च ऊर्जा प्रयोगशाला के स्थायी निदेशक थे। अब उनके नाम पर बनी सड़क हमें वेक्सलर के इस शहर में रहने की याद दिलाती है।
वेक्सलर का शोध कार्य कई वर्षों तक डुबना में केंद्रित था। उन्होंने ज्वाइंट इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च में अपने काम को पी.एन. लेबेडेव फिजिकल इंस्टीट्यूट में काम के साथ जोड़ा, जहां अपनी युवावस्था में उन्होंने एक शोधकर्ता के रूप में अपना करियर शुरू किया, और मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में प्रोफेसर थे, जहां उन्होंने विभाग का नेतृत्व किया।
1963 में, वेक्स्लर को यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के परमाणु भौतिकी विभाग का शिक्षाविद-सचिव चुना गया और स्थायी रूप से इस महत्वपूर्ण पद पर रहे।
वी. आई. वेक्स्लर की वैज्ञानिक उपलब्धियों की उन्हें प्रथम डिग्री का राज्य पुरस्कार और लेनिन पुरस्कार (1959) देकर अत्यधिक सराहना की गई। वैज्ञानिक की उत्कृष्ट वैज्ञानिक, शैक्षणिक, संगठनात्मक और सामाजिक गतिविधियों के लिए लेनिन के तीन आदेश, श्रम के लाल बैनर के आदेश और यूएसएसआर के पदक से सम्मानित किया गया।
व्लादिमीर इओसिफ़ोविच वेक्स्लर की 20 सितंबर, 1966 को दूसरे दिल के दौरे से अचानक मृत्यु हो गई। वह केवल 59 वर्ष के थे। जीवन में वह हमेशा अपनी उम्र से छोटे लगते थे, ऊर्जावान, सक्रिय और अथक थे।
यूएसएसआर में प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हुई। पहले कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह के प्रक्षेपण को ही देखिए, जिस पर पूरी दुनिया की नजर थी। कम ही लोग जानते हैं कि उसी वर्ष, 1957 में, सिंक्रोफैसोट्रॉन ने यूएसएसआर में काम करना शुरू कर दिया था (अर्थात, इसे न केवल पूरा किया गया और परिचालन में लाया गया, बल्कि लॉन्च किया गया)। इस शब्द का अर्थ प्राथमिक कणों को तेज करने के लिए एक संस्थापन है। आज लगभग सभी ने लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के बारे में सुना है - यह इस लेख में वर्णित डिवाइस का एक नया और बेहतर संस्करण है।
यह क्या है - एक सिंक्रोफैसोट्रॉन? यह किस लिए है?
यह स्थापना प्राथमिक कणों (प्रोटॉन) का एक बड़ा त्वरक है, जो सूक्ष्म जगत के अधिक गहन अध्ययन के साथ-साथ इन समान कणों की एक दूसरे के साथ बातचीत की अनुमति देता है। अध्ययन करने का तरीका बहुत सरल है: प्रोटॉन को छोटे भागों में तोड़ें और देखें कि अंदर क्या है। यह सब सरल लगता है, लेकिन एक प्रोटॉन को तोड़ना बेहद मुश्किल काम है, जिसके लिए इतनी बड़ी संरचना का निर्माण करना पड़ा। यहां, एक विशेष सुरंग के माध्यम से, कणों को अत्यधिक गति तक बढ़ाया जाता है और फिर लक्ष्य तक भेजा जाता है। जब वे इससे टकराते हैं तो छोटे-छोटे टुकड़ों में बिखर जाते हैं। सिंक्रोफैसोट्रॉन का निकटतम "सहयोगी", लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर, लगभग एक ही सिद्धांत पर काम करता है, केवल वहां कण विपरीत दिशाओं में तेजी लाते हैं और खड़े लक्ष्य से नहीं टकराते, बल्कि एक दूसरे से टकराते हैं।
