V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Při správné volbě napětí vzhledem geometrickým rozměrům vstupují
shluky elektronů rezonátoru vždy okamžiku, kdy pole maximální hodnotu opačné polarity odevzdávají
mu energii dosaženo rezonance oscilace trvale udržují. Pokud
bychom chtěli nabité částice urychlovat ještě podstatně vyšší energie při reálně dostupných
průměrech kruhové dráhy (t. především vynesení konstrukčního materiálu
http://astronuklfyzika.
*) Ojediněle můžeme setkat tzv.10. dvouokruhovým klystronem, kde elektrony katody své cestě anodě procházejí
nejprve jedním rezonátorem, který rychlostně moduluje, načež vzniklé shluky procházejí druhým dutinovým rezonátorem, v
němž případě dosažení rezonance vzbuzují oscilace. Tento
druh klystronu slouží jako zesilovač výkonu. mikrovlnných troubách jsou mikrovlny buzeny magnetrony),
v urychlovačích částic. přímém směru
je rychlostně modulován, poblíž reflexní elektrody dochází shlukování elektronů, načež tyto shluky elektronů se
zastaví opačně orientovaném poli urychleně pohybují zpět anodě rezonátoru, něhož tyto shluky
elektronů vstupují rezonátor budí. Pracují často pulzním režimu, přičemž dosahují úctyhodných výkonů stovky megawatů!
- Perspektivy -
Kruhové lineární urychlovače ?
Jakkoli princip kruhového urychlování nabitých částic velmi úspěšný efektivní, zdá se, že
kruhové urychlovače pozemských podmínkách již přiblížily hranicím svých možností.
♦ Nízká teplota,
která vhodných materiálů automaticky zajišťuje supravodivost.5 Elementární částice
modulována jejich interakcí dutinovým rezonátorem. Odpadá tedy nutnost konstruovat
urychlovací trubice, nichž pozemských podmínkách jen obtížně udržujeme potřebné
vakuum.RNDr. 1.htm (42 43) [15.j.
*) Tento jev uplatňuje především při kruhovém urychlování lehkých částic, elektronů, které při dosažení
vysokých kinetických energií pohybují vysokými rychlostmi vysokými radiálními zrychleními. Cívky elektromagnetů tedy není
nutno chladit, jednou vzbuzený proud bude trvale udžovat budit permanentní magnetické pole
k potřebnému zakřivování drah urychlovaných nabitých částic.
♦ Beztížný stav
Odpadá nutnost robustních konstrukcí zajišťujících mechanickou pevnost. Mnohé těchto problémů automaticky odpadly, kdybychom
urychlovače instalovali mimo prostor naší Země.2008 12:13:47]
. Zdá tedy, budoucí urychlovače pro nejvyšší energie v
pozemských podmínkách budou muset být lineární. Zavedením zpětné vazby (spojením dutin obou rezonátorů
dvouokruhového klystronu) možno sestrojit generátor samobuzených kmitů vysokém výkonu, podobně jako u
klystronu reflexního. Konstrukce urychlovačů vesmíru má
několik principiálních výhod:
♦ Dostatek volného prostoru
pro instalaci těch nejrozsáhlejších urychlovacích systémů.
Vesmírné urychlovače ?
Zmíněné technické problémy omezení jsou povětšinou dány pozemskými podmínkami, nichž
se urychlovače konstruují. Každý elektron projde rezonátorem dvakrát. dutinového rezonátoru elektromagnetický vf
signál odváděn vlnovodem. Lze též snadno,
bez konstrukčních zásahů, provést změny polohy rekonfiguraci jednotlivých částí urychlovacího systému.
♦ Vysoké vakuum,
které dispozici všude, celém prostoru, "zadarmo". Napájíme-li první (vstupní) rezonátor vnějším signálem, pak
oscilace vzbuzené druhém (výstupním) rezonátoru mají větší energii než energie přiváděná vstupního rezonátoru. Urychlované částice mohou pohybovat volném prostoru drahách, přesně určených
a tvarovaných magnetickým polem. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. elektromagnety časově
proměnným magnetickým polem budou pracovat bez energetických ztrát teplem.
Reálnému využití těchto principiálních předností však současného stavu naší techniky brání
zatím velmi obtížně řešitelné technické problémy.
Magnetrony klystrony mají široké použití vysokofrekvenční technice UHF televizním vysílání, satelitním
spojení, radarové technice, mikrovlnném ohřevu (např. průměrech urychlovacích trubic), čím dál více uplatňoval jev
vzniku synchrotronového záření*), které odnášelo značnou část kinetické energie částic nakonec
by znemožnilo další urychlení.cz/JadRadFyzika5
