БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (АВ)
Однако при достижении достаточно большой энергии массу m уже нельзя считать постоянной: начинает сказываться эффект увеличения массы частицы с ростом энергии (см. Относительности теория). Возрастание массы приводит к уменьшению частоты обращения w и к нарушению резонанса между движением частицы и ускоряющим полем. Частицы перестают получать энергию от электрического поля и выпадают из режима ускорения. Поэтому в обычном циклотроне существует предельная энергия, выше которой ускорение невозможно. Для протонов этот предел энергии составляет примерно 20 Мэв.
Для сохранения резонанса можно, например, медленно снижать частоту w0 ускоряющего поля в соответствии с уменьшением w или медленно изменять напряжённость магнитного поля Н, чтобы компенсировать уменьшение частоты w (или вместе и то и другое).
Но в ускорителе одновременно ускоряются сотни и тысячи миллиардов частиц, имеющих разброс по энергиям, а значит, и по массам. Следовательно, частицы будут иметь различные частоты обращения w. Поэтому невозможно осуществить точный резонанс с ускоряющим полем для движения всего множества ускоряемых частиц. До открытия принципа А. эта трудность казалась непреодолимой.
Векслер и Макмиллан показали, что именно благодаря зависимости частоты обращения частиц от их энергии (массы), приводящей к нарушению точного синхронизма движения частиц с ускоряющим полем, само поле будет автоматически осуществлять для большого количества частиц подстройку синхронизма в среднем. Иными словами, в случае, когда w зависит от энергии, ускоряющее поле частоты w0 (которая может и медленно меняться) заставляет частицы двигаться по орбитам с частотами, в среднем равными (или кратными) частоте w0, т. е. реализует резонанс в среднем; при этом фазы частиц колеблются и концентрируются около одной фазы j0 (см. ниже), которая называется синхронной, или равновесной. Это явление и называется А.
Т. о., А. приводит к тому, что частицы в среднем обращаются синхронно с изменением ускоряющего поля: wср = w0.
Рассмотрим, как осуществляется А. в циклическом ускорителе с однородным и постоянным во времени магнитным полем и при q = 1. Частота обращения частиц в таком ускорителе обратно пропорциональна их массе, а следовательно, их полной энергии (равной сумме энергии покоя и кинетической энергии). Синхронная частица (воображаемая частица, которая движется в точном резонансе с ускоряющим полем) будет ускоряться при одной и той же фазе j0 и каждый раз получать энергию eV0 cos j0. Для того чтобы движение частиц по орбитам было устойчивым, т. е. чтобы частицы с фазами j¹j0 не выпадали из режима ускорения, синхронная фаза j0 должна быть положительной — находиться на спаде ускоряющего напряжения (рис. 1). Действительно, частица с меньшей энергией, для которой частота обращения w > w0 и которая в некоторый момент движется вместе с синхронной, в дальнейшем будет опережать синхронную, попадать в ускоряющий промежуток раньше и ускоряться при меньшей фазе j1<j0. Следовательно, она получит большую энергию: eV0 cos j1 > eV0 cos j0, и её частота начнёт уменьшаться, так что в какой-то момент наступит точный резонанс, w = w0. Но этот резонанс является только мгновенным — ведь частица по-прежнему будет получать от поля большую энергию и её частота w будет некоторое время продолжать уменьшаться и станет меньше синхронной, w < w0. Тогда частица начнёт отставать от синхронной, будет получать меньшую энергию от ускоряющего поля, чем синхронная частица, и её частота станет вновь расти.
Аналогичный процесс происходит и с частицей, отставшей от синхронной и попадающей в ускоряющий промежуток несколько позже, при фазе j2>j0. Такая частица будет получать от поля меньшую энергию, её частота начнёт расти, и частица будет догонять синхронную.