अब आप थोड़ा समझ गए कि यह एक सिंक्रोफैसोट्रॉन है। यह माना जाता था कि स्थापना से माइक्रोवर्ल्ड अनुसंधान के क्षेत्र में वैज्ञानिक सफलता प्राप्त करना संभव हो जाएगा। बदले में, यह नए तत्वों की खोज और सस्ते ऊर्जा स्रोत प्राप्त करने के तरीकों की अनुमति देगा। आदर्श रूप से, वे ऐसे तत्वों की खोज करना चाहते थे जो दक्षता में बेहतर हों और साथ ही कम हानिकारक हों और जिनका पुनर्चक्रण करना आसान हो।
सैन्य उपयोग
यह ध्यान देने योग्य है कि यह स्थापना वैज्ञानिक और तकनीकी सफलता हासिल करने के लिए बनाई गई थी, लेकिन इसके लक्ष्य केवल शांतिपूर्ण नहीं थे। वैज्ञानिक और तकनीकी सफलता का श्रेय सैन्य हथियारों की होड़ को जाता है। सिंक्रोफैसोट्रॉन को "टॉप सीक्रेट" शीर्षक के तहत बनाया गया था, और इसका विकास और निर्माण परमाणु बम के निर्माण के हिस्से के रूप में किया गया था। यह मान लिया गया था कि यह उपकरण परमाणु बलों का एक आदर्श सिद्धांत बनाना संभव बना देगा, लेकिन सब कुछ इतना सरल नहीं निकला। आज भी यह सिद्धांत गायब है, हालाँकि तकनीकी प्रगति ने काफी प्रगति की है।
सरल शब्दों में?
यदि हम संक्षेपण करें और समझने योग्य भाषा में बोलें? सिंक्रोफैसोट्रॉन एक ऐसी सुविधा है जहां प्रोटॉन को उच्च गति तक बढ़ाया जा सकता है। इसमें एक लूप वाली ट्यूब होती है जिसके अंदर वैक्यूम होता है और शक्तिशाली इलेक्ट्रोमैग्नेट होते हैं जो प्रोटॉन को बेतरतीब ढंग से चलने से रोकते हैं। जब प्रोटॉन अपनी अधिकतम गति तक पहुँचते हैं, तो उनका प्रवाह एक विशेष लक्ष्य की ओर निर्देशित होता है। इससे टकराकर प्रोटॉन छोटे-छोटे टुकड़ों में बिखर जाते हैं। वैज्ञानिक एक विशेष बुलबुला कक्ष में उड़ने वाले टुकड़ों के निशान देख सकते हैं, और इन निशानों से वे स्वयं कणों की प्रकृति का विश्लेषण करते हैं।
बुलबुला कक्ष प्रोटॉन के अंशों को पकड़ने के लिए थोड़ा पुराना उपकरण है। आज, ऐसे इंस्टॉलेशन अधिक सटीक राडार का उपयोग करते हैं, जो प्रोटॉन टुकड़ों की गति के बारे में अधिक जानकारी प्रदान करते हैं।
सिंक्रोफैसोट्रॉन के सरल सिद्धांत के बावजूद, यह इंस्टॉलेशन स्वयं उच्च तकनीक है, और इसका निर्माण केवल पर्याप्त स्तर के तकनीकी और वैज्ञानिक विकास के साथ ही संभव है, जो निश्चित रूप से यूएसएसआर के पास था। एक सादृश्य देने के लिए, एक साधारण माइक्रोस्कोप एक उपकरण है जिसका उद्देश्य सिंक्रोफैसोट्रॉन के उद्देश्य से मेल खाता है। दोनों डिवाइस आपको माइक्रोवर्ल्ड का पता लगाने की अनुमति देते हैं, केवल बाद वाला आपको "गहराई से खोदने" की अनुमति देता है और इसमें कुछ हद तक अनूठी शोध पद्धति होती है।
