Бөөмийн хурдасгуур нь гэрлийн ойролцоо хурдтай хөдөлж буй цахилгаан цэнэгтэй атомын болон атомын субатын бөөмсийн цацраг үүсгэдэг төхөөрөмж юм. Түүний ажил нь цахилгаан талбайн нөлөөгөөр энергийг нь нэмэгдүүлэх, траекторийг соронзон байдлаар өөрчлөхөд суурилдаг.
Бөөмийн хурдасгуурууд юунд зориулагдсан вэ?
Эдгээр төхөөрөмжүүд нь шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Өнөөдөр дэлхий даяар тэдний 30 мянга гаруй байдаг. Физикчийн хувьд бөөмийн хурдасгуур нь атомын бүтэц, цөмийн хүчний мөн чанар, байгальд байдаггүй цөмийн шинж чанарыг судлах суурь судалгааны хэрэгсэл болдог. Сүүлийнх нь трансуран болон бусад тогтворгүй элементүүдийг агуулдаг.
Гадах хоолойны тусламжтайгаар тодорхой цэнэгийг тодорхойлох боломжтой болсон. Бөөмийн хурдасгуурыг мөн радиоизотоп үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэлийн рентген зураг, цацраг туяа эмчилгээ, биологийн материалыг ариутгах, радиокарбонд ашигладаг.шинжилгээ. Хамгийн том суурилуулалтыг үндсэн харилцан үйлчлэлийн судалгаанд ашигладаг.
Хурдасгагчтай харьцуулахад тайван байдалд байгаа цэнэгтэй бөөмсийн амьдрах хугацаа нь гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай хурдассан хэсгүүдийнхээс бага байна. Энэ нь SRT хугацааны интервалуудын харьцангуй байдлыг баталж байна. Жишээлбэл, CERN-д 0.9994c хурдтайгаар мюоны амьдрах хугацааг 29 дахин нэмэгдүүлсэн.
Энэ нийтлэлд бөөмийн хурдасгуур хэрхэн ажилладаг, түүний хөгжил, төрөл бүрийн төрөл, онцлог шинж чанаруудыг авч үзнэ.
Хурдатгалын зарчим
Та ямар бөөмийн хурдасгуурыг мэдэхээс үл хамааран тэдгээр нь нийтлэг элементүүдтэй байдаг. Нэгдүгээрт, тэд бүгд телевизийн кинескопийн хувьд электроны эх үүсвэртэй байх ёстой, эсвэл том суурилуулалтанд электрон, протон, тэдгээрийн эсрэг бөөмстэй байх ёстой. Нэмж дурдахад тэд бүгд бөөмсийг хурдасгах цахилгаан оронтой байх ёстой бөгөөд тэдний замналыг хянах соронзон оронтой байх ёстой. Үүнээс гадна бөөмийн хурдасгуур дахь вакуум (10-11 мм м.у.б), өөрөөр хэлбэл үлдэгдэл агаарын хамгийн бага хэмжээ нь дам нурууг удаан хугацаанд хадгалахад шаардлагатай. Эцэст нь хэлэхэд, бүх суурилуулалт нь хурдасгасан тоосонцорыг бүртгэх, тоолох, хэмжих хэрэгсэлтэй байх ёстой.
Үе
Хурдасгуурт хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг электрон болон протонууд бүх материалд байдаг ч эхлээд тэдгээрээс тусгаарлах хэрэгтэй. Ихэнхдээ электронууд үүсдэгяг л кинескоп шиг - "буу" гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжид. Энэ нь вакуум дахь катод (сөрөг электрод) бөгөөд электронууд атомуудаас салж эхлэх хүртэл халдаг. Сөрөг цэнэгтэй хэсгүүд нь анод (эерэг электрод) руу татагдаж, гаралтын нүхээр дамждаг. Буу нь өөрөө хамгийн энгийн хурдасгуур юм, учир нь электронууд цахилгаан талбайн нөлөөн дор хөдөлдөг. Катод ба анодын хоорондох хүчдэл нь ихэвчлэн 50-150 кВ хооронд байдаг.
Электроноос гадна бүх материалд протон агуулагддаг боловч зөвхөн устөрөгчийн атомын цөм нь нэг протоноос бүрддэг. Тиймээс протоны хурдасгуурын бөөмсийн эх үүсвэр нь хийн устөрөгч юм. Энэ тохиолдолд хий нь ионжуулж, протонууд нүхээр гадагшилдаг. Том хурдасгууруудад протонууд нь ихэвчлэн сөрөг устөрөгчийн ион хэлбэрээр үүсдэг. Эдгээр нь хоёр атомт хийн иончлолын бүтээгдэхүүн болох нэмэлт электронтой атомууд юм. Эхний үе шатанд сөрөг цэнэгтэй устөрөгчийн ионуудтай ажиллах нь илүү хялбар байдаг. Дараа нь тэдгээрийг хурдатгалын эцсийн шат болохоос өмнө электроноор нь хасдаг нимгэн тугалган цаасаар дамжуулна.
