Магнит за три тысячелетия - [60]

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

108 МэВ. Большое преимущество такой системы — отсутствие необходимости

вакуумировать рабочее пространство — ведь лунатрон будет размещен вне атмосферы

(т. е. в условиях естественного высокого вакуума).

Чрезвычайно интересная идея ускорителя предложена советским физиком академиком

Г.И.Будкером. Она заключается в том, чтобы слабым наводящим полем создавать

мощный круговой пучок электронов. Этот пучок стал бы, по сути дела, гибким

шнуром, по которому течет очень сильный электрический ток. Электрический ток

всегда создает магнитное поле, стремящееся уменьшить сечение проводника (пинч-

эффект). Однако, чем меньше диаметр шнура, тем больше при том же токе магнитное

поле, создаваемое на поверхности шнура. Г.И.Будкер предложил использовать это

очень сильное магнитное поле как рабочее поле ускорителя. В пучке электронов

диаметром 6 м можно удержать протоны с энергией вплоть до 104 МэВ.

Большие надежды возлагают физики и на сверхпроводимость. Ограничителем

магнитного поля ускорителей является индукция насыщения стали (около 2 Тл).

Однако, если сталь из ускорителя убрать, возникнет много других проблем.

Сопротивление магнитному полю ускорителя, например, сразу увеличится. Чтобы

сохранить поток прежним, нужно сильно увеличить мощность питания обмоток,

которая и при ускорителе со сталью была огромной. Мощность питания американского

синхрофазотрона "Беватрон" составляла 100 тыс. кВт. Такую мощность потребляет

город со стотысячным населением.

При рассмотрении проекта ускорителя "Газовая и электрическая компания"

тихоокеанского побережья специально занималась вопросом: не будут ли "садиться"

все лампы в городах Беркли и Окленде, когда в ускорителе разгоняется пучок