I BOB. TEZLATGICHLAR VA ULARNING TURLARI

I BOB. TEZLATGICHLAR VA ULARNING TURLARI.
1.1. Tezlatgichlar rivojlanishi.
Barcha tezlatkichlarning ishlash prinsiplari oddiy bo’lib, u zaryadlangan
zarralarni elektr maydon ta’sirida tezlatilishiga asoslangan. Ushbu qurilmalarning
rivojlanish tarixi ham juda uzoqlarga borib taqalmaydi. Tezlatkichlarning rivojlanish
tarixiga qisqacha to’xtalib o’tamiz. Atom yadrosini o’rganish bo’yicha o’tkazilgan
birinchi tajribalarda tezlatkichlardan foydalanilmagan. Sababi, bu davrda ushbu
qurilmalar hali yaratilmagan edi. Bu davrda atom yadrosini tadqiq qilish uchun faqat
alfa-zarralardan (geliya-4 yadrosi) foydalanish mumkin edi. Bu zarralar, radiy
radioaktiv izotopining parchalanishi natijasida hosil bo’lib, uning energiyasi bir
necha MeVni tashkil qiladi. Radioaktiv elementlar chiqarayotgan -zarralar,
intensivligi va energiya bo’yicha cheklangan edi. Atom yadrosini chuqurroq
o’rganish uchun esa, katta energiya va intensivlik zarur edi. Birinchi marta
radioaktiv manbadan chiqarayotgan -zarralar oqimi yordamida sun’iy ravishda
yadro aylanishini, ya’ni birinchi yadro reaksiyasi amalga oshirilgan (1919, E.
Rezerford). Shu davrdan boshlab yuqori energiyali va intensivligi yuqori bo’lgan
zarralar oqimini olish usullari ustida tadqiqot ishlari boshlab yuborildi.
Boshlang’ich davrda, ya’ni 1919—1932-yillarda yuqori kuchlanish
manbalarini olish va ushbu kuchlanish yordamida zarralarni bevosita tezlatish
yo’lida izlanishlar olib borildi. 1931 yilda amerikalik fizik olim R. Van-de-Graaf
tomonidan elektrostatik generator qurildi, 1932 yilda esa ingliz olimlari J. Kokroft
va E. Uoltonlar Kembrijda (E. Rezerford laboratoriyasida) doimiy kuchlanishda
ishlaydigan 300 kilovoltli kaskad generatorni yaratdilar. Ushbu tezlatkichlar
zaryadlangan zarralarni bir MeV atrofidagi energiyagacha tezlata olar edi. Birinchi
tezlatkich bo’lib, eksperimental yadro fizikasida yangi erani ochdi. J. Kokroft va E.
Uoltonlar o’zining birinchi tajribasidayoq yangi yadro reaktsiyasini kuzatadilar.
Kaskad generatori yordamida protonlar 700 KeV energiyasigacha tezlatildi va litiy-
7 nishonga yo’naltirildi. Bu jarayonda quyidagi yadro reaktsiyasi yuz berdi:
7
4
4
3
2
2
p
Li
He
He
+
→
+
(1.1)
1-rasm. Birinchi siklotronning ko’rinishi
1931-44 yillar oralig’ida tezlatishning rezonans metodlari ishlab chiqildi va
amalda qo’llanila boshladi. Ushbu metod bo’yicha zarralarni tezlatish ular
tezlatuvchi oraliqni ko’p karra o’tadilar va har o’tganda qo’shimcha energiya
oladilar. Bu metodda zarralarni tezlatish uchun katta kuchlanish olish talab
qilinmaydi. Mazkur metodga asoslangan siklik tezlatkich – siklotron (E. O. Lourens)
o’zining ustunliklari bo’yicha elektrostatik tezlatkichlardan o’tib ketdi. Klassik
siklotronda tezlatilayotgan zarralar oxirgi aylanish davrida 10-20 MeV energiyaga
erishgan. Rezonans tezlatishni chiziqli chezlatkichlarda ham amalga oshirish
Ernest Lourens(chapda) va u qurgan birinchi siklotron (o’ngda)
mumkin, ammo bu davrda hali radiotexnika yetarlicha rivojlanmagan edi. 1940-
yilda amerikalik fizik olim D. U. Kerst, 1922-yida amerikalik fizik olim J. Slepyan
va 1923-yilda Shvetsariyalik fizik olim R. Videroelar tomonidan ilgari surilgan
g’oya asosida elektronlar tsiklik induktsion tezlatkichi – betatronni yaratadi.
