Chiziqli zarracha tezlatgichi sahifasining manbasini koʻrish

[[Fayl:Aust.-Synchrotron,-Linac,-14.06.2007.jpg|right|thumb|375x375px| Avstraliya Sinxrotronidagi linak linakning boshida bir qator RF boʻshliqlaridan [[Radiotoʻlqinlar|radio toʻlqinlaridan]] foydalanadi va elektron nurni 100 energiyagacha tezlashtiradi.&nbsp;MeV.]]
'''Chiziqli zarracha tezlatgichi''' (koʻpincha '''linac''' deb qisqartiriladi) zaryadlangan [[Subatomik zarracha|subatomik zarralar]] yoki [[Ion|ionlarni]] [[Toʻgʻri chiziq|chiziqli]] nur chizigʻi boʻylab bir qator tebranuvchi [[Elektrostatik potensial|elektr potentsiallariga]] taʼsir qilish orqali yuqori tezlikka tezlashtiradigan [[Zarracha tezlatgichi|zarracha tezlatgichining]] bir turi. Bunday mashinalar uchun printsiplar 1924 yilda Gustav Ising tomonidan taklif qilingan <ref>{{Cite journal|last=G. Ising|title=Prinzip einer Methode zur Herstellung von Kanalstrahlen hoher Voltzahl|journal=Arkiv för Matematik, Astronomi och Fysik|volume=18|issue=30|year=1924|pages=1–4}}</ref>, birinchi ishlaydigan mashina esa 1928 yilda <ref>{{Cite journal|last=Widerøe|first1=R.|author-link=Rolf Widerøe|date=17 December 1928|title=Über Ein Neues Prinzip Zur Herstellung Hoher Spannungen|journal=Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik|doi=10.1007/BF01656341|volume=21|number=4|pages=387–406}}</ref> [[RWTH Aachen universiteti|RWTH Aachen universitetida]] Rolf Widerøe tomonidan qurilgan. <ref>{{Konferensiya manbasi|last=Bryant|first=P J|title=A brief history and review of accelerators|conference=5th General Accelerator Physics Course|publisher=CERN Accelerator School|date=1994|doi=10.5170/CERN-1994-001.1}}</ref><ref>{{Kitob manbasi |last=Mangan |first=Michelangelo |editor=Brüning |title=Challenges and goals for accelerators in the XXI century |date=2016 |publisher=World Scientific |location=Hackensack, New Jersey |isbn=978-981-4436-39-7 |page=33 |url=https://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/8635 |chapter=Particle accelerators and the progress of particle physics |doi=10.1142/8635}}</ref> Linaclar koʻplab qoʻllanmalarga ega: ular [[Radikal terapiya|radiatsiya terapiyasida]] tibbiy maqsadlar uchun [[rentgen nurlari]] va yuqori energiyali elektronlarni hosil qiladi, yuqori energiyali tezlatgichlar uchun zarrachalar injektori boʻlib xizmat qiladi va yorugʻlik zarralari (elektronlar va pozitronlar) uchun eng yuqori kinetik energiyaga erishish uchun bevosita ishlatiladi. zarrachalar fizikasi .'''Tezlatkichlar''' (yadro fizikasi da) – elektr maydoni yordamida yuqori energiyali zaryadlangan zarralar (elektronlar, protonlar, atom yadrolari va boshqalar) olish uchun moʻljallangan qurilmalar. Zarralar qurilmaning vakuum kamerasida harakatlanadi; ularning harakati (trayektoriyasi shakli)ni magnit maydoni (baʼzan, elektr maydoni) bilan boshkarib turiladi. Zarralarning trayektoriyasiga kura, T. siklik va chiziqli, tezlatuvchi elektr maydoni xarakteriga koʻra, rezonans va norezonans turlarga boʻlinadi (norezonans T.ning induksion va yuqori voltli xillari bor). Siklik T. jumlasiga elektronlar T.i (betatron, mikrotron, sinxrotron) va ogʻir zarralar (protonlar va boshqalar) T.i (sinxrofazotron, fazotron, siklotron) kiradi. Betatrondan boshqa barcha siklik T. rezonans T.

