Просмотр кода страницы Принцип автофазировки

[[Файл:Autophasing in synchrotrons.png|thumb|300px|Для ультрарелятивистских пучков равновесная фаза <math>\Omega t_0</math> должна располагаться на спадающем склоне синусоиды ВЧ для выполнения автофазировки.]]
'''Принцип автофазировки''' — закон, обеспечивающий стабильность частицы в резонансном циклическом [[Ускоритель заряженных частиц|ускорителе]] в продольном направлении. Принцип был сформулирован [[Векслер, Владимир Иосифович|В. И. Векслером]] (1944)<ref>{{Статья|автор=В.И. Векслер|заглавие=Новый метод ускорения релятивистских частиц|ссылка=http://lhe.jinr.ru/rus/veksler/wv0/publikacii/1944Veksler.pdf|язык=|издание=Доклады АН СССР|тип=|год=1944|месяц=|число=|том=43|номер=8|страницы=346-348|issn=|archivedate=2017-05-10|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170510094057/http://lhe.jinr.ru/rus/veksler/wv0/publikacii/1944Veksler.pdf}}</ref><ref>{{Статья|автор=В.И. Векслер|заглавие=О новом методе ускорения релятивистских частиц|ссылка=http://www1.jinr.ru/Books/veksler/13.pdf|язык=|издание=Доклады АН СССР|тип=|год=1944|месяц=|число=|том=44|номер=9|страницы=393-396|issn=|archivedate=2020-07-29|archiveurl=https://web.archive.org/web/20200729140828/http://www1.jinr.ru/Books/veksler/13.pdf}}</ref> и независимо [[Макмиллан, Эдвин Маттисон|Макмилланом]] (1945) и позволил создавать [[синхроциклотрон]]ы, а позже [[синхротрон]]ы для ускорения релятивистских частиц, что было невозможно в классическом [[циклотрон]]е.

== Описание принципа ==
В циклическом ускорителе установлен высокочастотный [[резонатор]], создающий ускоряющее продольное электрическое поле. Соответствующее ему напряжение: <math>U(t)=U_0sin(\Omega t)</math>. Для резонансного ускорения, частицы пучка должны проходить через резонатор в одной и той же фазе. Пусть есть некая центральная частица в пучке (равновесная частица), которая приходит в резонатор в момент времени <math>t_0</math> и получает энергию <math>W_0 = eZU_0sin(\Omega t_0)</math>, где <math>eZ</math> — заряд частицы. Если какая-то частица имеет отклонение по энергии от энергии равновесной частицы <math>\delta E</math>, то такая частица совершает один оборот за другое время, чем равновесная. В первом приближении поправка линейно связана с ошибкой по энергии: <math>\Delta T = K\cdot \delta E/E</math>, где <math>K = \alpha - \frac{1}{\gamma^2}</math>. Первое слагаемое, коэффициент расширения орбит <math>\alpha</math>, отвечает за удлинение орбиты, а второе, выраженное через релятивистский фактор <math>\gamma</math>, отвечает за изменение скорости движения частицы. Для ультрарелятивистских частиц, их скорость почти неизменна, второе слагаемое несущественно, и коэффициент <math>K > 0</math>. В этом случае, частица с бо́льшей энергией, имея больший период обращения, придёт в следующий раз в резонатор позже равновесной <math>t>t_0</math>. Если равновесная фаза <math>\phi_0 = \Omega t_0</math> расположена на спадающем склоне синусоиды напряжения ВЧ, то запоздавшая частица получит меньше энергии, то есть её отклонение по энергии от равновесного значения сократится. Аналогично, частица с меньшей энергией получит больше, чем равновесная. Таким образом, частицы пучка будут совершать малые [[синхротронные колебания]] вокруг равновесного значения<ref>"Теория циклических ускорителей", [[Коломенский, Андрей Александрович|А.А.Коломенский]], А.Н. Лебедев, М., 1962, с.152.</ref>.

Аналогичные рассуждения можно провести для случая <math>K<0</math>, только для автофазировки следует выбрать нарастающий склон синусоиды ВЧ, в противном случае частицы будут совершать инфинитное движение в [[Фазовая плоскость|фазовой плоскости]] <math>(\delta E, \phi)</math>.

Следует отметить, что в резонансном ускорителе [[циклотрон]]е принцип автофазировки не выполняется, поскольку нерелятивистские частицы имеют период обращения, не зависящий от энергии. Это значит, что частица с отклонением по энергии не будет сокращать отстройку, а частица с отклонением по фазе прихода в ускоряющий зазор будет сохранять отстройку по фазе и наращивать отстройку по энергии.

== См. также ==
* [[Синхротронные колебания]]
* [[Синхротрон]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [http://www1.jinr.ru/Archive/Pepan/1995-v26/v-26-5/1.htm Фазотрон и принцип автофазировки] (К пятидесятилетию открытия принципа автофазировки), [[Джелепов, Венедикт Петрович|В.П. Джелепов]], В.П. Дмитриевский.
* [http://elementy.ru/lib/430461?page_design=print История создания дубненского синхрофазотрона], Л.Л. Зиновьева, «[[Наука и жизнь]]» №4, 2007.
* [http://www.larisa-zinovyeva.com/история-создания-синхрофазотрона/ ''История создания дубненского синхрофазотрона''], сайт Ларисы Леонидовны Зиновьевой.
* [http://www.larisa-zinovyeva.com/авторство-открытия-автофазировки/ ''К вопросу об авторстве открытия автофазировки''], сайт Ларисы Леонидовны Зиновьевой.
{{Внешние ссылки}}
[[Категория:Физика ускорителей]]