Zamonaviy tezlatkichlarni yaratish va ishlab chiqish, 1944-yildan boshlandi
desak mubolag’a bo’lmaydi. SHu yilda, rus fizik olimi V. I. Veksler va unga
bog’liq bo’lmagan holda va sal vaqt o’tgandan keyin,
amerikalik fizik olim E. M. Makmillanlar avtofazirovka
mexanizimini kashf etdilar. Bu mexanizm, rezonans
tezlatkichlarda ta’sir qilib, tezlatilayotgan zarralarning
energiyasini sezirali ravishda oshirishga imkon beradi.
Mazkur prinsip asosida yangi turdagi tezlatkichlar -
sinxrotron, fazotron, sinxrofazotron, mikrotronlar taklif
etildi. Shu bilan bir vaqtda radiotexnikaning rivojlanishi
effektiv chiziqli elektron va og’ir zaryadlangan zarralar
tezlatkichlarni yaratishga imkon tug’ildi.
1950-yillarning boshlarida zarralarni fokusirovkalashning ishora o’zgaruvchi
prinsipi taklif etildi. Bu prinsip amerikalik olimlar N. Kristofilos (1950 yilda), E.
Kurant, M. Livingston, X. Snayderlar (1952- yilda) tomonidan taklif etilgan bo’lib,
u siklik va chiziqli tezlatkichlarda erishiladigan energiyaning texnik chegarasini
sezirali darajada oshirishga imkon berdi. 1956-yilda V. I. Veksler zarralarni
kollektiv yoki kogerent tezlatish metodi g’oyasini ilgari surilgan ishini e’lon qiladi.
Keyingi ikki o’n yillikni, V. I. Veksler g’oyasini amalga oshirish va
tezlatkichlarni texnik takomillashtirish yillari desak mubolag’a bo’lmaydi.
Elektronlarni tezlashtirish uchun chiziqli rezonans tezlatkichlar istiqbolli ekani
ma’lum bo’ldi. Bu tezlatkichlarda 22 GeV energiyali va undan katta energiyaliklari
1966-yilda amerikalik fizik olim V. Panofskim (AQSH, Stanford) tomonidan ishga
tushirildi. Protonlar uchun eng yuqori energiya sinxrofazotronda erishildi. 1957-
V. I. Veksler
yilda Dubna shahrida o’z davri uchun yirik bo’lgan 10 GeV energiyali
sinxrofazotron ishga tushirildi. Bir necha yildan keyin Shveytsariya va AQSHda
25—30 GeV energiyaga mo’ljallangan kuchli fokuslangan sinxrofazotron ishga
tushdi. 1967-yilda esa Serpuxovda 76 GeV energiyali sinxrofazotron ishga
tushirildi. Bu tezlatkich ko’p yillar davomida dunyodagi eng yirik sinxrofazotron
bo’lib qoldi. 1972-yilda Amerika Qo’shma Shtatlarida 200-400 GeV energiyaga
mo’ljallangan sinxrofazotron yaratildi.
Tezlatkichlar fizikasi tarixida keyingi bosqich, bu kollayderlarning yaratilishi
hisoblanadi. Kollayderlar, uchrashuvchi dastalar asosida ishlaydigan tezlatkich
bo’lib, bunda zarralarning ikkita dastasi qarama qarshi yo’nalishlarga buraladi va
keyin bir-biri bilan to’qnashtiriladi. Birinchi bo’lib bu tezlatish g’oyasini 1943-yilda
