| 单词 | 回旋加速器 |
| 释义 | 【回旋加速器】 拼译：cyelotron 为了把一种原子变成另一种原子，需将亚原子粒子(质子或电子)加速并用原子核轰击它们。1919年，人类第一次完成了这样的转变，当时利用的是放射性元素放出的基本粒子。但那种粒子的速度不够大，必须研制专门的装置，把大量的粒子加到高速，这种装置叫做线性加速器。1930年，美国物理学家恩斯特·劳伦斯制造了一种新型的加速器。在这种加速器中，质子沿着渐开螺旋线在恒磁场中运动，而加速电压的频率与粒子在加速器中的旋转频率相同。劳伦斯将他的加速器叫做回旋加速器——cyclotron，这个词的前半部分源于希腊文的kyklos，意即“圆”、“环”，后缀tron用以表示亚原子粒子。劳伦斯的第一个装置直径只有10厘米，是用火漆粘玻璃装配成的。不久，他与里文斯顿合作，制出了同样大的金属装置，可以加速氢离子(质子)。后来在劳伦斯的领导下又造出了直径28厘米的加速器，它是于1932年被劳伦斯介绍给世人的，于是这一年被看做是回旋加速器诞生的一年。劳伦斯的加速器很不完善。它的缺点是：粒子运动的轨迹是螺旋线，粒子飞行与交变加速电场之间的同步——synchronism受到破坏。synchronism由希腊文的前缀syn及chronos组成，前者意即“在一起”、“共同”，后者表示“时间”。螺旋线不可能无限展开，因此限制了回旋加速器的尺寸。被加速的粒子每一圈都比上圈速度快，但加速电场的变化频率却是恒定的，因此二者不能保持同步。在运行时，加速电场的变化仿佛在放慢，因此对粒子的加速能力越来越弱。为了使粒子沿圆周旋转，不仅要改变电场，也要改变磁场，而且还得同步改变。第一个这样的装置是美国物理学家唐纳德·威廉·凯尔斯特于1940年制造出来的。他用它加速β粒子，因此那加速器就叫做betatron。因β粒子是电子，所以在中文中将其译为电子回旋加速器。在这种加速器中起加速作用的电场，是被交变磁场所感应引起的，因此betatron又叫做inductive betatron——电子感应加速器。inductive源于拉丁文的inductio，意即“推动”，但在这种加速器中也不可能获得很高的速度。1946年，科学家制造出了同步加速器——xynchrotron，在这种加速器中，被加速粒子仍然绕圆周旋转(像在betatron中一样)，但交变加速电场是独立形成的，因此粒子可以被加速到更高的速度。同一年又制成了下一代加速器，同步回旋加速器——synchrocyclotron或稳相加速器——pnasotron。后一个词中的phaso源于希腊文的phasa，指现象的表现或某一刻。在这种加速器中粒子是沿螺旋线飞行的，但后来随着粒子运动速度的提高，加速电场的变化频率也提高，这是通过调整交变加速电场的相位来实现的，所以又叫做稳相加速器，它可以将粒子的速度加到很高。最后(可能还不是最后)科学家制造了同步稳相加速器——synchrophasotron。它的设计思想是于1945年时由苏联物理学家乌拉基米尔·约希弗维奇·维克斯列尔和美国物理学家艾德温·М·麦克米兰各自独立地提议的。在这种加速器中，被加速粒子沿圆周运动，用粒子速度的变化来控制加速电场及感应磁场的频率，使它们同步变化。这就消除了回旋加速器的两个缺点，可使粒子获得极高速度。第一台同步稳相加速器是于1952年建成的，它安装在莫斯科以南的谢尔普霍夫，是当时世界上功率最大的加速器。该装置的直径约6公里。 |
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