回旋加速器粒子旋转圆心是固定的吗？

    龚文军 袁爽

    

    摘 要：随着被加速次数累加，粒子的旋转圆心越来越趋近于-0.24R1这个坐标点。按照100000次加速的数据可以推断继续加下去粒子的回旋圆心将更加靠近于某个介于-0.2406R1至-0.2390R1之间的某个点。也就是说，加速次数越多，被回旋加速器的粒子旋转圆心越来越趋于一个固定点。

    关键词：回旋加速器; 圆心; C語言程序

    中图分类号：G633.7? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? 文章编号：1006-3315（2019）05-010-001

    老师在讲回旋加速器的时候，都会说回旋的圆心不变。回旋加速器回旋的圆心真的是固定的吗？

    回旋加速器工作原理如图所示，假设粒子从靠近极板的O点从静止开始加速。如果加速电压为U，交流电频率是f，被加速粒子电荷量为q，质量为m，回旋磁场磁感应强度是B。

    通过程序计算的结果，可以发现下面的事实：

    一、被加速粒子的旋转圆心不是固定不动的，但是也没有累加性单方向偏移。粒子每次加速后偏转圆心在一个范围内周期性左右摇摆，但摇摆幅度逐渐递减，介于-0.4142R1至初始圆心0之间。

    二、随着被加速次数累加，粒子的旋转圆心越来越趋近于-0.24R1这个坐标点。按照100000次加速的数据可以推断继续加下去粒子的回旋圆心将更加靠近于某个介于-0.2406R1至-0.2390R1之间的某个点。也就是说，加速次数越多，被回旋加速器的粒子旋转圆心越来越趋近于一个固定点。

    三、回旋加速器每次加速后回旋轨迹的圆心均在第一次回旋圆心附近，且逐渐趋近于一个固定的位置。鉴于第一次加速后回旋半径一般很小，所以可以看作回旋加速器多次加速后回旋轨迹圆心是不变的。

    由此看来，日常所说的回旋加速器回旋圆心不变是符合理论结论的。实际的回旋加速器都只有几千、几百次，甚至只有几十次的加速过程，关于被加速粒子回旋圆心位置的偏移更是不用考虑的。