Синхротронные колебания. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Синхротронные колебания - колебания энергии и фазы (импульса и фазы, координаты и фазы) ускоряемых частиц при резонансном ускорении в линейных и циклич. ускорителях; в теории циклич. ускорителей наз. также радиалъно-фазовыми колебаниями (под фазой здесь понимается фаза, к-рую имеет ускоряющее ВЧ-поле в момент прихода частиц в ускоряющий промежуток). На С. к. впервые обратили внимание В. И. Векслер и Э. Мак-Миллан (Е. МсМillan), сформулировавшие принцип автофазировки - наличия устойчивого (равновесного) значения фазы при любом стабильном режиме резонансного ускорения в кольцевых ускорителях.

На плоскости

(энергия, фаза) среди обширных областей неустойчивого движения выделяются ограниченные сепаратрисами островки устойчивости, расположенные вокруг равновесных значений

этих величин (индекс s указывает на равновесные - синхронные - значения энергии, импульса, скорости и фазы). Энергия и импульс частиц при ускорении возрастают; поэтому

и p_s являются функциями времени. Равновесная фаза

в зависимости от режима ускорения может либо изменяться, либо оставаться неизменной. Подобные области устойчивости образуются на плоскостях р, и r,

В линейных ускорителях об устойчивости фазового движения приходится специально заботиться, т. к. одноврем. стабильность поперечного (бетатронного) и продольного (синхротронного) движения частиц возникает не при всех ускорит. структурах.

В кольцевых ускорителях характер фазового движения существенно зависит от величины

где

- лоренц-фактор частицы (

- полная энергия частицы, включающая энергию покоя mс²), а

- коэф. расширения орбит (П - периметр орбиты). В ускорителях с

устойчивость С. к. имеет место при любых энергиях. К числу таких ускорителей относятся все ускорители со слабой фокусировкой (см. Фокусировка частиц в ускорителе). В ускорителях с сильной фокусировкой коэф. расширения орбит чаще всего оказывается равным небольшой положит. величине (при обычных структурах магн. системы

, где Q - число бетатронных колебаний на оборот). При увеличении энергии

обращается в нуль, а затем меняет знак. Энергия частиц, при к-рой

обращается в нуль, в отечеств. литературе наз. критической, в английской - переходной энергией (transition energy).

Рис. 1. Синхротронное движение до критической энергии для . Отклонения по импульсу изображены в произвольном масштабе (С - сепаратриса).

Характер С. к. до и после критич. энергии поясняют рис. 1 и 2. На графиках чётко выделяются замкнутые фазовые траектории в области устойчивого движения.

Рис. 2. Синхротронное движение после критической энергии,.

Синхронная фаза и синхронные значения энергии, импульса и скорости v_s определяются темпом ускорения частиц и амплитудой ускоряющего напряжения. Частицы сохраняют своё радиальное положение в кольцевых ускорителях, если выполняется соотношение

где В - магн. индукция поля, R - радиус кривизны траектории, е - заряд частицы. Темп возрастания B(t)при постоянном R задаёт необходимую скорость увеличения импульса, а следовательно, и энергии. С др. стороны, прирост энергии за оборот равен

, где V - суммарное напряжение ускоряющих станций. Т. о. при заданном V определяется значение

и, следовательно, два стационарных значения фазы:

. Одно из них всегда оказывается устойчивым, другое - неустойчивым. В критич. точке устойчивое и неустойчивое значения фазы меняются местами.

С. к. нелинейны. Их принято характеризовать энергетич. (или импульсной) шириной сепаратрисы и частотой малых С. к. w_с:

w₀ - частота обращения частиц, q - кратность частоты ускорения - целое число, равное отношению ускоряющей частоты к частоте обращения.

При критич. энергии частота С. к. обращается в нуль и движение частиц испытывает ряд особенностей: они собираются в узкие сгустки и приобретают большой разброс по энергии. В этой точке фаза ускоряющего напряжения должна быть изменена с

на

Вдали от критич. точки амплитуда колебаний частиц во фазе уменьшается как

Литература по синхротронным колебаниям

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.