Ускорители элементарных частиц

Для осуществления ядерных реакций необходимо использовать бомбардирующие частицы с высокой кинетической энергией. Она нужна для преодоления электростатических сил отталкивания, действующих со стороны бомбардируемых ядер (мишени). Поэтому приходится разгонять бомбардирующие частицы до очень высоких скоростей. Наиболее важными типами ускорителей элементарных частиц являются циклотрон и линейный ускоритель (рис. 1.31).

Циклотрон.

Этот ускоритель состоит из двух -образных металлических камер, называемых дуантами. Дуанты имеют заряды противоположных знаков. В середине зазора между ними находится источник положительно заряженных частиц. После быстрого впуска частиц они сразу же устремляются к отрицательно заряженному дуанту, но как только они входят в него, происходит мгновенное изменение полярности дуантов. Тогда частицы разворачиваются и ускоряются, двигаясь к противоположному дуанту, имеющему в данный момент отрицательный заряд. Когда они входят в этот дуант, снова происходит изменение полярности. Полярность дуантов изменяется с высокой частотой, и это заставляет частицы двигаться по спирали между дуантами со все возрастающей скоростью.

Линейный ускоритель.

Принцип действия этого ускорителя аналогичен принципу действия циклотрона. Линейный ускоритель состоит из рада металлических трубок постепенно увеличивающейся длины. Расположенные через одну трубки соединены между собой проводниками и имеют заряд одинакового знака. Положительно заряженные частицы направляются из источника в первую трубку, которая имеет отрицательный заряд, и ускоряются в ней. Как только частицы пройдут первую трубку, происходит изменение полярности трубок. Первая трубка теперь отталкивает частицы, а следующая трубка притягивает их. Обе серии трубок присоединены к источнику высокочастотного напряжения.

Быстрые нейтроны.

Нейтроны, движущиеся с большой скоростью, называются быстрые нейтроны. Их можно получать, бомбардируя какую-либо мишень частицами с высокой энергией, полученными с помощью ускорителя. Для подобной цели часто используют мишень, содержащую бериллий-9. Такую мишень бомбардируют ядрами дейтерия

Это превращение является примером реакции типа (d, n) (см. табл. 1.12).