407
Октуполъные К. в. л. наблюдаются у всех ядер, в т. ч. и магических. Они в основном представлены нср-вым колебат. состоянием 3~. О низкочастотных К. в. я. более высокой мультитншытстп данных мало. Нек-рые типы гигантских резонансов также являются колебаниями формы ядра раэл. мультипольности, тогда как другие не имеют классич. аналога.
Теоретич.-описание К. в. я. основано на двух разл. подходах ≈ феноменологическом п микроскопическом. В феномснологич. моделях вводятся коллективные степени свободы ядра. Соответствующий коллективный гамильтониан содержит феномснологич. параметры (индивидуальные для каждого ядра), к-рыс, как правило, подбираются из условия наилучшего согласия с экспериментом. В основе микроскопии, подхода лежит представление о ядре, как системе нуклонов, движущихся в ср. поле и взаимодействующих Друг с другом {остаточное взаимодействие). Последнее, как правило, вводится феноменологически. Напр,, короткодействующее спаривательное взаимодействие и длиннодей-ствующее квадруполыюе,.ответственное за квадруполь-иые степени свободы ядра. Параметры остаточного взаимодействия подбираются сразу для большой группы ядер.
Лит,: Бор О., Моттслъсон Б., Структура атомнл-го ядра, пер. с англ.» т. 2, М., 1977. И. М. Павличечпав*
КОЛЛЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ УСКОРЕНИЯ ≈ методы
ускорения заряж. частиц, а также их удержания в процессе ускорения, в к-рых используются собственные эл.-магн. поля, возникающие в результате взаимодействия одной группы зарядов с другой либо в результате взаимодействия группы зарядов с эл.-маги. волной или плазмой (в отличие от обычных методов ускорения, в к-рых создаваемые внеш. поля, электрические или магнитные, имеют конфигурацию, обеспечивающую как ускорение, так и удержание в процессе ускорения зарнж. частиц). В зависимости от характера взаимодействия различаются способы и модификации коллективного ускорения частиц.
История развития К. м, у. В 1956 В. И. Векслер, Я. Б. Файнберг и Г. И. Будкер предложили использовать собственные поля заряж. частиц для целей ускорения и удержания частиц ≈ когерентные методы, плазменные волноводы и релятивистски стабилизированный пучок [1].
Когерентные методы рассматривали взаимодействие компактного плотного сгустка частпц с эл.-магн. волной, пучком электронов или др. сгустком частиц. При достаточной малости размеров сгустка в процессе ускорения, обеспечивающей когерентное (синхронное) воздействие па всю ускоряемую группу частиц, сила, действующая на сгусток, пропорциональна квадрату числа зарядов в сгустке. Величина напряж╦нности ускоряющих частицы полей в этом случае может во много раз превышать достижимые техникой и составляет 1C7 ≈108 В/см.
Плазменный волновод предназначен для формирования в плазме такой эл.-магн. волны, к-рая может обеспечить одновременно условия ускорения частиц и их поперечного удержания. Плазма как среда для волновода выбиралась из условия создания высокой напряж╦нности ускоряющего поля.
Релятивистская стабилизация основана на явлении самофокусировки для кольцевого пучка релятивистских частиц. Условие самофокусировки впервые было сформулировано У, Еениеттом в 1934 [2]. Кроме сил кулоновского расталкивания, в релятивистском пучке частиц существует маги, сила взаимодействия параллельно движущихся частиц с зарядом одного знака, существенно ослабляющая ку-лоновское расталкивание. Ослабление происходит в у2 раз (у ≈ релятивистский фактор, равный отношению энергии частиц к их энергии покоя). За сч╦т добавления в пучок покоящихся частиц с противоположным знаком заряда силы кулоновского расталки-
вания могут быть не только скомпенсированы, но и поменять знак, т. е. расталкивание превратится в стягивание пучка. Это, очевидно, имеет место при ЛГ2> >7V1/v22, где Nj_ и А^ ≈ плотности соответственно движущихся частиц и покоящихся частиц «примосн». Если при этом N%<.Nij то добавленные покоящиеся частицы в свою очередь удерживаются суммарным кулоновским полем (магн. иоле на покоящиеся частицы не действует). Т. о., при условии
(1)
имеет место самофокусировка релятивистского пучка с примесью зарядов противоположного злака собственными электрич. и магн. полями. Если УТО условие обеспечить, напр., в бетатроне, то эффективность работы ускорителя возраст╦т во много pa;i, т. к, условие поперечного удержания пучка оказывается выполненным за сч╦т самофокусировкп. Стягивание пучка за сч╦т сил самофокусировки прекращается только при сечениях кольца ~10~4 см. Полученное таким способом состояние кольцевого пучка является стационарным.
Конкретная реализация этих общих, предложений пошла по ряду направлений. Рассмотрим основные иа них,
Ускорение* в поле пространственного заряда. Этот способ ускорения был открыт экспериментально в 1968 С. Грейбиллом и Дж. Аглумом [3]. Ионы уско-
Рис. 1. Ускорение в поле пространственного заряда: J ≈ катод; 2 ≈ анод; з ≈ труба дрейфа; 4 ≈ электронный пучок; 5 ≈ потенциальная яма с ионами.
ряются потенц. ямой пространств, заряда, создаваемой мощным электронным пучком. Электронный пучок, ускоряемый от анода к катоду, не будет распространяться в область за анодом, если его ток больше, предельного; накопление пространств, заряда электронов за анодом, запирающее пучок (виртуальный катод), созда╦т потенц. яму для ионов (рис. 1). Глубина ямы достигает значений, больших 1 МБ. Ионы могут создаваться за сч╦т ионизации электронами атомов остаточного газа или вводиться специально сформированными струями газа. При образовании ионов происходит частичная нейтрализация электронного заряда, запирающее действие накопленного электронного заряда ослабляется и электронный пучок распространяется дальше за анод. Вместе с перемещением ямы пространств, заряда происходит перемещение ионов, захваченных внутрь ямы. Величина энергии ускоренных таким методом ионов может превышать энергию электронов пучка в десятки раз. Для протонов макс, полученная энергия составляет 60 МэВ, что существенно превышает глубину потенц. ямы, в к-рой ускоряются ионы. Чтобы ионы удерживались потенц. ямой электронов, движение ямы должно строго регламентироваться. Существует и изучается неск. схем, в к-рых движение ямы заранее программируется. Особенно интересным представляется ускоритель М. Фридмана [4J. В его схеме полый электронный пучок проходит через прерыватель, где созда╦тся последовательность полых «электронных цилиндров». Затем пучок проходит в ведущем магн. поле, образованном рядом коротких соленоидов. Когда цепочка электронных цилиндров проходит в таком «гофрированном» магн. поле, радиусы цилиндров в соответствии с полем попеременно уменьшаются и увеличиваются. При изменении радиуса заряж. цилиндров возникает перем. осевое электрич. поле, к-рое можно представить как сумму двух эл.-магн. волн: медленной прямой волны и обратной. Фазовую скорость прямой ≈ ускоряющей ≈ волны можно наменять за сч╦т изме-
Ш
3
ас
ш
с;
О
ас
411