विवरण
डिवाइस के संचालन का वर्णन ऊपर सरल शब्दों में किया गया था। बेशक, सिंक्रोफैसोट्रॉन का संचालन सिद्धांत अधिक जटिल है। तथ्य यह है कि कणों को उच्च गति तक पहुंचाने के लिए सैकड़ों अरब वोल्ट का संभावित अंतर प्रदान करना आवश्यक है। प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान चरण में भी यह असंभव है, पिछले चरण का तो जिक्र ही नहीं।
इसलिए, कणों को धीरे-धीरे तेज करने और उन्हें लंबे समय तक एक सर्कल में चलाने का निर्णय लिया गया। प्रत्येक गोद में, प्रोटॉन सक्रिय थे। लाखों चक्करों को पार करने के परिणामस्वरूप, आवश्यक गति प्राप्त करना संभव हो सका, जिसके बाद उन्हें लक्ष्य पर भेजा गया।
यह बिल्कुल वही सिद्धांत है जिसका उपयोग सिंक्रोफैसोट्रॉन में किया गया था। सबसे पहले, कण कम गति से सुरंग के माध्यम से चले गए। प्रत्येक गोद में, उन्होंने तथाकथित त्वरण अंतराल में प्रवेश किया, जहां उन्हें ऊर्जा का अतिरिक्त प्रभार प्राप्त हुआ और गति प्राप्त हुई। ये त्वरण खंड कैपेसिटर हैं, जिनकी प्रत्यावर्ती वोल्टेज की आवृत्ति रिंग से गुजरने वाले प्रोटॉन की आवृत्ति के बराबर होती है। अर्थात् कण ऋणात्मक आवेश के साथ त्वरण अनुभाग से टकराते हैं, इस समय वोल्टेज तेजी से बढ़ जाता है, जिससे उन्हें गति मिलती है। यदि कण धनात्मक आवेश के साथ त्वरण स्थल से टकराते हैं, तो उनकी गति धीमी हो जाती है। और यह एक सकारात्मक विशेषता है, क्योंकि इसके कारण संपूर्ण प्रोटॉन किरण एक ही गति से चलती है।
और इसे लाखों बार दोहराया गया, और जब कणों ने आवश्यक गति प्राप्त कर ली, तो उन्हें एक विशेष लक्ष्य पर भेजा गया, जिस पर वे दुर्घटनाग्रस्त हो गए। बाद में, वैज्ञानिकों के एक समूह ने कण टकराव के परिणामों का अध्ययन किया। सिंक्रोफैसोट्रॉन ने इस तरह काम किया।
चुम्बकों की भूमिका
यह ज्ञात है कि इस विशाल कण त्वरण मशीन में शक्तिशाली विद्युत चुम्बकों का भी उपयोग किया गया था। लोग गलती से मानते हैं कि उनका उपयोग प्रोटॉन को तेज करने के लिए किया गया था, लेकिन यह मामला नहीं है। विशेष कैपेसिटर (त्वरण अनुभाग) की मदद से कणों को त्वरित किया गया था, और मैग्नेट ने केवल प्रोटॉन को सख्ती से निर्दिष्ट प्रक्षेपवक्र में रखा था। उनके बिना, प्राथमिक कणों की किरण की लगातार गति असंभव होगी। और विद्युत चुम्बकों की उच्च शक्ति को उच्च गति पर प्रोटॉन के बड़े द्रव्यमान द्वारा समझाया गया है।
वैज्ञानिकों को किन समस्याओं का सामना करना पड़ा?
