Արագացուցիչ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Միկրոաշխարհում ընթացող երևույթներն ուսումնասիրելիս լայնորեն կիրառվում են մեծ էներգիաներով լիցքավորված մասնիկների փնջերը։ Այդպիսի փնջեր ստանում են բարդ սարքերի՝ արագացուցիչների օգնությամբ։

Գծային և շրջանային արագացուցիչներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Արագացուցիչները լինում են գծային և շրջանային։ Երկու դեպքում էլ մասնիկների կինետիկ էներգիան մեծանում է էլեկտրական դաշտի կատարած աշխատանքի շնորհիվ. միայն առաջին դեպքում մասնիկները շարժվում են ուղղագիծ, իսկ երկրորդ դեպքում, Լորենցի ուժի ազդեցությամբ շարժվում են շրջանագծով կամ պարուրագծով։

Գծային արագացուցիչի սխեմա
Շրջանային արագացուցիչի (ցիկլատրոնի) աշխատանքի սկզբունքը

Լիցքավորված մասնիկների պարզագույն շրջանային արագացուցիչը (ցիկլատրոն) առաջինը կառուցել են ամերիկացի ֆիզիկոսներ Էռնստ Լոուրենսը և Միլտոն Լիվինգստոնը 1931 թվականին, Կալիֆորնիայի համալսարանում, որի համար արժանացել են Նոբելյան մրցանակի։ Նրա հիմնական օղակը վակուումում տեղակայված, իրարից քիչ հեռացված երկու կիսագլանները՝ դուանտներն են (կիսագլաններն այդպես են անվանում, քանի որ դրանք նման են լատինական D տառին)։

Հզոր էլեկտրամագնիսը, որի բևեռների միջև տեղակայված են դուանտները, կորացնում է մասնիկների հետագծերը՝ ստիպելով դրանց շարժվել դուանտների ներսում։ Մասնիկների արագացումը կատարվում է այն ժամանակահատվածում, երբ դրանք հայտնվում են դուանտների միջև՝ բացակում, որտեղ դրանց վրա ազդում է բարձր հաճախությամբ գեներատորի ստեղծած էլեկտրական դաշտը։ Վերջինիս փոփոխման հաճախությունը հավասար է մագնիսական դաշտում մասնիկի պտտման հաճախությանը։

Լիցքավորված մասնիկներն առաքվում են դուանտների կենտրոնին մոտ տեղակայված աղբյուրից։ Էլեկտրական դաշտը գործում է միայն դուանտների միջև՝ բացակում։ Մասնիկը, հայտնվելով բացակում, էլեկտրական դաշտի ազդեցությամբ արագանում է և սկսում է շարժվել ավելի մեծ շառավիղ ունեցող հետագծով։ Դրանից հետո, երբ մասնիկը նորից հայտնվում է արագացնող բացակում, էլեկտրական դաշտը նորից մեծացնում է մասնիկի արագությունը, հետևաբար և հետագծի շառավիղը։ Նկարագրված պրոցեսը կրկնվում է բազմիցս։

Եթե մասնիկների արագությունները զգալիորեն փոքր են լույսի արագությունից, պտտման պարբերությունը կախված չէ մասնիկի արագությունից և հետագծի շառավղից, հետևաբար՝ մասնիկներն արագացնող տիրույթներում հայտնվում են հավասար ժամանակահատվածներից հետո։ Ամեն անգամ մեծացնելով արագությունը՝ մասնիկները շարունակում են շարժվել ավելի մեծ շառավղով, և նրանց հետագիծը բացվող պարույրագիծ է։ Վերջին պարույրում միացվում է լրացուցիչ շեղող դաշտ, և արագացված մասնիկները դուրս են գալիս արագացուցիչից։

Ցիկլոտրոնի թերությունն այն է, որ նրա մեջ լիցքավորված մասնիկները չեն կարող ձեռք բերել շատ մեծ էներգիաներ, քանի որ լույսի արագությանը մոտ արագությունների դեպքում սկսում է զգալի դառնալ մասնիկի պտտման պարբերության կախումը արագությունից։ Այդ դեպքում արագության աճին զուգընթաց մասնիկը հերթական անգամ արագացնող տիրույթ է մտնում ավելի մեծ ուշացումով, և քանի որ արագացնող դաշտը ժամանակից կախված փոփոխվում է, ապա այն կարող է ոչ միայն չարագացնել, այլև արգելակել մասնիկի շարժումը։ Այդ պատճառով մեծ էներգիաներով մասնիկների փնջեր ստանալու համար կիրառվում են ավելի բարդ արագացուցիչներ, օրինակ՝ էլեկտրոնային սինխրոտրոններ և պրոտոններն արագացնող սինխրոֆազատրոններ։


Արագացուցիչները կարևոր նշանակություն ունեն միկրոաշխարհում ընթացող երևույթներն ուսումնասիրելու համար։ Հզոր արագացուցիչների կառուցումը կապված է տեխնիկական բարդ խնդիրների հետ, և ոչ բոլոր երկրներն են ունակ լուծելու այդ խնդիրները։ 1967 թվականին Երևանի ֆիզիկայի ինստիտուտում հայ անվանի ֆիզիկոս Արտեմ Ալիխանյանի նախաձեռնությամբ գործարկվել է 6 ԳէՎ էներգիայով (1 ԳէՎ=1,6•10−10 Ջ) էլեկտրոնների արագացուցիչը, որի հիման վրա կատարվել են տարրական մասնիկների ֆիզիկային առնչվող մի շարք արժեքավոր հետազոտություններ։

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Լիցքավորված մասնիկների կուտակիչներ

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ֆիզիկա 11 դասարանի հանրակրթականդասագիրք