同步加速器

Schéma de principe du synchrotron.jpg

同步加速器英语:Synchrotron)是一種環形的粒子加速器,使用磁場(讓帶電粒子在運行中可以改變方向)及電場(加速帶電粒子)與運行中的帶電粒子束同步化操作。本是由阿爾瓦雷茨發展用以研究高能粒子之裝置。粒子迴旋加速器使用均勻的磁場及固定頻率變化的電場加速帶電粒子,如果改變其中一項則為同步粒子迴旋加速器,兩者都改變則為同步加速器。粒子在粒子迴旋加速器中,從中心以螺旋軌道運行到腔壁時,粒子迴旋加速器的最大半徑限制了粒子最後所獲得的全部能量。另一方面若以增加磁場強度的方式來提高加速能量,也有其極限。所以有同步加速器的出現。同步加速器中的粒子束具有固定軌道,藉著改變參數使帶電粒子獲得能量,在真空的環境(儲存環)中不斷的運行。同步加速器中的儲存環包含了直線段與彎曲的部分,前後相連在一起。因此在結構上和粒子迴旋加速器有很大的不同。而儲存環中彎曲的部分會有許多磁鐵設施使粒子束改變運行方向;直線段的部分則設置高頻共振腔使用高能量的微波提供粒子加速所需的電場。最強大的現代化的粒子加速器使用的同步加速器設計版本。最大的同步型加速器大型強子對撞機(LHC)位於瑞士日內瓦附近,由歐洲核子研究組織(CERN)建造。

同步加速器可以克服粒子迴旋加速器所遇到的問題,可以使用一個較小的管子來傳送粒子束,管子旁可裝設許多聚焦用的磁鐵或其他設施。

埃德溫·麥克米蘭在1945年建成了第一個電子同步加速器,儘管弗拉基米爾Veksler英语Vladimir Veksler已經於1944年(麥克米蘭并不知道)在蘇聯雜誌發表原理。[1][2][3]第一個質子同步加速器由马克·欧力峰英语Mark Oliphant爵士設計[4][5][2] 和建造於1952年。[2]

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