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未来的加速器磁铁什么样?

发布时间:2021-05-14      点击数:1837

       磁铁作为加速器的躯干,既支撑了加速器庞大的身躯,又引导了加速器的血液(束流)循环,可谓是鞠躬尽瘁!加速器磁铁系统涉及的内容非常丰富,例如磁场设计、磁铁结构设计、磁场测量、低温系统设计以及机械设计等。

   更快指的是磁场提升和降落的速率更快。粒子在加速器中高速转圈的过程中,能够快速地将其“踢”到实验束线上是一件非常难的事情(即引出过程),这需要磁场瞬间上升到一个高度,并且能在“踢”完后瞬间“收腿”,以便不影响后续粒子。另外在环形加速器中,科研人员也需要不断地提高磁铁的磁场上升速率以满足物理需求,这里不仅需要磁铁运行稳定,还需要考虑涡流产生的影响。这是一项非常复杂的技术,需要在快速产生和退去磁场的同时,最大程度地减小附加影响。更快指的是磁场提升和降落的速率更快。粒子在加速器中高速转圈的过程中,能够快速地将其“踢”到实验束线上是一件非常难的事情(即引出过程),这需要磁场瞬间上升到一个高度,并且能在“踢”完后瞬间“收腿”,以便不影响后续粒子。另外在环形加速器中,科研人员也需要不断地提高磁铁的磁场上升速率以满足物理需求,这里不仅需要磁铁运行稳定,还需要考虑涡流产生的影响。这是一项非常复杂的技术,需要在快速产生和退去磁场的同时,最大程度地减小附加影响。

   更强指的是磁体抵抗电磁力的能力越强。磁铁在运行过程中产生的磁场力作用到线圈,会使之受到约100-300t/m的应力(相当于100-300辆小型汽车在拉)。如果不能很好地处理这类应力,会导致磁铁运行时被拉变形,甚至损坏。因此,磁铁“更强”,才能保证稳定运行。

   更高指的是场强更高。为了满足加速粒子更高能量的需求,我们必须努力提高磁场强度。目前高场磁铁能够达到20T,对于加速器来说已经是很高的场强了(目前多数加速器的场强大概在1-2T)。

   如果我们能 穿越到未来,那么,我们肯定会看到未来的加速器磁铁“更高、更快、更强”。