Принцип автофазировки — закон, обеспечивающий стабильность частицы в резонансном циклическом ускорителе в продольном направлении. Принцип был сформулирован В. И. Векслером (1944) и независимо Макмилланом (1945) и позволил создавать синхроциклотроны, а позже синхротроны для ускорения релятивистских частиц, что было невозможно в классическом циклотроне.
Описание принципа В циклическом ускорителе установлен высокочастотный резонатор, создающий ускоряющее продольное электрическое поле. Соответствующее ему напряжение: . Для резонансного ускорения, частицы пучка должны проходить через резонатор в одной и той же фазе. Пусть есть некая центральная частица в пучке (равновесная частица), которая приходит в резонатор в момент времени и получает энергию , где — заряд частицы. Если какая-то частица имеет отклонение по энергии от энергии равновесной частицы , то такая частица совершает один оборот за другое время, чем равновесная. В первом приближении поправка линейно связана с ошибкой по энергии: , где . Первое слагаемое, коэффициент расширения орбит , отвечает за удлинение орбиты, а второе, выраженное через релятивистский фактор , отвечает за изменение скорости движения частицы. Для ультрарелятивистских частиц, их скорость почти неизменна, второе слагаемое несущественно, и коэффициент . В этом случае, частица с бо́льшей энергией, имея больший период обращения, придёт в следующий раз в резонатор позже равновесной . Если равновесная фаза расположена на спадающем склоне синусоиды напряжения ВЧ, то запоздавшая частица получит меньше энергии, то есть её отклонение по энергии от равновесного значения сократится. Аналогично, частица с меньшей энергией получит больше, чем равновесная. Таким образом, частицы пучка будут совершать малые синхротронные колебания вокруг равновесного значения"Теория циклических ускорителей", А.А.Коломенский, А.Н. Лебедев, М., 1962, с.152..
Аналогичные рассуждения можно провести для случая , только для автофазировки следует выбрать нарастающий склон синусоиды ВЧ, в противном случае частицы будут совершать инфинитное движение в фазовой плоскости .
В резонансном ускорителе циклотроне принцип автофазировки не выполняется, поскольку нерелятивистские частицы имеют период обращения, не зависящий от энергии. Это значит, что частица с отклонением по энергии не будет сокращать отстройку, а частица с отклонением по фазе прихода в ускоряющий зазор будет сохранять отстройку по фазе и наращивать отстройку по энергии.
См. также Синхротронные колебания Синхротрон
Примечания
Ссылки Фазотрон и принцип автофазировки (К пятидесятилетию открытия принципа автофазировки), В. П. Джелепов, В. П. Дмитриевский. История создания дубненского синхрофазотрона, Л.Л. Зиновьева, «Наука и жизнь» №4, 2007. История создания дубненского синхрофазотрона, сайт Ларисы Леонидовны Зиновьевой. К вопросу об авторстве открытия автофазировки, сайт Ларисы Леонидовны Зиновьевой.
Категория:Физика ускорителей