同步加速器是什么 参观同步加速器系统 在那里电子达到接近光速

　　电磁 （EM） 辐射非常有用。它使我们能够远距离无线传输音乐，在微波炉中烹饪食物并以生动的细节观察世界。然而，现在比以往任何时候都更重要的是，电磁辐射在研究为人类带来真正突破的物理、环境和生物现象方面也至关重要。

　　从创造新的医疗药物和疫苗，到革命性人造器官的测试，再到预防疾病的发现，大规模利用电磁辐射正在扩大科学界的视野。

　　在英国，这场革命正在牛津郡的Diamond Light Source国家同步加速器设施中发生，这是一种高科技粒子加速器，以同步加速器光的形式产生大量 EM 辐射。让我们前往这个尖端科学站点，看看那里平均每天的工作情况以及目前正在研究哪些开创性的实验。

　　探索同步加速器

　　同步加速器是一个庞大而复杂的机器系统，它产生电子，将这些电子加速到接近光速，然后将它们存放在一个大的存储环中。高能电子然后连续围绕环形电路飞行，直到它们被操纵以产生非常高强度的X 射线光；这些是具有大约 3 吉电子伏 （GeV） 的电子，GeV 是一个能量单位，等于 10 亿电子伏。这是科学家可以在他们的实验中使用的光。

　　Guenther Rehm 是 Diamond 同步加速器光束线诊断小组的负责人，该小组负责确保来访的科学家需要 X 射线时，他们能够得到它。Rehm 位于 Diamond House 的办公室是一个时尚的玻璃墙综合体，该设施的大多数员工都在这里办公。要到达同步加速器设施，您必须通过安全控制的桥梁。

　　到达那里后，您会看到四个主要部分，其中第一个是电子枪。这把枪位于设施的中心，负责通过在真空中加热高压阴极来产生电子，然后迫使它们聚集在一起并压缩成紧凑的组；这是通过使电子束穿过一个有交流电场的腔体来实现的。

　　从聚束腔，一束压缩的电子束进入直线加速器。同步加速器的这部分使用一系列电场来迫使压缩的电子束加速到接近光速和高达 100 兆电子伏 （MeV） 的电荷水平。从这里，加速的电子束被注入助推器同步加速器。

　　助推器同步加速器就在直线加速器旁边。它是一个 518 英尺（158 米）的 O 形不锈钢真空管，周围环绕着磁铁，位于同步加速器的存储环和其他设施内。这个较小的同步加速器接收电子，然后在 36 个偶极磁铁的帮助下，在真空电路周围弯曲它们，同时将它们进一步加速到必要的 3 GeV 提取能量。电子束几乎以光速行进并携带着大量的能量，最后被注入同步加速器的存储环。

　　存储环在构造和用途上都与增强环相似，但规模要大得多：该环是一个 48 边的多边形，跨度超过 1,800 英尺（560 m）。幸运的是，电子拥有如此巨大的能量，它们可以在百万分之二秒内完成整个过程。相比之下，这是在短短 1 秒内绕地球赤道的 7.5 倍。为了让物体保持运动，巨大的环由带电电子在其中移动的真空和一系列磁铁组成，包括偶极弯曲磁铁以在电路周围操纵光束，四极磁铁和六极磁铁以确保准确的光束聚焦和位置. 该环还装有称为插入装置 （ID） 的特殊磁铁，用于操纵电子以产生同步加速器光。

　　ID 是同步加速器的真正恒星，能够让通过的电子在环的直线部分周围振荡。结果，产生了超强的X射线。因为这些 ID 非常重要，所以它们总是放置在任何光束线的前面——来自进行实验的环的分支。电子进入设备，振荡并产生 X 射线。当电子被偶极磁铁抛到存储环更远的地方时，光子继续沿着光束线直接向下用于实验。

　　保持控制

　　接下来，您将到达光束线中央控制。一个宽敞的大房间，可俯瞰扩建设施的大约三分之一，该区域摆满了主要的显示器；在那里，诊断小组的两名成员运行计算机系统。Rehm 解释说，同步加速器的日常操作是高度自动化的，因此人员配置最少。然而，由于涉及创建和维持高能电子束的系统极其复杂，实际的人类必须监控复合体的状态。