Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

(2 км).

В результате расчетов, проведенных на основе учета приведенных данных, длина

каждого из 660 поворачивающихся магнитов (каждый массой 11 кг) оказалась равной

6,5 м, высота 30 см и ширина около 80 см. 180 фокусирующих магнитов имеют длину

2,3 м, весят каждый по 5 т. Функции поворота и фокусировки здесь, как мы видим,

разделены.

Крайне упрощена была система питания магнита. Вместо надежной, но дорогостоящей

системы мотор-генераторов, дающей постоянный ток, здесь была установлена система

мощных селеновых выпрямителей для выпрямления обычного трехфазного тока из сети.

Крайне упрощен и фундамент — он не имеет бетонных опор, покоящихся на скальном

основании. Возможные в этом случае перекосы магнитов снимаются специальными

юстировочными устройствами. Сам туннель составлен из стандартных бетонных

секций, установленных на не очень мощном бетонном монолите.

И все же вся эта затея была, по выражению ее авторов, "бравадой". Некоторая доля

риска и самонадеянности была социально обусловлена — нужно было привлечь к делу

нужных людей. То, что эта идея в конце концов осуществлена и крупнейший в мире

ускоритель заработал, — результат сочетания интуиции, осторожной смелости и

упорства физиков и инженеров, случайного благополучного стечения обстоятельств и

крайне удачного "поворота дела" в правительстве США, неожиданно для самих

создателей ускорителя отпустившем им огромную сумму денег. Построенный

ускоритель успешно работает. Исследователи планируют сделать его еще мощнее,

заменив обычные магниты более сильными, сверхпроводниковыми.

Ускорители — удовольствие дорогое. Например, ускоритель на 1000 ГэВ будет стоить

около 1 млрд. руб., диаметр его секционированного кольцевого магнита составит

около 7 км. На строительстве такого ускорителя будут заняты тысячи человек и

сотни организаций. Правда, масса магнита при введении жесткой фокусировки для

такой энергии частиц весьма умеренна — "всего" 30 тыс. т. Для защиты от

излучения придется построить вокруг ускорителя бетонные стены толщиной 12 м.

Возрастание энергии до столь высоких значений приводит к новым трудностям,

касающимся фокусировки. Ведь диаметр ускорителя на 1000 ГэВ около 7 км, а для

того, чтобы частица не уклонялась от равновесной орбиты и не терялась бы в

полюсах магнита, необходимо устанавливать магнит с погрешностью до 0,01 мм.

Магнитные системы этих гигантских ускорителей действуют по кибернетическому

принципу. Любая погрешность в" изменении направления пучка тотчас же фиксируется

приборами, и в ускоряющую систему из вычислительного центра подается команда об

изменении ее параметров, которая должна перевести пучок-нарушитель на свою

орбиту.

А может быть, физики найдут какое-нибудь более изящное решение, которое позволит

достичь новых колоссальных энергий путем сравнительно небольших затрат?

Относительно недавно были предложены совершенно новые идеи создания сверхмощных

ускорителей. Одна из них заключается в том, что ядро и цель — частица и мишень —

"выстреливаются" навстречу друг другу с помощью сравнительно небольших

ускорителей и сталкиваются с громадной, невиданной ранее силой.

В числе лауреатов Ленинской премии 1967 г. были физики из Новосибирска

Г.И.Будкер, А.А.Наумов, А.Н.Скринский, В.А.Сидоров, В.С.Панасюк. Им первым

удалось осуществить на практике идею встречных электрон-позитронных пучков. В

установке ВЭПП-2, магниты которой имеют диаметр всего лишь 3 м, новосибирским

физикам удалось достичь энергии взаимодействия частиц, равной 2 млн. МэВ!

Обычный линейный ускоритель на ту же энергию уместился бы не во всяком

европейском государстве.

Идея ускорителя без магнитов принадлежит Энрико Ферми, который, конечно, имел в

виду обойтись именно без магнитов, но не без магнитного поля, иначе ускоритель

получился бы колоссальной длины. Вместо поля магнитов Ферми предложил

использовать магнитное поле Земли. Ускоритель типа синхротрона должен был бы

представлять собой вакуумную трубу, опоясывающую земной шар вдоль магнитного

экватора. Осуществление такого проекта могло бы дать пучки чрезвычайно

энергичных частиц, однако стоимость ускорителя, по-видимому, оказалась бы

громадной — ведь орбита частиц должна быть круговой, а Земля — далеко не

идеальный шар. Чтобы обеспечить идеальную окружность, пришлось бы прорывать

туннели, строить виадуки над океанами и т. д. А проблема обеспечения

герметичности и высокого вакуума устройства, опоясывающего земной шар!

Какую же энергию частиц можно получить с помощью ускорителей? Естественно, что

самый большой возможный на нашей планете ускоритель должен располагаться по

экватору Земли. Индукция магнитного поля определяемая насыщением стали, равна,

скажем, 2 Тл. При этих условиях максимальная энергия ускоряемых протонов будет

равна 1010 МэВ.

Космической эре свойственны и космические проекты. Таким является проект

"лунатрона". Ускоритель можно разместить на нескольких спутниках, вращающихся

вокруг Земли. На спутниках можно установить фокусирующие магниты, ускоряющие

пластины, инжекторы. С помощью такой системы можно будет достичь энергии порядка