Linakaning dizayni tezlashtirilgan zarrachaning turiga bogʻliq: [[Elektron|elektronlar]], [[Proton|protonlar]] yoki [[Ion|ionlar]] . Linakalarning oʻlchamlari [[Elektronnurli trubka|katod nurli trubadan]] (bu linyakning bir turi) {{Convert|3.2|km|mi|-long|adj=mid}} gacha. Kaliforniya, Menlo Parkdagi SLAC milliy tezlatgich laboratoriyasida linac.

== Tarix ==
[[Fayl:Wideroe_linac_en.svg|thumb|300x300px| Wideroe linac tushunchasi. RF manbasidan kuchlanish zarrachani boʻshliqlar orasidagi himoya qiluvchi bir qator quvurlarga ulanadi.]]
[[Fayl:CERN_Linac1.jpg|thumb| Alvarez turi linac]]
1924 yilda Gustav Ising bir qator tezlashtiruvchi boʻshliqlardan foydalangan holda chiziqli zarracha tezlatgichining birinchi tavsifini nashr etdi. Zarrachalar bir qator naychalar boʻylab harakatlanar edi. Muntazam chastotada har bir boʻshliqda tezlashtiruvchi kuchlanish qoʻllanadi. Zarrachalar tezlikni oshirib, chastota doimiy boʻlib qolganda, boʻshliqlar har bir boʻshliqqa yetib borishi bilan zarracha kuchlanish qoʻllanilishini taʼminlash uchun bir-biridan uzoqroq va uzoqroq masofada joylashgan boʻlar edi. Ising hech qachon ushbu dizaynni muvaffaqiyatli amalga oshirmagan. <ref name="heibron">{{Kitob manbasi |last=Heilbron |first=J.L. |title=Lawrence and His Laboratory: A History of the Lawrence Berkeley Laboratory, Volume I |date=1989 |publisher=University of California Press |location=Berkeley, CA |url=http://ark.cdlib.org/ark:/13030/ft5s200764/ |accessdate=2 February 2022}}</ref>T. hozirgi zamon fizikasining asosiy qurilmalaridan biri. Yuqori energiyali zarralar dastasidan elementar zarralarning tabiati va xossalarini tadqiq qilishda, atom yadrosi va qatgiq jism fizikasida, defektoskopiyada, bemorlarni nur bilan davolash va boshqa sohalarda foydalaniladi.

Ushbu maqola Mirzo Ulugʻbek nomidagi Oʻzbekiston Milliy universitieti Fizika fakulteti talabasi tomonidan Wikitaʼlim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi

Rolf Wideroe 1927 yilda Isingning qogʻozini topdi va oʻzining doktorlik dissertatsiyasining bir qismi sifatida 88 dyuymli uzunlikdagi, ikkita boʻshliqli qurilmani yaratdi. Ising kuchlanish manbai sifatida uchqun boʻshligʻini taklif qilgan joyda, Wideroe 25 kV [[Vakuum lampa|vakuumli trubkali]] osilatordan foydalangan. U natriy va kaliy ionlarini 50 ming [[Elektronvolt|elektron volt]] (50 keV) energiyaga tezlashtirganini muvaffaqiyatli koʻrsatdi, bu trubka orqali faqat bir marta tezlashtirilganda ular oladigan energiyadan ikki baravar koʻp. Bir xil kuchlanish manbasidan foydalanib, zarrachani bir necha marta muvaffaqiyatli tezlashtirish orqali Wideroe radiochastota tezlashuvining foydali ekanligini koʻrsatdi. <ref>{{Kitob manbasi |last=Conte |first=Mario |title=An introduction to the physics of particle accelerators |date=2008 |publisher=World Scientific |location=Hackensack, N.J. |isbn=9789812779601 |edition=2nd}}</ref>

Ushbu turdagi linac oʻsha paytda mavjud boʻlgan kuchlanish manbalari bilan cheklangan edi va faqat [[Ikkinchi jahon urushi|Ikkinchi Jahon urushidan]] keyin [[Luis Walter Alvarez|Luis Alvares]] birinchi rezonansli kavitali drift trubkasini loyihalash uchun yangi ishlab chiqilgan yuqori chastotali osilatorlardan foydalanishga muvaffaq boʻldi. Alvarez linac Wideroe turidan farq qiladi, chunki RF quvvati zarracha harakatlanadigan butun rezonans kamerasiga qoʻllanadi va markaziy quvurlar faqat osilator fazasining sekinlashuvchi qismida zarrachalarni himoya qilish uchun ishlatiladi. Tezlashtirish uchun ushbu yondashuvdan foydalanish Alvaresning birinchi linak 1947 yilda 31,5 MeV proton energiyasiga erisha olganligini anglatadi, bu oʻsha paytda erishilgan eng yuqori koʻrsatkichdir. <ref>{{Veb manbasi |sarlavha=Alvarez proton linear accelerator |url=https://www.si.edu/es/object/alvarez-proton-linear-accelerator%3Anmah_700150 |ish=Smithsonian Institution |qaralgan sana=3 February 2022}}</ref>

