高二物理回旋加速器

Hale Waihona Puke Baidu
费米梦想的加速器 诺贝尔物理奖获得者费 米曾在1954年提出环绕地 球建一台加速器的设想， 称为费米的梦。其能量可 达数千TeV（十亿）
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有人建议沿我们的万里 长城建一台加速器，其能 量可达134TeV，这些都是 梦，要建造更高能量的加 速器，必须在新技术、新 原理方面进行探索。
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【思考与讨论】:名师P88
精品课件！
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钓鱼 精神病院里有一病人成天坐在一空鱼缸旁 拿着钓杆钓鱼，医生习己为常。
一天，医生心情不错，路过时问：“今天 钓到了几条？” 病人白了他一眼：“笨蛋！没看到这是空 鱼缸吗？”
使带电粒子不断地加速以获得很 大能量的一种装置叫做加速器。
1、直线加速器
q U
qU E K
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 能量呢？
q(U1 U 2 U n ) E K
直线加速器
直线加速器有多个加速 电场,从而能使带电粒子获得 更大的能量.
二、回旋加速器 二、回旋加速器 结构：两个 D 形金属扁盒，在其上加有 磁场和交变的电场。将一粒子置于两个 D形盒的缝隙处。
加速条件：
交变电压的周期和粒子做圆周运 动的周期相等。
2m T qB
1.每一个周期加速两次. 2.电场加速过程中,时间极短,可忽略
讨论：加速粒子的最终能量由哪 些因素决定 ？
靶
+
+
A
1
2
3
4
U~
U/v
Um
思考: 带电粒 子穿越第n个圆筒 时的动能为多大?
T 2T
0
—Um
E k = nqUm
直线加速器
北京正负电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，又尽 可能减少占地长度呢？
劳伦斯（1901－1958）：美国物理学家
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2公里。产生 的高能粒子能量为5000亿电子伏特。
狭义相对论
当 可与光速比较时:
m m0
1

c
2 2
粒子回旋周期:
2m T qB
2m0
qB 1 2 c
2
北京正负电子对撞机是世界八大高能加速器中 心之一.1988年10月16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 我国高能物理研究的新篇章。
若D形盒半径为R，磁感应强度B. •粒子最终速度： qBR m m
•所获动能为：
1 qBR 2 EK m m 2 2m
2
•提高加速粒子最后的能量的方法： 增大磁感应强度B 增大加速器的半径R
直径为10.2cm的第一台回旋加速器。
近几十年，加速器的能量每 10年提高一个量级，加速器的尺 寸由数米增加到数十公里。