А синхротрона е конструкция на цикличен ускорител на частици, в който лъч на заредени частици преминава многократно през магнитно поле, за да се получи енергия при всеки проход. Тъй като лъчът набира енергия, полето се настройва, за да поддържа контрол върху пътя на лъча, докато се движи около кръговия пръстен. Принципът е разработен от Владимир Векслер през 1944 г., като първият електронен синхротрон е построен през 1945 г. и първият протон синхротрон, построен през 1952 г.
Как работи Synchrotron
Синхротронът е подобрение на циклотрон, който е проектиран през 30-те години. В циклотроните лъчът на заредени частици се движи през постоянно магнитно поле, което направлява лъча по спираловиден път, т.е. и след това преминава през постоянно електромагнитно поле, което осигурява увеличение на енергията при всяко преминаване през полето. Този удар в кинетична енергия означава, че лъчът се движи през малко по-широк кръг по прохода през магнитното поле, получавайки друг удар и така нататък, докато достигне желаните енергийни нива.
Подобрението, което води до синхротрон е, че вместо да използва постоянни полета, синхротронът прилага поле, което се променя във времето. Тъй като лъчът набира енергия, полето съответно се настройва, за да държи лъча в центъра на тръбата, която съдържа лъча. Това позволява по-големи степени на контрол над лъча и устройството може да бъде изградено за осигуряване на повече увеличения на енергията през целия цикъл.
Един специфичен тип синхротронен дизайн се нарича пръстен за съхранение, който е синхротрон, който е проектиран с единствената цел да поддържа постоянно ниво на енергия в лъча. Много ускорители на частици използват основната структура на ускорителите, за да ускорят лъча до желаното ниво на енергия прехвърлете го в съхраняващия пръстен, за да бъде поддържан, докато не може да се сблъска с друг лъч, движещ се в обратното посока. Това ефективно удвоява енергията на сблъсъка, без да се налага изграждането на два пълни ускорителя, за да се получат два различни лъча до пълно енергийно ниво.
Основни синхрони
Космотронът е протонен синхротрон, построен в Националната лаборатория в Брукхейвен. Въведена е в експлоатация през 1948 г. и достига пълна сила през 1953 г. По онова време това е било най-мощното изградено устройство, което е щяло да достигне енергии от около 3.3 GeV и то е работило до 1968 година.
Строителството на Беватрон в Националната лаборатория на Лорънс Беркли започва през 1950 г. и е завършено през 1954 г. През 1955 г. Беватрон е използван за откриване на антипротона, постижение, което печели Нобеловата награда за физика от 1959 г. (Интересна историческа бележка: Нарича се Беватраон, защото постига енергии от приблизително 6.4 BeV, за "милиарди електронни волтажи". С приемането на SI единициобаче, префиксът giga- беше приет за този мащаб, така че нотацията се промени на GeV.)
Ускорителят на частици Теватрон във Фермилаб беше синхротрон. Способен да ускори протоните и антипротоните до нива на кинетична енергия малко по-малко от 1 TeV, той беше най-мощният ускорител на частици в света до 2008 г., когато беше надминат от Голям адронов сблъсък. 27-километровият основен ускорител на Големия адронен колайдер също е синхротрон и е текущ в състояние да постигне енергии на ускорение от приблизително 7 TeV на лъч, което води до 14 TeV сблъсъци.