СЛОВАРЬ ЮНОГО ФИЗИКА

ВЛАДИМИР ИОСИФОВИЧ ВЕКСЛЕР (1907— 1966)

Советский физик, академик, лауреат Ленинской и Государственной премий.

Родился в Житомире. В 1931 г. окончил Московский энергетический институт. С 1936 г. начал работать в Физическом институте Академии наук СССР.

В. И. Векслер внес большой вклад в организацию (1956) и развитие Объединенного института ядерных исследований в Дубне.

Наибольшую известность принесли В. И. Векслеру его работы по теории ускорителей заряженных частиц, ознаменовавшие поворотный пункт в развитии техники ускорителей. В 1944 г. он предложил новый принцип автофазировки частиц — явления, которое обеспечивает ускорение электронов, протонов, альфа-частиц (см. Альфа-распад), многозарядных ионов до высоких энергий (от нескольких МэВ до сотен ГэВ). Принцип автофазировки позволил поднять предел доступных энергий частиц в тысячи раз.

На этом принципе основана работа новых типов ускорителей — синхротрона, фазотрона и микротрона. Под руководством В. И. Векслера были созданы первые в нашей стране синхротрон (1947) и синхрофазотрон (1957) в Дубне.

В 1956—1966 гг. Векслер разработал основы так называемого коллективного метода ускорения. В настоящее время ускорители приобрели важнейшее значение в физике частиц высоких энергий, занимающейся исследованиями атомного ядра.

В. И. Векслеру принадлежат также работы по физике рентгеновских лучей и космической радиации (см. Космические лучи).

Он был организатором (1965) и главным редактором журнала «Ядерная физика».

В. И. Векслер создал школу специалистов в области ускорительной физики и техники. Он всегда подчеркивал, что атом должен служить только мирным целям. В 1963 г. ему была присуждена международная премия «Атом для мира».

Так как скорость электронов очень быстро становится близкой к скорости света, частота их обращения по орбите синхротрона не меняется с ростом энергии. Поэтому в синхротроне частота ускоряющего электрического поля — постоянная величина. У крупных синхротронов, ускоряющих электроны до энергий ~ 10 ГэВ, длина кольцевой траектории достигает километров. Кольцевой электромагнит состоит из тысяч отдельных блоков. За цикл ускорения частица совершает в синхротроне сотни тысяч оборотов.

Для ускорения тяжелых частиц до очень высоких энергий используют синхрофазотроны — кольцевые ускорители, у которых в процессе ускорения в строгом соответствии друг с другом меняются одновременно и величина магнитного поля, и частота ускоряющего напряжения, так что радиус орбиты частиц остается постоянным при росте их энергии. Специальная конфигурация магнитного поля не позволяет частицам отклониться далеко от этой орбиты (так называемая жесткая фокусировка), и поэтому ширина магнитной дорожки может быть небольшой. Синхрофазотрон в Серпухове позволяет реализовать энергию протонов 76 ГэВ. Длина его кольцевой вакуумной камеры, находящейся в магнитном поле, составляет 1,5 км; в поперечном сечении камера имеет форму эллипса с осями 17 и 11,5 см. Существуют синхрофазотроны и с еще большей энергией — до 400 Ч- 500 ГэВ. В настоящее время сооружаются и проектируются огромные ускорители нового поколения, в которых уже должны быть использованы сверхпроводящие магнитные поля. Энергия ускоренных частиц в этих «суперсинхрофазотронах» превысит 1ТэВ.

В заключение расскажем об ускорителях на встречных пучках. В обычных ускорителях пучок ускоренных частиц направляют на неподвижную мишень. При этом характер взаимодействия частиц пучка с частицами мишени определяется лишь малой частью энергии ускоренных частиц, основная же часть этой энергии переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. В связи с этим родилась идея использовать встречные пучки ускоренных частиц. Например, два встречных протонных пучка от Серпуховского ускорителя на 76 ГэВ могли бы дать такой же эффект, какой можно было бы ожидать от протонного пучка с энергией 12 000 ГэВ в случае неподвижной водородосодержащей мишени. Основной недостаток ускорителей на встречных пучках — низкая плотность частиц в пучке по сравнению с плотностью частиц в неподвижной (например, твердой) мишени. Чтобы увеличить плотность частиц в пучке, применяют так называемые накопительные кольца, где ускоренные частицы накапливаются за счет многих циклов ускорения.

Кроме того, принимаются меры к фокусировке пучков с тем, чтобы максимально сжать пучки в месте их взаимной встречи. В настоящее время во всем мире существуют более десятка ускорителей со встречными е+е_-пучками с энергией каждого пучка вплоть до 18 ГэВ. В СССР в Новосибирске работают два таких ускорителя с пучками по 700 МэВ и по 7 ГэВ. В Европе (ЦЕРН, Швейцария — Франция) работают ускорители со встречными протонными пучками по 30 ГэВ и с протон-антипротонными пучками по 270 ГэВ. Именно на последнем ускорителе недавно были открыты новые очень тяжелые частицы (их масса составляет 102 протонных масс) — так называемые промежуточные бозоны. Сейчас планируется создание новых ускорителей со встречными протонными (или протон-антипротонными) пучками с энергией до нескольких ТэВ и со встречными е+е~-пучками с энергией до 150 ГэВ.