АнЫҚтамалық энциклопЕдИя Алматы 2015 1-ТоМ

З

16

∑

ЗАҢ – ЗОНД

384

385

бағытына қарсы болған жағдайда, протон дрейфтік түтіктің ішімен қозғалады. 

Түтіктің ішінде өріс өте аз болғандықтан, зарядты бөлшек инерция бойынша 

қозғалады. Электрондар толқын өткізгіштің ішінде қума толқын арқылы үдетіледі. 

Сызықтық үдеткіштерде зарядты бөлшекті енгізу және сыртқа шығару тәсілдері 

циклдік үдеткіштерге қарағанда қарапайым түрде жүзеге асырылады. ХХ ғасырдың 

20-жылдары ұсынылған резонанстық сызықтық үдеткіштер тек 1945 жылдан кейін 

ғана, аса жоғары жиілікті радиотехниканың дамытылуына байланысты кеңінен 

пайдаланыла  бастады.  Жоғары  энергиялы  циклдік  үдеткіштерде  протондық 

сызықтық үдеткіштер (энергиясы 100 МэВ-ке дейінгі) 

инжектор (иондар көзі) 

ретінде пайдаланылады.

Үдеткіштердің  ең  көп  тараған  түрі  – 

циклдік  резонанстық  үдеткіштер. 

Бұл үдеткіштердегі зарядты бөлшектер траекториясы сыртқы магнит өрісімен 

реттеледі. Ол траектория шеңберге ұқсас немесе спираль тәріздес болады. Зарядты 

бөлшек жоғары жиілікті электр өрісі арқылы үдетіледі. Алғашқы циклдік үдеткіш 

ХХ ғасырдың 30-жылдарының басында жасалды. Ц и к л о т р о н деп аталатын 

бұл үдеткішті америка физигі Э.

Лоуренс іске қосты. Кеңес физигі В.И. Векслер 

(1944), кейінірек (1945) американ физигі Э. 

Макмиллан ұсынған автофазалау 

принципі циклдік үдеткіштердегі зарядты бөлшектерді үдету мүмкіншілігін күрт 

арттырды. Автофазалау принципін пайдалану нәтижесінде он жылдың ішінде 

үдеткіштерде алынатын протон энергиясы мың есеге жуық арттырылды. Циклдік 

үдеткіштерде кейде зарядты бөлшек тұйық орбита бойымен бірнеше миллион 

рет  айналады.  Сондықтан  бөлшектің  алдын  ала  есептелген  орбита  бойымен 

қозғалу орнықтылығын қамтамасыз ету қажет. Қозғалу орнықтылығы екі бағытта 

қарастырылады: орбитаның кеңістіктегі орнықтылығы (орбитадан көлденең бағытта 

ауытқуы) және уақыт аралығындағы 

орнықтылығы (яғни қозғалу бағыты 

бойынша  орнықтылығы).  Қозғалыс 

орнықтылығы үдеткіштер теориясын-

да қарастырылады. Үдеткіштерде және 

басқа  бірқатар  аспаптарда  зарядты 

бөлшектердің орнықты қозғалысына 

қажет  шарттарды  жасау, 

әдетте 

зарядты  бөлшектерді  фокустау 

дейді. Уақыт бойынша орнықтылық 

а  в  т  о  ф  а  з  а  л  а  у  деп  аталған. 

Циклдік үдеткіштерді топтау фокус- 

3-сызба.  Бетатрон  қимасының  сұлбасы: 

1  –  магнит  полюстері;  2  –  сақина  тәрізді 

вакуумдық  камера;  3  –  орталық  өзек;  4  – 

электрмагниттің орамы; 5 – магнит мойны

З

16

∑

ЗАҢ – ЗОНД

386

387

тау тәсілімен есептелген орбиталарды басқару тәсілдеріне негізделген. Тұрақты 

магнит өрісі мен үдетуші электр өрісінің жиілігі тұрақты болатын үдеткіштерге ц 

и к л о т р о н және м и к р о т р о н (электрондық циклотрон) жатады. Бөлшектің 

жоғарғы энергиясының шамасы (бір нуклонға келетін) 

әлсіз фокустау тәсілі пай-

даланылатын үдеткіштерде 20–25 МэВ-ке, ал 

күшті фокустау тәсілі қолданылатын 

циклотронда 1 ГэВ-ке дейін жетеді. Циклотронда үдетілген зарядты бөлшектер 

шоғының қарқындылығы өзге циклдік резонанстық үдеткіштермен салыстырғанда 

100–1000 есе артық болады.

Тұрақты магнит өрісінің және зарядты бөлшекті үдету кезінде жиілігі өзгеріп 

отыратын айнымалы электр өрісінің әсерімен жұмыс істейтін үдеткіш ф а з а- 

т р о н (синхроциклотрон) деп аталған.

Айнымалы магнит өрісімен жұмыс істейтін үдеткіштерге  синхротрон және 

синхрофазатрон (протондық синхротон) жатады. Бұл типтегі үдеткіштер сақина 

тәрізді болып жасалады. Олар жоғары энергиялы бөлшектер тудыруға арналған. 

Бұл үдеткіштерде 

әлсіз фокустау тәсілін пайдаланып, энергиясы 1,5 ГэВ электрон-

дар және энергиясы 10 ГэВ-тен артық протондар, 

күшті фокустау тәсілі арқылы 

энергиясы аса жоғары зарядты бөлшектер шығаруға болады.