इस संस्थापन को बनाने में मुख्य समस्याओं में से एक कणों का त्वरण था। बेशक, उन्हें प्रत्येक चक्कर में तेज़ किया जा सकता था, लेकिन जैसे-जैसे वे तेज़ होते गए, उनका द्रव्यमान अधिक होता गया। प्रकाश की गति के करीब की गति पर (जैसा कि हम जानते हैं, कोई भी चीज़ प्रकाश की गति से तेज़ नहीं चल सकती), उनका द्रव्यमान बहुत अधिक हो गया, जिससे उन्हें गोलाकार कक्षा में रखना मुश्किल हो गया। हम स्कूली पाठ्यक्रम से जानते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र में तत्वों की गति की त्रिज्या उनके द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है, इसलिए, जैसे-जैसे प्रोटॉन का द्रव्यमान बढ़ता गया, हमें त्रिज्या बढ़ानी पड़ी और बड़े, मजबूत चुंबकों का उपयोग करना पड़ा। भौतिकी के ऐसे नियम शोध की संभावनाओं को बहुत सीमित कर देते हैं। वैसे, वे यह भी बता सकते हैं कि सिंक्रोफैसोट्रॉन इतना विशाल क्यों निकला। सुरंग जितनी बड़ी होगी, प्रोटॉन को वांछित दिशा में घुमाते रहने के लिए एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए बड़े चुंबक स्थापित किए जा सकते हैं।
दूसरी समस्या चलते समय ऊर्जा की हानि है। कण, एक वृत्त के चारों ओर गुजरते समय, ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं (इसे खो देते हैं)। नतीजतन, गति से चलने पर, ऊर्जा का कुछ हिस्सा वाष्पित हो जाता है, और गति जितनी अधिक होगी, नुकसान उतना ही अधिक होगा। देर-सबेर वह क्षण आता है जब उत्सर्जित और प्राप्त ऊर्जा के मूल्यों की तुलना की जाती है, जिससे कणों का और अधिक त्वरण असंभव हो जाता है। परिणामस्वरूप, अधिक क्षमता की आवश्यकता है।
हम कह सकते हैं कि अब हम अधिक सटीक रूप से समझते हैं कि यह एक सिंक्रोफैसोट्रॉन है। लेकिन परीक्षणों के दौरान वैज्ञानिकों ने वास्तव में क्या हासिल किया?
क्या शोध किया गया है?
स्वाभाविक रूप से, इस स्थापना का कार्य बिना किसी निशान के नहीं गुजरा। और यद्यपि इससे अधिक गंभीर परिणाम आने की उम्मीद थी, कुछ अध्ययन बेहद उपयोगी साबित हुए। विशेष रूप से, वैज्ञानिकों ने त्वरित ड्यूटेरॉन के गुणों, लक्ष्यों के साथ भारी आयनों की बातचीत का अध्ययन किया, और खर्च किए गए यूरेनियम -238 के पुनर्चक्रण के लिए एक अधिक प्रभावी तकनीक विकसित की। और यद्यपि औसत व्यक्ति के लिए इन सभी परिणामों का कोई मतलब नहीं है, वैज्ञानिक क्षेत्र में उनके महत्व को कम करके आंकना मुश्किल है।
परिणामों का अनुप्रयोग
सिंक्रोफैसोट्रॉन पर किए गए परीक्षणों के परिणाम आज भी उपयोग किए जाते हैं। विशेष रूप से, इनका उपयोग अंतरिक्ष रॉकेट, रोबोटिक्स और जटिल उपकरणों पर चलने वाले बिजली संयंत्रों के निर्माण में किया जाता है। बेशक, इस परियोजना का विज्ञान और तकनीकी प्रगति में योगदान काफी बड़ा है। कुछ परिणाम सैन्य क्षेत्र में भी लागू होते हैं। और यद्यपि वैज्ञानिक नए तत्वों की खोज नहीं कर पाए हैं जिनका उपयोग नए परमाणु बम बनाने के लिए किया जा सकता है, वास्तव में कोई नहीं जानता कि यह सच है या नहीं। यह बहुत संभव है कि कुछ परिणाम जनता से छिपाए जा रहे हों, क्योंकि यह विचार करने योग्य है कि यह परियोजना "टॉप सीक्रेट" शीर्षक के तहत लागू की गई थी।
निष्कर्ष