Т. о., частоты обращения частиц совершают медленные по сравнению с частотой обращения колебания около значения w0. Соответственно колеблются фазы частиц около значения j0, а средняя их фаза является устойчивой: jср = j0 (отсюда название — фазовая устойчивость, или А.). Поэтому в среднем будет автоматически поддерживаться синхронизм между движением частиц и ускоряющим полем. Одновременно совершают колебания и другие характеристики движения частиц (энергия, радиус орбиты) около их равновесных значений, отвечающих синхронной частице. Эти колебания фазы и связанные с ними колебания радиуса орбиты частиц называются радиально-фазовыми.
А. действует и в линейных резонансных ускорителях протонов, в которых (в отличие от циклических ускорителей) частота прохождения частицей последовательных ускоряющих промежутков (расположенных по прямой линии) прямо пропорциональна скорости её движения, т. е. увеличивается с ростом энергии. Однако устойчивая синхронная фаза в линейных ускорителях отрицательна — лежит на подъёме ускоряющего электрического напряжения (рис. 2). Тогда при пролёте частицей ускоряющего промежутка поле возрастает, так что отстающая частица (с фазой j2>j0) получает большую энергию и начинает догонять синхронную частицу, а опережающая (с фазой j1<j0) — меньшую энергию и также начинает приближаться к синхронной.
Принцип А. оказал революционизирующее влияние на развитие ускорительной техники. Появилось семейство разнообразных ускорителей, работающих на основе А.: циклические ускорители электронов (синхротроны) на энергии до 7 Гэв и протонов (синхрофазотроны, фазотроны и др.) до энергии 75 Гэв, циклические ускорители с переменной кратностью q (микротроны), линейные резонансные ускорители протонов на энергии до 70 Мэв. А. отсутствует, когда частота обращения частиц не зависит от их энергии (изохронные циклотроны), а в линейных ускорителях — когда скорость движения частиц приближается к скорости света и практически перестаёт зависеть от энергии (линейные ускорители электронов на энергии выше 10 Мэв).
Об А. в ускорителях со знакопеременной (сильной) фокусировкой см. Ускорители заряженных частиц.
Лит. см. при статье Ускорители заряженных частиц.
М. С. Рабинович.
Рис. 1. Синхронная фаза j0 > 0.
Рис. 2. Синхронная фаза j0< 0.
Автофертильность
Автоферти'льность (от авто... и латинского fertilis — плодородный), самоплодность растений, способность растений давать при самоопылении нормальные семена. А. характерна для пшеницы, ячменя, овса, проса, персика, айвы и др. Ср. Автостерильность.
Автохозяйство грузовое
Автохозя'йство грузово'е, см. Автотранспортное предприятие.
Автохоры
Автохо'ры (от авто... и греческого chōréō — продвигаюсь), растения, распространяющиеся без содействия внешних факторов путём разбрасывания семян из лопнувшего зрелого плода (механохория), зарывания плодов в почву (геокарпия), или путём опадания плодов и семян только под действием их тяжести (барохория).
Автохтонный
Автохто'нный (от греческого autóchthōn — местный),
1) автохтонные горные породы и полезные ископаемые, исходный материал которых возник на месте их образования, например каменный уголь, образовавшийся из растений на месте их произрастания.
2) Автохтонные структуры (автохтон) — часть складчатых сооружений, оставшаяся при тектонических нарушениях на месте, в противоположность аллохтонным структурам (см. Покров тектонический).
Автохтоны
Автохто'ны (от греческого autóchthones — коренные жители), аборигены (биол.), организмы, возникшие в процессе эволюции в данной местности и, в отличие от аллохтонов, живущие в ней в настоящее время. Так, утконос и эвкалипт являются А. Австралии, а муравьеды, ленивцы и дикий картофель — А. Южной Америки.
Автоштурман
Автошту'рман, автономное аэронавигационное устройство, автоматически и непрерывно производящее прокладку пути (вычисление текущих координат) летательного аппарата. По выполняемым функциям А. разделяют на автоматические указатели текущих координат, необходимые для ориентировки, и программные навигационные автоматы, направляющие полёт по заданной траектории или к заданной цели. А. (рис.) состоит из датчиков истинной воздушной скорости и курса, датчиков скорости и направления ветра, задатчиков угла карты и координат цели, счетно-решающего устройства, указателей задаваемых и выходных параметров.
