3.3. Бетатрон.

Ускорение электронов можно производить вихревым электрическим полем, возникающим при нарастании аксиально-симметричного магнитного поля во времени. Такой процесс осуществляется на бетатроне. В этом ускорителе электрон вращается по стационарной орбите, т.е. по окружности постоянного радиуса r, а потому никакого высокочастотного электрического поля и соблюдения синхронизма не требуется. Для существования стационарной круговой орбиты электрона необходимо, чтобы напряженность магнитного поля на орбите была в двое меньше средней напряженности того же поля на площади, ограниченной этой орбитой (Н=<H>/2), причем магнитное поле должно нарастать, начиная от нуля.

Бетатроны обычно применяются для ускорения электронов до энергии 1-5 МэВ. Бетатрон ускоряет электроны только в промежутки нарастания магнитного поля по величине!

К недостаткам бетатронов относятся трудность вывода пучка из камеры из-за постоянства радиуса орбиты.

3.4. Синхротрон

Если энергия электрона больше примерно 10 МэВ, то его скорость практически постоянна и не отличается от скорости света. Поэтому и период обращения электрона по круговой орбите практически постоянен. Это используется в синхротронах ― циклических кольцевых резонансных ускорителя. электронов с орбитой почти постоянного радиуса, в которых частота ускоряющего электрического поля постоянна, а напряженность удерживающего магнитного поля изменяется во времени.

В синхротронах магнитное поле надо создавать только вдоль ускоряющего кольца, а не в его середине, что существенно снижает массу магнита и его стоимость. Энергия до 5-10 ГэВ.

Трудность так же связана с выводом пучка из-за постоянства радиуса орбиты.

3.5. Синхрофазотрон

Для ускорения тяжелых частиц (протонов или ионов) до максимальных энергий применяют синхрофазотрон ― циклические резонансные ускорители в которых меняются во времени как магнитное поле, так и частота ускоряющего электрического поля, и при том так, что радиус равновесной орбиты остается почти неизменным.

В Серпухове сооружается самый крупный синхрофазотрон на 3-3,5 ТэВ (1 Тера=10¹² эВ). Длина окружности равна 20 км.

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Элементарные частицы объединяются в три группы: фотоны, лептоны и адроны. Отнесение к каждой из этих групп частицы обладают общими свойствами и характеристиками, которые отличают их от частиц другой группы.

4.1.Фотоны

Эта группа состоит из одной частицы ― фотона ― кванта электромагнитного излучения.

4.2. Лептоны

Название происходит от греч. “лептос” – легкий. Эта группа состоят из электрона, мюона, электронного и мюонного нейтрино, -лептона, таунного нейтрино, а так же соответствующим им античастицам. Они участвуют в электромагнитном и слабом взаимодействиях.

4.3. Адроны

Адроны от греч. “ адрос” – тяжелые. К ним относятся протон, нейтрон, пионы и каоны. Адроны обладают сильным взаимодействием, наряду с электромагнитным и слабым. Адроны, обладающие целыми спинами, называют мезонами. Адроны, имеющие полуцелые спины, называют барионами.

Три группы элементарных частиц сведены в табл. 1. Характеристики античастиц не проводятся, поскольку модули зарядов и странности, массы, спины, изотопические спины и время жизни частиц и их античастиц одинаковы, они различаются лишь знаками зарядов и странности, а также знаками других величин, характеризующие их электрические (следовательно, и магнитные) свойства. В таблице нет также античастиц фотона и ⁰ и η⁰- мезонов, так как антифотон и антипи-ноль- и антиэта-ноль-мезоны тождественны с фотоном и ⁰ и η⁰ –мезонами.

Таблица 1.

Группы частиц		Название частицы	Символ		Заряд, ед.е	Масса, ед. е	Спин,ед.ħ	Изоспин, I	Лептоннео число, L	Берион-нео число,В
Фотоны		Фотон	γ		0	0	1	-	0	0
Лептоны		Электрон	е-	е+	1	1	1/2	-	+1	0
		Электронное нейтрино	ve	ve	0	0	1/2	-	+1	0
		Мюон	μ-	μ+	1	206,8	1/2	-	+1	0
		Мюонное нейтрино	vμ	vμ	0	0	1/2	-	+1	0
		Тау-лептон	τ-	τ+	1	3487	1/2	-	+	0
		Таонное нейтрино	vτ	τ	0	0	1/2	-	+	0
Адроны	Мкзоны	Пи-мезоны	π0		0	264,1	0	1	0	0
			π+	π-	1	273,1	0	1	0	0
		Ка-мезоны	К0	0	0	974,0	0	1/2	0	0
			К+	К-	1	966,2	0	1/2	0	0
		Эта-мезоны	η0		0	1074	0	-	0	0
	Барионы	Протон	ρ		1	1836,2	1/2	1/2	0	+1
		Нейтрон	n	ñ	0	1838,7	1/2	1/2	0	+1
		Гипероны:
		Ламбда	ʌ0	0	0	2183	1/2	0	0	+1
		сигма	Σ	0	0	2334	1/2	1	0	+1
Адроны		Сигма	Σ	+	1	2328	1/2	1	0	+1
			Σ	-	1	2343	1/2	1	0	+1
		Кси	Θ0	0	0	2573	1/2	1/2	0	+1
			Θ-	-	1	2586	1/2	1/2	0	+1
		омега	Ω-	-	1	3273	1/2	0	0	+1