1947 yilda, Alvares protonlar boʻyicha oʻzining linyak kontseptsiyasini ishlab chiqish bilan bir vaqtda, Uilyam Xansen Stenford universitetida birinchi harakatlanuvchi toʻlqinli elektron tezlatgichni qurdi. <ref>{{Cite journal|date=April 1983|title=Early Accelerator Work at Stanford|journal=SLAC Beam Line|pages=2–16|url=http://atlas.physics.arizona.edu/~shupe/Physics_Courses/Phys_586_S2015_S2016_S2017/Readings_MS/SLAC_Early_History.pdf|access-date=2023-06-10|archivedate=2022-11-18|archiveurl=https://web.archive.org/web/20221118231922/http://atlas.physics.arizona.edu/~shupe/Physics_Courses/Phys_586_S2015_S2016_S2017/Readings_MS/SLAC_Early_History.pdf}}</ref> Elektronlar protonlardan etarlicha engilroq boʻlib, ular tezlanish jarayonining boshida [[Yorugʻlik tezligi|yorugʻlik tezligiga]] yaqin tezlikka erishadilar. Natijada, „tezlashtiruvchi“ elektronlar energiyani oshiradi, lekin tezlatgichni loyihalash nuqtai nazaridan doimiy tezlikka ega deb hisoblash mumkin. Bu Xansenga bir qator disklar bilan yuklangan gorizontal toʻlqin yoʻriqnomasidan tashkil topgan tezlashtiruvchi strukturadan foydalanishga imkon berdi. 1947 yilgi tezlatkich 6 MeV energiyaga ega edi. Vaqt oʻtishi bilan SLAC Milliy tezlatkich laboratoriyasida elektron tezlashuvi {{Convert|2|mi|km}} oʻlchamga choʻziladi. va chiqish energiyasi 50 GeV. <ref>{{Kitob manbasi |last=Neal |first=R. B. |title=The Stanford Two-Mile Accelerator |chapter=Chap. 5 |publisher=W.A. Benjamin, Inc |year=1968 |location=New York, New York |page=59 |chapterurl=http://www.slac.stanford.edu/spires/hep/HEPPDF/twomile/Chapters_4_5.pdf |accessdate=2010-09-17}}</ref>

Chiziqli tezlatgichlar yuqori nurli oqimlar bilan ishlab chiqilganligi sababli, proton va ogʻir ion nurlarini fokuslash uchun magnit maydonlardan foydalanish tezlatgichning dastlabki bosqichlarida qiyinchiliklar tugʻdirdi. [[Lorents kuchi|Magnit kuch]] zarracha tezligiga bogʻliq boʻlganligi sababli, bir vaqtning oʻzida past va oʻrta energiyali [[Adron|hadronlarni]] tezlashtiradigan va fokuslashi mumkin boʻlgan tezlatgich turini yaratish maqsadga muvofiq edi. <ref>{{Cite journal|last=Stokes|first1=Richard H.|last2=Wangler|first2=Thomas P.|title=Radiofrequency Quadrupole Accelerators and their Applications|journal=Annual Review of Nuclear and Particle Science|date=1988|volume=38|issue=38|pages=97–118|doi=10.1146/annurev.ns.38.120188.000525|bibcode=1988ARNPS..38...97S|url=https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.ns.38.120188.000525|access-date=3 February 2022}}</ref> 1970-yilda sovet fiziklari I. M. Kapchinskiy va Vladimir Teplyakov tezlashtiruvchi strukturaning radiochastotali kvadrupol (RFQ) turini taklif qilishdi. RFQ murakkab elektr maydonlarini ishlab chiqarish uchun rezonansli boʻshliqda aniq moʻljallangan shakllarga ega qanotlar yoki rodlardan foydalanadi. Bu maydonlar bir vaqtning oʻzida tezlashtirish va inʼektsiya qilingan zarracha nurlariga fokuslashni taʼminlaydi. <ref name="Reiser 2008, p6">{{Kitob manbasi |title=Theory and design of charged particle beams |last=Reiser |first=Martin |edition=2nd |date=2008 |publisher=[[Wiley-VCH]] |location=Weinheim |isbn=9783527407415 |page=6 |url=https://books.google.com/books?id=eegK9Mqgpi4C}}</ref>