Б е т а т р о н – резонанстық емес бірден-бір циклдік зарядты бөлшектердің 

үдеткіші;  зарядты  бөлшектер  сақиналы  орбита  бойынша  қозғалады  және  де 

құйынды электр өрісі арқылы үдетіледі. 100–300 МэВ энергиялы электрондар 

шоғын тудыру үшін қолданылады.

М и к р о т р о н (электронды циклотрон) үздіксіз әрекетті резонанстық циклдік 

зарядты бөлшектердің үдеткіші болып табылады және де басқарушы магниттік 

өріс және үдеткіш электр өрісінің жиілігі уақыт бойынша тұрақты болады. Микро-

трон ~ 30 МэВ энергиялы электрондар шығаруға мүмкіндік береді. Микротрон көп 

жаңдайда синхротрондарда 

электрондар көзі ретінде пайдаланылды.

С и н х р о т р о н – зарядты бөлшектердің басқарушы магнит өрісі уақыт бой-

ынша өзгермелі, ал басқарушы электр өрісінің жиілігі тұрақты болатын циклдік 

резонанстық үдеткіш; электрондар дөңгелек дерлік орбитамен қозғалады. Мұнда 

6–12 ГэВ энергиялы электрондар тудырылады.

Ц и к л о т р о н зарядты бөлшектердің циклдік резонанстық үдеткіш болып 

табылады, онда басқарушы магнит өрісі және басқарушы электр өрісінің жиілігі 

тұрақты болады; зарядты бөлшектер жазық ұлғаймалы спирал бойынша қозғалады. 

Үздіксіз жұмыс істейді. Протондарды және басқа ауыр бөлшектерді 0,5–1,0 ГэВ 

энергияға дейін үдету үшін қолданылады.

З

16

∑

ЗАҢ – ЗОНД

386

387

Ф а з о т р о н (с и н х р о ц и к л о т р о н) – зарядты бөлшектердің циклдік 

резонанстық үдеткіші, мұнда магнит өрісі уақыт бойынша тұрақты, ал үдеткіш 

өріс біртіндеп кемиді; ауыр зарядты бөлшектер вакуумдық камераның ортасынан 

(мұнда ауыр бөлшектер көзі бар) бастап шеткері жағына қарай қозғалады.

С и н х р о ф а з о т р о н – зарядты бөлшектердің циклдік резонанстық үдеткіші. 

Мұнда басқарушы магнит өрісі және үдетуші электр өрісі бір мезгілде өзгереді. 

Зарядты ауыр бөлшектерді 10–300 ГэВ энергияға дейін үдетуге арналған. Про-

тондарды үдетуге арналған синхрофазотрон п р о т о н д ы қ  с и н х р о т р о н 

деп аталған.

ЗАРЯДТЫҢ  САҚТАЛУ  ЗАҢЫ  –  табиғаттағы  кез  келген  тұйық  жүйенің 

ішінде қандай үрдістер болмасын электр зарядтарының әлгі жүйедегі (электрлік 

оқшауланған) алгебралық қосындысы өзгеріссіз қалатындығы тұжырымдалған 

іргелі қатаң заңдардың бірі. Бұл заң XVIII ғасырда тұжырымдалған.

ЗАРЯДТЫҚ ЖҰПТЫЛЫҚ, С – жұптылық, С – электрмагниттік немесе 

күшті  өзараәсерлесулер  тудырған  үрдістердегі  нағыз  бейтарап  бөлшектердің 

(немесе бөлшектер жүйелерінің) тәртібін сипаттайтын кванттық сан. Зарядтық 

жұптылық  ұғымы  осы  өзараәсерлесулердің  зарядтық  түйіндестер  үрдісі 

кезінде  өзгермеушілігінің  нәтижесінде  пайда  болады.  Нағыз  бейтарап  жүйе 

зарядтық  жұптылық  кезінде  өздігінше  қалады,  сондықтан  оның  толқындық 

функциясы өзгермейді немесе таңбасын өзгертеді. Алғашқы жағдайда 

зарядтық 

жұптылық  оң,  екінші  жағдайда  –  теріс  болады,  яғни  зарядтық  жұптылық 

толқындық функцияның зарядтық жұптылыққа қатысты тәртібімен анықталады. 

Электрмагниттік немесе күшті өзараәсерлесулер тудыратын кез келген үрдістерде 

зарядтық жұптылық сақталады. 

Фотонның зарядтық жұптылығы теріс, ал π°- 

және η°-мезондар үшін оң.

ЗАРЯДТЫҚ  ТҮЙІНДЕСТІК  –  кез  келген  өзараәсерлесулерге  қатысатын 

бүкіл бөлшектерді оларға сәйкес антибөлшектермен ауыстыру үрдісі (процесі). 

Тәжірибе күшті және электрмагниттік өзараәсерлесулер зарядтық түйіндестік 

кезінде, яғни бөлшектердің күшті және электрмагниттік және антибөлшектердің 

өзараәсерлесулері  алмастырылмайтынын  анықтаған.  Осы  жайт  күшті  немесе 

электрмагниттік өзараәсерлесулердің ықпалымен өтетін кез келген үрдіс (процесс) 

үшін олардың антибөлшектері үшін дәл әлгіндей үрдіс болады.

ЗАРЯДТЫ ТОК, өрістің кванттық теориясындағы – бөлшектердің электр 

заряды 1-ге өзгеретін ток (заряды өзгермейтін бейтарап токтан айырмашылығы 

осы).