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回旋加速器本文重定向自 回旋加速器

一个60吋的回旋加速器
回旋加速器示意图

回旋加速器是一种粒子加速器。回旋加速器通过高频交流电压来加速带电粒子。大小从数英寸到数都有。它是由美国物理学家欧内斯特·劳伦斯于1929年发明[1]。在同步加速器于1950年代兴起以前,回旋加速器一直是粒子物理学的主要研究用工具,许多原子核、基本粒子的性质有关的信息,均是利用高能粒子轰击原子靶而获得的。

历史

在1929年时,劳伦斯就已经考虑过这种可能性:将粒子重复地经由一相对小电压做加速。他于是与李明斯顿(M.S.Livingston)合作,发展出了回旋加速器。第一部回旋加速器建于1930年,稍后的改良则于1934年完成。1932年,约翰·柯克劳夫欧内斯特·沃吞在英国制造了第一台“原子击破器”,利用700,000V的单一高电压对质子加速,然后再拿它们轰击锂靶。他们采用的方法虽然较为野蛮,但确实是建构出了这么个高电压。

构成

回旋加速器的基本构成是两个处于磁场中的半圆D型盒和D型盒之间的交变电场。带电粒子在电场的作用下加速进入磁场,由于受到洛伦兹力(其中磁感应强度为带电粒子所带电荷)而进行匀速圆周运动,每运动到两个D型盒之间的电场时在电场力作用下加速,之后再次进入磁场进行匀速圆周运动。在不考虑爱因斯坦狭义相对论时,由于在磁场中回旋半径与速度成正比,故当回旋半径大于回旋加速器半径时,带电粒子达到最大速度。[2]实际上,根据狭义相对论,带电粒子的质量随速度的增加而增加,故实际应用中带电粒子的回旋周期并非恒定。

参考文献

  1. ^ Ernest Lawrence. Nobelprize.org. [2009-12-19]. (原始内容存档于2007-10-11) (英语).
  2. ^ 2.6带电粒子在电磁场中运动. 中山大学物理科学与工程技术学院. [2009-12-19]. (原始内容存档于2013-10-15) (中文(中国大陆)).

参见


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