Norvegiyalik fizik olim Rolf. Videroe tomonidan taklif etilgan va xatto
patentlangan ham edi. Ammo bu g’oyani amalga oshiri faqat 1960-yillarning
boshlarida uchta bir biriga bog’liq bo’lmagan jamoa, ya’ni Avstriyalik Bruno
Tusheka boshchiligidagi Italliyalik tadqiqotchilar guruhi, Jerarda O’neylla va
Volgang Panovski rahbarligidagi Amerikalik tadqiqochilar guruhi hamda
G. I. Budker boshchiligidagi Novosibirskilik olimlar tomonidan amalga oshirildi.
Kollayderlar g’oyasi amalga oshirilgungacha bo’lgan davrda tezlatkichlar bo’yicha
hamma tajribalar qo’zg’almas nishonlarda o’tkazilgan, ya’ni yuqori energiyali
zarralar qo’zg’almas zarralarga kelib tushadi. Ushbu to’qnashishi natjasida hosil
bo’lgan mahsulotlar oldinga katta tezlik bilan harakatlanadi. Birlamchi zarralar
energiyasining asosiy ulishi ularning kinetik energiyasiga sarflanadi. Agar bir biriga
peshvoz chiqib uchib kelayotgan bir xil zarralar to’qnashsa,unda ular energiyasining
ko’pchilik qismi bevosita maqsad uchun, ya’ni zarralar hosil bo’lishiga sarflanadi.
Bu masalalarga kollayderlar mavzusida to’xtalib o’tamiz.
1934-yilda katta adron kollayder g’oyasining loyihasi taklif etildi va u o’n yildan
keyin rasmiy ravishda qo’llab quvvatlandi. Uning qurilishi 2001-yilda, ya’ni katta
elektron-pozitron kollayder bo’yicha ishlar tamomlangandan keyin boshlandi va
2010-yilda ishga tushdi.
Bu tezlatkichda protonlar energiyasi 3,5 TeV gacha yetkazilgan. Katta adron
kollayderi - zarralar dastasi to’qnashishi asosida ishlaydigan zaryadlangan zarralar
tezlatkichi bo’lib, bunda proton va qo’rg’oshin ionlari tezlatiladi. Katta adron
kollayderi Shvetsariya va Fransiya chegaralarida joylashgan bo’lib, uni qurishda va
tadqiqotlar olib borishda 100 dan ortiq davlatdan 10 mingdan ortiq olimlar
qatnashgan va qatnashmoqda. Bu tezlatkichga oxirgi ma’ruzalarimizda batafsil
to’xtalib o’tamiz.
2-rasm. Katta adron kalayderi.
Tezlatkichlarning zamonaviy rivojlanishi, tezlatilayotgan zarralarning
energiyasini oshirish yo’lida ham, zarralar dastasining intensivligini (tok kuchini) va
tezlatilgan zarralar dastasi impulsining davomiyligini oshirish, dasta sifatini
yaxshilash (energiya, kundalang koordinatalar va tezliklar bo’yicha tarqalishlarni
kamaytirish) yo’lida ham ishlar olib borilmoqda. Yangi tezlatish usullarini ishlab
chiqish bilan bir vaqtda ananaviy metodlarni takomillashtrish bo’yicha, ya’ni magnit
va tezlatuvchi sistemada o’ta o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan materiallarni qo’llash
imkoniyatlarni o’rganish bo’yicha ham ishlar olib borilmoqda. Mazkur materiallarni
va ularga mos holda past haroratlar texnikalarini qo’llash magnit sitemalarining
o’lchamini keskin kamaytirishga va elektr energiya istemolini kamaytirishga,
tezlatkichlarda avtomatik boshqarish metodlarini qo’llash sohalarini kengaytirishga
imkon beradi. Hozirda yaratilayotgan tezlatkichlarda kam harajat ketishiga katta
e’tibor berilmoqda.
Hozirgi kunda tezlatkichlar o’zining konstruktsion chegarasiga yetib
bordi. Zarralar energiyasini yanada sezilarli oshirish imkoni bo’ladi, qachonki
kollayderlar chiziqli bo’lsa va zarralar tezlatishning yanada samarali metodlari
yaratilsa. Olimlar bu yo’nalishdagi katta o’zgarishni lazerli yoki lazer-plazmali
tezlatish metodikalari bilan bog’lamoqdalar.
Yadro tuzilishini o‘rganish, yadro reaksiyalarini amalga oshirish hamda
elementar zarralar xususiyatlarini aniqlash va boshqa ko‘plab muammolarni
hal qilish uchun yuqori energiyagacha tezlashtirilgan katta oqimdagi zarralar
dastasi
talab
etiladi.
Tezlatgichlar 1930-yillardan boshlab qurila boshlandi. Dastlabki tezlatgichlar
energiyalari bir necha
|