高二物理回旋加速器知识讲解

1、高二物理回旋加速器1、直线加速器、直线加速器 由于电压的限制，所以一次加速后由于电压的限制，所以一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得较大的粒子获得的能量较小，如何获得较大的能量呢？能量呢？ KEqUqUKnEUUUq)(210Um UmU/vT2TU1234靶靶+直线加速器直线加速器 直线加速器有多个加速直线加速器有多个加速电场电场,从而能使带电粒子获得从而能使带电粒子获得更大的能量更大的能量.A 思考思考: 带电粒带电粒子穿越第子穿越第n个圆筒个圆筒时的动能为多大时的动能为多大?m mk kn nq qU UE E = =直线加速器直线加速器 北京正负电子对撞机改造后的直线加速器北京正负电

2、子对撞机改造后的直线加速器 直线加速器可使粒子获得足够大直线加速器可使粒子获得足够大的能量但它占地太长，能否既让带的能量但它占地太长，能否既让带电粒子多次加速，获得较高能量，又电粒子多次加速，获得较高能量，又尽可能减少占地长度呢？尽可能减少占地长度呢？ 劳伦斯（劳伦斯（19011958）：美国物理学家）：美国物理学家二、回旋加速器二、回旋加速器结构：结构：两个两个 D 形金属扁盒形金属扁盒，在其上加有，在其上加有磁场和交变的电场。将一粒子置于磁场和交变的电场。将一粒子置于两个两个 D形盒的缝隙处。形盒的缝隙处。二、回旋加速器加速条件：加速条件： 交变电压的周期和粒子做圆周运交变电压的周期和粒子

3、做圆周运动的周期相等。动的周期相等。qBmT2 每一个周期加速两次每一个周期加速两次.2.电场加速过程中电场加速过程中,时间极短时间极短,可忽略可忽略讨论：讨论：加速粒子的最终能量由哪加速粒子的最终能量由哪些因素决定些因素决定 ？若若D形盒半径为形盒半径为R，磁感应强度，磁感应强度B.粒子最终速度：粒子最终速度：mqBRm所获动能为所获动能为：mqBRmEmK22122提高加速粒子最后的能量的方法：提高加速粒子最后的能量的方法： 增大磁感应强度增大磁感应强度B B 增大加速器的半径增大加速器的半径R R 直径为直径为10.2cm10.2cm的第一台回旋加速器。的第一台回旋加速器。近几十年，加速

4、器的能量每近几十年，加速器的能量每1010年提高一个量级，加速器的尺年提高一个量级，加速器的尺寸由数米增加到数十公里。寸由数米增加到数十公里。 目前世界上最大的回旋加速器在美国费目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产公里。产生的高能粒子能量为生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。亿电子伏特。 当当 可与光速比较时可与光速比较时:2201cmm 粒子回旋周期粒子回旋周期:qBmT 2 2201B2cqm 狭义相对论 北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中心之一心之一.1988.1988年年

5、1010月月1616日，两束正负电子在北京西日，两束正负电子在北京西郊一个羽毛球拍状的巨型机器里成功对撞，揭开了郊一个羽毛球拍状的巨型机器里成功对撞，揭开了我国高能物理研究的新篇章。我国高能物理研究的新篇章。 诺贝尔物理奖获得者费诺贝尔物理奖获得者费米曾在米曾在19541954年提出环绕地年提出环绕地球建一台加速器的设想，球建一台加速器的设想，称为费米的梦。其能量可称为费米的梦。其能量可达数千达数千TeVTeV（十亿）（十亿） 费米梦想的加速器费米梦想的加速器 有人建议沿我们的万里有人建议沿我们的万里长城建一台加速器，其能长城建一台加速器，其能量可达量可达134TeV134TeV，这些都是，这些都是梦，要建造更高能量的加梦，要建造更高能量的加速器，必须在新技术、新速器，必须在新技术、新原理方面进行探索。原理方面进行探索。精品课件精品课件