अब आप समझ गए हैं कि यह एक सिंक्रोफैसोट्रॉन है, और यूएसएसआर की वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति में इसकी क्या भूमिका है। आज भी, ऐसे इंस्टॉलेशन कई देशों में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन पहले से ही अधिक उन्नत विकल्प हैं - न्यूक्लियोट्रॉन। लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर शायद सिंक्रोफैसोट्रॉन विचार का अब तक का सबसे अच्छा कार्यान्वयन है। इस इंस्टॉलेशन के उपयोग से वैज्ञानिकों को भारी गति से चलने वाले प्रोटॉन के दो बीमों को टकराकर माइक्रोवर्ल्ड को अधिक सटीक रूप से समझने की अनुमति मिलती है।
जहां तक सोवियत सिंक्रोफैसोट्रॉन की वर्तमान स्थिति का सवाल है, इसे एक इलेक्ट्रॉन त्वरक में परिवर्तित कर दिया गया था। अब वह FIAN में काम करता है।
इसके मूल में, सिंक्रोफैसोट्रॉन आवेशित कणों को तेज करने के लिए एक विशाल संस्थापन है। इस उपकरण में तत्वों की गति बहुत तेज़ है, साथ ही निकलने वाली ऊर्जा भी। कणों की पारस्परिक टक्कर का चित्र प्राप्त करके वैज्ञानिक भौतिक जगत के गुणों तथा उसकी संरचना का निर्णय कर सकते हैं।
त्वरक बनाने की आवश्यकता पर महान देशभक्तिपूर्ण युद्ध की शुरुआत से पहले ही चर्चा की गई थी, जब शिक्षाविद् ए. इओफ़े के नेतृत्व में सोवियत भौतिकविदों के एक समूह ने यूएसएसआर सरकार को एक पत्र भेजा था। इसमें परमाणु नाभिक की संरचना का अध्ययन करने के लिए तकनीकी आधार बनाने के महत्व पर जोर दिया गया। ये प्रश्न पहले से ही प्राकृतिक विज्ञान की केंद्रीय समस्या बन गए हैं; उनका समाधान व्यावहारिक विज्ञान, सैन्य मामलों और ऊर्जा को आगे बढ़ा सकता है।
1949 में, पहली स्थापना, एक प्रोटॉन त्वरक का डिज़ाइन शुरू हुआ। यह इमारत 1957 में डुबना में बनाई गई थी। प्रोटॉन त्वरक, जिसे "सिंक्रोफैसोट्रॉन" कहा जाता है, विशाल आकार की एक संरचना है। इसे एक शोध संस्थान की एक अलग इमारत के रूप में डिज़ाइन किया गया है। संरचना के क्षेत्र का मुख्य भाग लगभग 60 मीटर व्यास वाले एक चुंबकीय वलय द्वारा कब्जा कर लिया गया है। आवश्यक विशेषताओं के साथ एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाने के लिए इसकी आवश्यकता होती है। यह चुंबक के स्थान में है कि कण त्वरित होते हैं।
सिंक्रोफैसोट्रॉन का संचालन सिद्धांत
पहले शक्तिशाली त्वरक-सिंक्रोफैसोट्रॉन का निर्माण शुरू में दो सिद्धांतों के संयोजन के आधार पर किया जाना था, जो पहले फासोट्रॉन और सिंक्रोट्रॉन में अलग-अलग उपयोग किए जाते थे। पहला सिद्धांत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की आवृत्ति में बदलाव है, दूसरा चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के स्तर में बदलाव है।
सिंक्रोफैसोट्रॉन एक चक्रीय त्वरक के सिद्धांत पर काम करता है। कण को समान संतुलन कक्षा में रखने के लिए, त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति बदल जाती है। कण किरण हमेशा उच्च आवृत्ति वाले विद्युत क्षेत्र के साथ चरण में स्थापना के त्वरित भाग पर आती है। सिंक्रोफैसोट्रॉन को कभी-कभी कमजोर-फोकस करने वाला प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन भी कहा जाता है। सिंक्रोफैसोट्रॉन का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर किरण की तीव्रता है, जो इसमें मौजूद कणों की संख्या से निर्धारित होती है।
सिंक्रोफैसोट्रॉन अपने पूर्ववर्ती, साइक्लोट्रॉन में निहित त्रुटियों और नुकसानों को लगभग पूरी तरह से समाप्त कर देता है। चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण और कण पुनर्भरण की आवृत्ति को बदलकर, प्रोटॉन त्वरक कणों की ऊर्जा को बढ़ाता है, उन्हें वांछित पाठ्यक्रम के साथ निर्देशित करता है। ऐसे उपकरण के निर्माण ने परमाणु क्रांति ला दी