1960-yillardan boshlab Stenford va boshqa mamlakatlardagi olimlar zarrachalarni tezlashtirish uchun oʻta oʻtkazuvchan radiochastota boʻshliqlaridan foydalanishni oʻrganishga kirishdilar. <ref>{{ArXiv manbasi|last=Padamsee|first1=Hasan|date=April 14, 2020|title=History of gradient advances in SRF|class=physics.acc-ph|eprint=2004.06720}}</ref> [[Niobiy]] qotishmalaridan yasalgan oʻta oʻtkazuvchan boʻshliqlar yanada samarali tezlashtirishga imkon berdi, chunki kirish quvvatining sezilarli darajada yuqori qismini issiqlik uchun yoʻqotish oʻrniga nurga qoʻllash mumkin edi. Eng qadimgi oʻta oʻtkazuvchan linaklar qatoriga Stenforddagi Superoʻtkazuvchi chiziqli tezlatgich (elektronlar uchun) <ref>{{Cite report|first1=Catherine|last=Westfall|title=The Prehistory of Jefferson Lab's SRF Accelerating Cavities, 1962 to 1985|date=April 1997|publisher=[[Thomas Jefferson National Accelerator Facility]]|docket=JLAB-PHY-97-35|url=https://misportal.jlab.org/ul/publications/view_pub.cfm?pub_id=11132}}</ref> va Argonna Milliy Laboratoriyasidagi Argon tandem chiziqli tezlatgich tizimi (protonlar va ogʻir ionlar uchun) kiradi. <ref>{{Cite journal|last=Ostroumov|first1=Peter|last2=Gerigk|first2=Frank|title=Superconducting Hadron Linacs|journal=Reviews of Accelerator Science and Technology|date=January 2013|volume=06|pages=171–196|doi=10.1142/S1793626813300089}}</ref>

== Ishlashning asosiy tamoyillari ==
[[Fayl:Linear_accelerator_animation_16frames_1.6sec.gif|thumb| Chiziqli tezlatgich qanday ishlashini koʻrsatadigan animatsiya. Ushbu misolda tezlashtirilgan zarralar (qizil nuqtalar) musbat zaryadga ega deb hisoblanadi. Grafik ''V'' (x) har bir vaqtning har bir nuqtasida tezlatgichning oʻqi boʻylab [[Elektrostatik potensial|elektr potensialini]] koʻrsatadi. Zarracha har bir elektroddan oʻtganda RF kuchlanishining polaritesi teskari boʻladi, shuning uchun zarracha har bir boʻshliqni kesib oʻtganda elektr maydoni ''(E, oʻqlar)'' uni tezlashtirish uchun toʻgʻri yoʻnalishga ega. Animatsiyada bitta zarrachaning har bir tsiklda tezlashishi koʻrsatilgan; haqiqiy linaklarda koʻp miqdordagi zarrachalar AOK qilinadi va har bir tsiklda tezlashadi. Harakat juda sekinlashgani koʻrsatilgan.]]
Zaryadlangan zarracha [[Elektromagnit maydon|elektromagnit maydonga]] qoʻyilganda, u [[Lorents kuchi|Lorentz kuch qonuni]] tomonidan berilgan kuchni boshdan kechiradi:

: <math>\vec{F} = q \vec{E} + q \vec{v} \times \vec{B}</math>

(SI birliklarida) bu yerda <math>q</math> zarrachaning zaryadidir, <math>\vec{E}</math> elektr maydoni, <math>\vec{v}</math> zarracha tezligi, va <math>\vec{B}</math> magnit maydon hisoblanadi. Magnit maydon atamasidagi oʻzaro mahsulot zarracha tezlashishi uchun statik magnit maydonlardan foydalanish mumkin emasligini anglatadi, chunki magnit kuch zarrachalar harakati yoʻnalishiga perpendikulyar ravishda taʼsir qiladi. <ref name="conte">{{Kitob manbasi |last=Conte |first=Mario |title=An introduction to the physics of particle accelerators |date=2008 |publisher=World Scientific |location=Hackensack, N.J. |isbn=9789812779601 |pages=1 |edition=2nd}}</ref>

