Ърнест Лорънс и първият циклотрон

Aмериканският физик Ърнест Лорънс е носител на Нобелова награда за физика за 1939 година. Роден е на 8 август 1901 година в Кантън, Южна Дакота. Получава докторска степен през 1925 година от Йейл. Дълги години е професор в

2011-08-08 15:47:52

Aмериканският физик Ърнест Лорънс е носител на Нобелова награда за физика за 1939 година. Роден е на 8 август 1901 година в Кантън, Южна Дакота. Получава докторска степен през 1925 година от Йейл. Дълги години е професор в Бъркли. През 1931 година изобретява първия циклотрон. Участва в проекта Манхатън.

Умира на 27 август 1958 година в Пало Алто, Калифорния.

Циклотронът е цикличен ускорител на частици, в който те се движат в постоянно хомогенно магнитно поле, а за ускорението им се прилага високочестотно електрично поле с постоянна честота. Циклотронът работи с тежки заредени частици (протони, йони). Той е първият цикличен ускорител. За първи път е разработен и построен през 1931 година от Ърнест Лорънс, за което е удостоен с Нобелова награда за физика за 1939 г. И до днес циклотроните се прилагат за ускорение на тежки частици до сравнително неголеми енергии - до 50 MeV/нуклон.

Идеята на циклотрона е проста. Между два кухи електрода с полукръгла форма (наречени дуанти) се прилага променливо електрическо напрежение. Дуантите са разположени във вакуумна камера между полюсите на силен електромагнит, който създава постоянно магнитно поле. Частиците се намират в камера в центъра (инжектор) и се насочват се по окръжност в магнитното поле, като при всеки оборот се ускоряват при преминаването през процепа между дуантите от електрическото поле. За да се получи това, е необходимо честотата на изменение на полярността на напрежението на дуантите да е равна на кръговата честота на частицата. С други думи, циклотронът е един резонансен ускорител. С увеличението на енергията на частиците при всеки оборот, радиусът на траекторията им ще се увеличава, превръщайки се в плоска спирала. При последното завъртане по спиралата се прилага допълнително отклоняващо поле и снопът частици се извежда пределите на дуантите.

Недостатък на циклотрона е това, че в него не могат да се постигнат големи енергии на частиците, тъй като при високи скорости започва да се проявява релативистката зависимост на периода на завъртане от скоростта на частиците. С увеличението на скоростта този период расте и затова при всяко поредно попадане в ускоряващия процеп частиците започват все повече да закъсняват, докато в един момент приложеното поле започва дори да ги спира. Затова за получаване на частици с високи енергии се използват други, по-сложните ускорители.
Автор: Тони