КОЛЛЕКТИ́ВНЫЕ МЕ́ТОДЫ УСКОРЕ́НИЯ

КОЛЛЕКТИ́ВНЫЕ МЕ́ТОДЫ УСКОРЕ́НИЯ за­ря­жен­ных час­тиц, ос­но­ва­ны на не­по­сред­ст­вен­ном воз­дей­ст­вии мно­гих час­тиц срав­ни­тель­но низ­кой энер­гии на не­боль­шое ко­ли­че­ст­во ус­ко­ряе­мых час­тиц. Напр., для ус­ко­ре­ния про­то­нов и тя­жё­лых ио­нов мо­гут быть ис­поль­зо­ва­ны элек­тро­ны. Пер­спек­тив­ность ме­то­да обу­слов­ле­на воз­мож­но­стью соз­да­ния в ва­ку­у­ме или плаз­ме очень силь­ных элек­трич. по­лей (с на­пря­жён­но­стью до 10¹⁰ В/м), рост ко­то­рых в др. ме­то­дах ог­ра­ни­чи­ва­ет­ся по­треб­ляе­мой мощ­но­стью ис­точ­ни­ка по­ля и опас­но­стью элек­трич. про­боя. В К. м. у. про­бой ис­клю­чён, т. к. зо­на силь­ных по­лей мо­жет быть уда­ле­на от всех ме­тал­лич. или ди­элек­трич. по­верх­но­стей и ло­ка­ли­зо­ва­на в ма­лом объ­ё­ме вбли­зи ус­ко­ряе­мо­го и ус­ко­ряю­ще­го сгу­ст­ков час­тиц. Ис­поль­зо­ва­ние силь­ных элек­трич. по­лей по­зво­ля­ет умень­шить раз­ме­ры ус­ко­ри­те­ля на 2–3 по­ряд­ка.

Пер­во­на­чаль­ная идея К. м. у. бы­ла вы­ска­за­на Х. Аль­ве­ном в 1940-х гг. Раз­ви­тие К. м. у. на­ча­лось в 1956, ко­гда В. И. Векс­лер, Я. Б. Файн­берг и Г. И. Буд­кер пред­ло­жи­ли ис­поль­зо­вать собств. по­ля час­тиц для цик­лич. ус­ко­ре­ния. К. м. у. ка­за­лись очень пер­спек­тив­ны­ми, од­на­ко экс­пе­ри­мен­ты груп­пы фи­зи­ков из Дуб­ны (Векс­лер, В. П. Са­ран­цев и др., опубл. в 1967) по­ка­за­ли труд­но­сти реа­ли­за­ции К. м. у. В этих экс­пе­ри­мен­тах ус­ко­ряю­щий сгу­сток час­тиц пред­став­лял со­бой коль­це­вой элек­трон­ный ток, пе­ре­ме­щаю­щий­ся вдоль маг­нит­но­го по­ля вме­сте с за­хва­чен­ны­ми ус­ко­ряе­мы­ми тя­жё­лы­ми ио­на­ми. Даль­ней­шее раз­ви­тие этой идеи ос­та­но­ви­лось из-за труд­но пре­одо­ли­мых про­блем дол­го­вре­мен­ной ус­той­чи­во­сти та­кой двух­ком­по­нент­ной сис­те­мы.

К нач. 21 в. пред­ло­же­но бо­лее де­сят­ка раз­лич­ных К. м. у., ис­поль­зую­щих но­вые тех­нич. дос­ти­же­ния (пуч­ки элек­тро­нов от­но­си­тель­но не­боль­шой энер­гии с си­лой то­ка до 10⁷ А, ком­пакт­ные ла­зе­ры мощ­но­стью до 10¹² Вт и др.). Раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся К. м. у., близ­кие к иде­ям Я. Б. Файн­бер­га о воз­бу­ж­де­нии ин­тен­сив­ных про­доль­ных волн сжа­тия и раз­ре­же­ния в плаз­ме или в элек­трон­ном пуч­ке. Наи­бо­лее пер­спек­тив­ны­ми из этих К. м. у. пред­став­ля­ют­ся те, в ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся т. н. киль­ва­тер­ные вол­ны, воз­ни­каю­щие в плаз­ме вслед за мощ­ным ко­рот­ким им­пуль­сом элек­трон­но­го то­ка или ко­рот­ким им­пуль­сом ла­зе­ра. С ис­поль­зо­ва­ни­ем К. м. у. экс­пе­ри­мен­таль­но по­лу­че­но ус­ко­ряю­щее по­ле на­пря­жён­но­стью бо­лее 10⁹ В/м (на два по­ряд­ка боль­ше зна­че­ний, по­лу­чае­мых др. ме­то­да­ми). Энер­гия элек­тро­нов, по­лу­чен­ная с ис­поль­зо­ва­ни­ем К. м. у., дос­ти­га­ет не­сколь­ких мил­ли­ар­дов элек­трон­вольт.

На нач. 21 в. К. м. у. не по­зво­ля­ют соз­дать ус­ло­вия, тре­бую­щие­ся для про­ве­де­ния совр. ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти фи­зи­ки эле­мен­тар­ных час­тиц. Од­на­ко раз­ви­тие это­го на­прав­ле­ния про­дол­жа­ет­ся. Кро­ме то­го, в хо­де раз­ра­бот­ки К. м. у. бы­ли по­лу­че­ны ре­зуль­та­ты, по­зво­лив­шие усо­вер­шен­ст­во­вать обыч­ные ме­то­ды ус­ко­ре­ния, в пер­вую оче­редь с точ­ки зре­ния по­вы­ше­ния ин­тен­сив­но­сти пуч­ка.