Elektrostatik buzilish elektr maydonini hosil qilish uchun boʻshliq boʻylab qoʻllanilishi mumkin boʻlgan maksimal doimiy kuchlanishni cheklaganligi sababli, koʻpchilik tezlatgichlar radiochastota (RF) tezlashuvining baʼzi shakllaridan foydalanadilar. RF tezlashuvida zarracha har bir mintaqani kesib oʻtganda tezlashuvchi maydonni koʻradigan tarzda kuchlanish manbai tomonidan boshqariladigan bir qator tezlashuvchi hududlarni kesib oʻtadi. Tezlanishning bu turida zarralar osilator siklining elektr maydoni moʻljallangan tezlanish yoʻnalishini koʻrsatgan qismiga mos keladigan „toʻplamlar“ boʻylab harakatlanishi kerak. <ref name="edwards">{{Kitob manbasi |last=Edwards |first=D. A. |title=An introduction to the physics of high energy accelerators |date=1993 |publisher=Wiley |location=New York |isbn=9780471551638}}</ref>

Agar bitta tebranish kuchlanish manbai bir qator boʻshliqlarni haydash uchun ishlatilsa, zarracha tezligi oshgani sayin, bu boʻshliqlar bir-biridan tobora uzoqroq joylashtirilishi kerak. Bu zarrachaning har bir boʻshliqqa yetib borishi bilan osilator siklining bir xil fazasini „koʻrishini“ taʼminlash uchun kerak. Zarrachalar yorugʻlik tezligiga asimptotik yaqinlashganda, boʻshliqni ajratish doimiy boʻladi – qoʻllanadigan qoʻshimcha kuch zarrachalarning energiyasini oshiradi, lekin ularning tezligini sezilarli darajada oʻzgartirmaydi. {{R|conte}}

=== Fokuslash ===
Zarrachalar tezlatkichdan qochib ketmasligi uchun markaziy traektoriyadan uzoqlashayotgan zarrachalarni moʻljallangan yoʻlga qayta yoʻnaltirish uchun qandaydir fokuslashni taʼminlash kerak. Kuchli fokuslanishning kashf etilishi bilan toʻrt kutupli magnitlar mos yozuvlar yoʻlidan uzoqlashayotgan zarralarni faol ravishda yoʻnaltirish uchun ishlatiladi. Toʻrt kutupli magnitlar bir koʻndalang yoʻnalishda va perpendikulyar yoʻnalishda fokuslanayotganligi sababli, har ikki yoʻnalishda ham umumiy fokuslash effektini taʼminlash uchun magnit guruhlarini ishlatish kerak. {{R|conte}}

==== Faza barqarorligi ====
''Faza barqarorligi'' deb ham ataladigan sayohat yoʻnalishi boʻylab diqqatni jamlash RF tezlashishiga xos xususiyatdir. Agar toʻplamdagi zarrachalarning barchasi tebranish maydonining koʻtarilish bosqichida tezlashadigan hududga etib borsa, u holda erta kelgan zarralar toʻdaning markazidagi „mos yozuvlar“ zarrachasiga qaraganda bir oz kamroq kuchlanishni koʻradi. Shunday qilib, bu zarralar biroz kamroq tezlanish oladi va oxir-oqibat mos yozuvlar zarrasidan orqada qoladi. Shunga mos ravishda, mos yozuvlar zarrasidan keyin kelgan zarralar bir oz koʻproq tezlanish oladi va natijada mos yozuvlar ni yetib oladi. Ushbu avtomatik tuzatish har bir tezlashtirilgan boʻshliqda sodir boʻladi, shuning uchun toʻplam har safar tezlashtirilganda harakat yoʻnalishi boʻylab qayta yoʻnaltiriladi. {{R|edwards}}

== Qurilish va foydalanish ==
[[Fayl:Aust.-Synchrotron,-Quadrupole-Magnets-of-Linac,-14.06.2007.jpg|right|thumb|250x250px| Avstraliya sinxrotronining linakasini oʻrab turgan toʻrt kutupli magnitlar elektron nurni [[Fokus|fokuslashga]] yordam berish uchun ishlatiladi.]]

[[Turkum:Rentgenologiya]]