США, КАЛИФОРНИЯ, СТЭНФОРДСКИЙ УСКОРИТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР, МЕНЛО-ПАРК
Линейный ускоритель в Стэнфордском ускорительном центре – это установка длиной 3 км, которая с момента своей постройки в 1966 г. применяется в передовых сферах науки, а именно в физике элементарных частиц. Здание-механизм находится в Менло-Парке, Калифорния. Это самый длинный ускоритель в мире и самое ровное сооружение на планете. Он просто обязан быть идеально прямым и ровным. Его задача заключается в том, чтобы заставлять субатомные частицы двигаться внутри медной трубы на очень высоких скоростях (почти со скоростью света). Это дает ученым возможность изучать поведение частиц и при столкновении последних определять их состав. Именно здесь в 1974 г. и 1975 г. соответственно, были открыты такие загадочные частицы, как «очарованный кварк» и «тау-лептон». За 50 лет существования ускорителя четверо ученых получили Нобелевскую премию за исследования, проведенные в этом месте.
Существует два типа ускорителей частиц: линейный и кольцевой (синхротрон). Стэнфордский ускоритель относится к линейному типу. Это длинная, прямолинейная установка. В кольцевом ускорителе частицы движутся по кругу (как грузик на конце веревки), пока не достигнут тех скоростей, которые нужны исследователям. В линейном ускорителе частицы вылетают из электронной пушки, расположенной на одном конце устройства (в ней электроны отделяются от поверхности полупроводника при помощи лазера) и двигаются, ускоряясь под воздействием электромагнитных импульсов, к 3.629-тонному детектору.
Простыми словами про линейный ускоритель
Если говорить совсем просто, линейный ускоритель – это сочетание обыкновенного телевизора и кухонной микроволновой печи, но обладающее невероятными размерами, мощностью и точностью. Любой телевизор (или монитор компьютера), оснащенный электронно-лучевой трубкой, испускает электроны, которые ускоряются, регулируются и воспринимаются (экраном). Линейный ускоритель работает сходным образом. Только частицы на своем 3-километровом пути ускоряются с помощью сверхвысокочастотных волновых импульсов, которые генерируются устройствами под названием клистроны, расположенными на расстоянии 7,9 м.
Конструкция линейного ускорителя
Линейный ускоритель – это медная труба, составленная из более чем 80.000 дисков и трубок. Электроны летят через отверстие в центре. Для того, чтобы эта сложная медная конструкция оставалась идеально прямой, используются сложные системы креплений.
Строительные работы на месте будущего ускорителя начались в 1962 г. В своей основе комплекс состоит из самого ускорителя (расположенного в тоннеле), здания для клистронов на поверхности земли и детекторной части – многоуровневого сооружения размером с шестиэтажный дом, стоящего в конце тоннеля. Тоннель для ускорения был построен открытым способом, при котором сначала копается траншея, затем внутри нее размещается необходимая инфраструктура, которую впоследствии опять закрывают сверху грунтом. Именно таким способом в 1860-е гг. была построена первая в мире ветка метрополитена – между вокзалом Паддингтон и Фаррингдон-Роуд. В ускорителе, однако, для стен фундамента и перекрытий тоннеля использовался не кирпич, а бетон. Когда работа над тоннелем закончилась, над ним было построено помещение для клистронов, где находится оборудование, генерирующее сверхвысокочастотные волны. Для охлаждения ускорителя, который при работе может нагреваться до 80 градусов, вдоль тоннеля были сооружены насосные станции.
Строительные работы завершились в 1966 г., а через год был выпущен первый пучок электронов. В 1968 г. ученые получили свидетельства о существовании элементарных частиц, которые они назвали кварками.
Paleoparadoxia
В октябре 1964 г. в ходе строительных работ были найдены окаменелые останки морского млекопитающего Paleoparadoxia, жившего на Земле 10-20 млн лет назад. Сейчас эта находка выставлена для обозрения.
Не уникальный в своем роде
Линейный ускоритель в Стэнфордском ускорительном центре – это не единственное место, где ищут ответы на такие вопросы науки. Так, в 2007 г., на границе между Францией и Швейцарией на глубине 100 м под землей был установлен Большой адронный коллайдер – 27-километровый кольцевой ускоритель. Эта установка, как и Стэнфордский ускоритель, предназначена для получения данных о частицах, которые пока что существуют только в теории.
По данным исследовательской компании Simple Analytics в России существует несколько ускорителей частиц: кольцевой синхрафазотрон (длина окружности 60 м) в Дубне (Московская область) (в н.в. выведен из эксплуатации), кольцевой ускоритель в институте физики высоких энергий (длина окружности 1,5 км) в Протвино (Московская область), шесть электрон-позитронных коллайдера в Новосибирске (два из них выведены из эксплуатации). Также, Правительством РФ, анонсированы планы по строительству новых коллайдеров.
Стэнфордский линейный ускоритель: интересные факты
1) Стэнфордский линейный ускоритель был построен в 1962-1966 гг. в калифорнии.
2) Тоннель Стэнфордского ускорителя тянется на 3 км.
3) С помощью Стэнфордского линейного ускорителя, построенного для подтверждения теоретических выкладок физиков и изучения субъядерных частиц, были открыты такие элементарные частицы, как «очарованные кварки» и тау-лептоны.
4) Ускоритель частиц производит электроны и заставляет их двигаться со скоростью, близкой к скорости света.