Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

поражала его не столько потрясающая работоспособность, сколько не знающая удержу

фантазия. Беседуя со своими учениками, он часто говорил: "У меня есть некоторая

идея, которую я хотел бы обсудить". Начинался жаркий спор. Идея подвергалась

ожесточенной критике. Температура дискуссии быстро поднималась. Все

присутствующие изо всех сил старались опровергнуть новое предложение. Спор

продолжался и в следующие дни. Иногда, чтобы разобраться, требовалась большая

теоретическая работа. После такой работы спор продолжался. На возражения

следовали контрвозражения. Для нас — учеников В.И.Векслера — такой метод

разработки различных физических идей явился превосходной школой. Она много

давала, но одновременно и много требовала. Не каждый мог выдержать такую работу

в течение многих лет, но можно назвать многих ученых, которые прошли подобную

школу идей у В.И.Векслера. Многие из его учеников сами в настоящее время стали

руководителями больших коллективов научных сотрудников".

Больше всего В.И.Векслер любил работать с молодежью, особенно с молодыми

теоретиками. И это понятно. При бурной творческой работе у В.И.Векслера

возникало много идей, иногда были и неправильные, но большей частью весьма

интересные и настолько на первый взгляд необычные, фантастические, что они

вызывали у многих физиков, привыкших к традиционному, медленному, "солидному"

движению по дороге науки, возражения, порой даже насмешку и нежелание спорить по

существу. К сожалению, некоторые, даже очень хорошие физики настороженно

встретили его самую блестящую идею — принцип автофазировки, который привел к

принципиально новым методам создания ускорителей заряженных частиц. Поэтому

В.И.Векслеру было проще с молодежью, которая только вырабатывала свой стиль

работы.

Идея автофазировки понравилась Л.Н.Мандельштамму, статьи В.И.Векслера были

молниеносно переведены на английский язык (несколько позже аналогичное

предложение выдвинул американец Э.М.Макмиллан).

Наконец-то Лоуренс смог возобновить работы на заброшенном циклотроне, и уже

через несколько месяцев на нем были получены частицы с энергией 500 (!) МэВ. По

это был уже не циклотрон, а совершенно новая машина — синхроциклотрон.

Однако, прежде чем перейти к описанию этой повой машины, обратимся к некоторым

физическим явлениям, лежащим в основе процесса ускорения заряженных частиц.

Лоуренс первым использовал магнитное ноле для возвращения частиц к одним и тем

же ускоряющим промежуткам. Известно, что любая заряженная частица, двигаясь в

магнитном поле, будет двигаться по окружности. В двух точках такой окружности

Лоуренс расположил ускоряющие промежутки. Вот для этого Лоуренсу и понадобился

старый магнит, завалявшийся на складе Калифорнийского университета.

С ростом энергии частиц, получаемых в ускорителе, увеличивается радиус орбит, по

которым вращаются частицы, а вместе с ним и диаметр магнитов. Поэтому-то самые

большие магниты в мире — это магниты ускорителей.

Заряженная частица подвержена в циклотроне влиянию двух сил: центробежной,

которая стремится "выбросить" частицу из циклотрона, и центростремительной

лоренцевой силы, которая заставляет частицу двигаться по окружности. Если в

какой-то точке орбиты напряженность, скажем, резко падает до нуля, частица в

этой точке, не сдерживаемая лоренцевой центростремительной силой, выскочит из

циклотрона.

Исходя из этих соображений, напряженность поля по орбите циклотрона

устанавливают строго постоянной. Равенство центробежной и центростремительной

сил на равновесной орбите обеспечивает так называемую горизонтальную

устойчивость частицы. Что это значит? Предположим, что частица под влиянием

каких-либо сил перешла с равновесной орбиты на орбиту большего радиуса. В этом

случае лоренцева центростремительная сила будет больше центробежной, и в

результате частица начнет смещаться в сторону орбиты меньшего радиуса до тех

пор, пока не достигнет равновесной орбиты. При уменьшении радиуса орбиты частицы

наблюдается обратная картина.

А что случится, если частица перейдет на более низкую или более высокую орбиту?

Если полюсные наконечники магнита параллельны друг другу и магнитные силовые

линии, которые должны быть перпендикулярны к стальным поверхностям, представляют