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未來的加速器磁鐵什么樣?

發布時間:2021-05-14      點擊數:2460

       磁鐵作為加速器的軀干,既支撐了加速器龐大的身軀,又引導了加速器的血液(束流)循環,可謂是鞠躬盡瘁!加速器磁鐵系統涉及的內容非常豐富,例如磁場設計、磁鐵結構設計、磁場測量、低溫系統設計以及機械設計等。

   更快指的是磁場提升和降落的速率更快。粒子在加速器中高速轉圈的過程中,能夠快速地將其“踢”到實驗束線上是一件非常難的事情(即引出過程),這需要磁場瞬間上升到一個高度,并且能在“踢”完后瞬間“收腿”,以便不影響后續粒子。另外在環形加速器中,科研人員也需要不斷地提高磁鐵的磁場上升速率以滿足物理需求,這里不僅需要磁鐵運行穩定,還需要考慮渦流產生的影響。這是一項非常復雜的技術,需要在快速產生和退去磁場的同時,最大程度地減小附加影響。更快指的是磁場提升和降落的速率更快。粒子在加速器中高速轉圈的過程中,能夠快速地將其“踢”到實驗束線上是一件非常難的事情(即引出過程),這需要磁場瞬間上升到一個高度,并且能在“踢”完后瞬間“收腿”,以便不影響后續粒子。另外在環形加速器中,科研人員也需要不斷地提高磁鐵的磁場上升速率以滿足物理需求,這里不僅需要磁鐵運行穩定,還需要考慮渦流產生的影響。這是一項非常復雜的技術,需要在快速產生和退去磁場的同時,最大程度地減小附加影響。

   更強指的是磁體抵抗電磁力的能力越強。磁鐵在運行過程中產生的磁場力作用到線圈,會使之受到約100-300t/m的應力(相當于100-300輛小型汽車在拉)。如果不能很好地處理這類應力,會導致磁鐵運行時被拉變形,甚至損壞。因此,磁鐵“更強”,才能保證穩定運行。

   更高指的是場強更高。為了滿足加速粒子更高能量的需求,我們必須努力提高磁場強度。目前高場磁鐵能夠達到20T,對于加速器來說已經是很高的場強了(目前多數加速器的場強大概在1-2T)。

   如果我們能 穿越到未來,那么,我們肯定會看到未來的加速器磁鐵“更高、更快、更強”。




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