Синхротрон

    Следвайки примера на бетатрона и електронния синхротрон, физиците, работещи с протони, започнаха около 1947 г. изграждането на "протонни синхротрони", при които частиците също се движат все по една и съща кръгова траектория. По този начин се ограничава нарастването на масата им.

 

    Тъй като по-масивният протон не губи така бързо като електрона енергия с движението си по кръгова траектория, с протонния синхротрон физиците успяха да надминат стойността 1000 MeV.

    През  1952 г. беше завършено издграждането на протонен синхротрон, който ускорява до 2 - 3 GeV. Нарекоха го "космотрон", защото с него се достигаше основния енергиен обхват на частиците от космическите лъчи.
    През 1954 г. се появи "беватрон-ът", с който можеха да се получават частици с енергия между 5 и 6 GeV.
    След това през 1957 г. бившият Съветски съюз съобщи, че неговият "фазотрон" е развил 10 GeV.

 

    Отново нова идея - за да не се позволява на частиците от потока да отскачат към стените на канала, в който се движат, да се приложи редуване на магнитни полета с различна форма, които да фокусират частиците в тесен поток.   

    През ноември 1959 г. Европейската комисия за ядрени изследвания (ЦЕРН), обединяваща усилията на 12 страни, завърши в Женева изграждането на един силно фокусиращ синхротрон (PS), който достигна 24 GeV и с който частиците се изтласкваха за големи импулси (от по 10 милиарда протона) на всеки 3 секунди. Диаметърът на този синхротрон е почти колкото 3 жилищни блока, а една пълна обиколка в него се равнява на 628 метра.

    В трисекундния период, по време на който импулсът се натрупва, протоните обикалят по траекторията половин милион пъти. Машината е с 277 конвенционални (при стайна температура) електромагнити, включително 100 диполни магнити, и е с маса 3500 тона, като стойността е струва 30 млн. долара.

    PS беше първият ускорител на ЦЕРН. Освен за протони, в него се ускоряват също и алфа-частици, кислородни и серни ядра, електрони, позитрони и антипротони.

    През 1976 г. В ЦЕРН беше пуснат в експлоатация супер протонен синхротрон (SPS). Дължината на окръжността на ускорителя е около 7 километра. Чрез него частиците получават необходимата енергия и след това се подават на следващия ускорител - Големия адронен колайер за допълнително ускоряване. Учените използват  SPS  за различни проучвания като предпочитанията в природата на материята над антиматерията, търсене на екзотични форми на материята, първите секунди от раждане на Вселената и т.н.

    През 1983 г. на учените беше връчена Нобелова награда за физика за откриването на W и Z частици, след като беше използван като протон-антипротонен колайдер.

    Супер протонният синхротрон увеличава енергията на частиците до 450 GeV. Той съдържа 1317 конвенционални електромагнита, включително 744 диполи, с които протонния поток се удържа в тесен сноп в окръжността.

LEP - Големият електрон-позитронен колайдер

    Със своята 27-километрова дължина на окръжността, Големият електрон-позитронен колайдер беше най-големият колайдер, който някога е строен.
LEP съдържа 5176 магнити и 128 електромагнити. Първоначалната енергия на ускорителя е била 91 GeV, за да може да се получават W и Z бозоните, които са отговорни за  слабото взаимодействие.
През седемте си години на експлоатация в
LEP са се произвели 17 милиона Z частици при енергии 100 GeV.
През 1995 г. ускорителят беше подобрен, след което беше достигната енергия 209 GeV на частиците.
След 11-годишна експлоатация  LEP беше разглобен, а на неговото място в тунела започнал стоежът на Големият адронен колайдер LHC.