Хурдатгал
Бөөмийн хурдасгуур хэрхэн ажилладаг вэ? Тэдгээрийн аль нэгнийх нь гол онцлог нь цахилгаан орон юм. Хамгийн энгийн жишээ бол цахилгаан батерейны терминалуудын хооронд байдагтай адил эерэг ба сөрөг цахилгаан потенциалуудын хоорондох жигд статик орон юм. Ийм-дЭнэ талбарт сөрөг цэнэг тээж буй электрон нь түүнийг эерэг потенциал руу чиглүүлэх хүчинд өртдөг. Тэр түүнийг хурдасгаж, үүнээс урьдчилан сэргийлэх зүйл байхгүй бол түүний хурд, эрч хүч нэмэгддэг. Утасны дотор эсвэл бүр агаарт эерэг потенциал руу хөдөлж буй электронууд атомуудтай мөргөлдөж энерги алддаг боловч вакуумд байвал анод руу ойртох тусам хурдасдаг.
Электроны эхний болон эцсийн байрлалын хоорондох хүчдэл нь түүний олж авсан энергийг тодорхойлдог. 1 В-ын потенциалын зөрүүгээр шилжих үед энэ нь 1 электрон вольт (eV) -тэй тэнцүү байна. Энэ нь 1.6 × 10-19 жоультай тэнцэнэ. Нисдэг шумуулын энерги нэг их наяд дахин их байдаг. Кинескопод электронууд 10 кВ-оос дээш хүчдэлээр хурдасдаг. Олон хурдасгуурууд мега-, гига-, тераэлектронвольтоор хэмжигдэх илүү өндөр энергид хүрдэг.
Сортууд
Хүчдэл үржүүлэгч болон Ван де Графын генератор зэрэг хамгийн эртний төрлийн бөөмс хурдасгуурууд нь сая вольт хүртэлх потенциалаас үүссэн тогтмол цахилгаан талбаруудыг ашигладаг байсан. Ийм өндөр хүчдэлтэй ажиллахад амаргүй. Илүү практик хувилбар бол бага потенциалаас үүссэн сул цахилгаан талбайн давтагдах үйлдэл юм. Энэ зарчмыг орчин үеийн хоёр төрлийн хурдасгуурт ашигладаг - шугаман ба циклик (гол төлөв циклотрон ба синхротронуудад). Шугаман бөөмийн хурдасгуурууд, товчхондоо тэдгээрийг нэг дарааллаар дамжуулдагхурдатгалын талбарууд, харин мөчлөгт тэд харьцангуй жижиг цахилгаан талбайн дундуур дугуй зам дагуу дахин дахин хөдөлдөг. Аль ч тохиолдолд бөөмсийн эцсийн энерги нь талбайн нэгдсэн нөлөөллөөс хамаардаг тул олон жижиг "цочрол"-ууд нийлснээр нэг том нийлмэл нөлөөлөл бий болно.
Цахилгаан орон үүсгэх шугаман хурдасгуурын давтагдах бүтэц нь тогтмол гүйдлийн бус хувьсах гүйдлийг ашиглах явдал юм. Эерэг цэнэгтэй бөөмсүүд сөрөг потенциал руу хурдасч, эерэг талыг дайран өнгөрвөл шинэ түлхэц авдаг. Практикт хүчдэл маш хурдан өөрчлөгдөх ёстой. Жишээлбэл, 1 МэВ энергитэй үед протон гэрлийн 0.46 хурдтай маш өндөр хурдтайгаар 0.01 мс-д 1.4 м замыг туулдаг. Энэ нь хэдэн метрийн урттай давтагдах хэв маягийн хувьд цахилгаан талбайнууд дор хаяж 100 МГц давтамжтайгаар чиглэлээ өөрчлөх ёстой гэсэн үг юм. Цэнэглэсэн бөөмсийн шугаман болон цикл хурдасгуурууд нь дүрмээр бол тэдгээрийг 100-аас 3000 МГц давтамжтай, өөрөөр хэлбэл радио долгионоос богино долгион хүртэлх цахилгаан орон зайг ашиглан хурдасгадаг.
Цахилгаан соронзон долгион нь харилцан перпендикуляр хэлбэлзэлтэй хувьсах цахилгаан ба соронзон орны хослол юм. Хурдасгуурын гол цэг нь бөөмс ирэхэд цахилгаан орон нь хурдатгалын векторын дагуу чиглэгдэхийн тулд долгионыг тохируулах явдал юм. Үүнийг байнгын долгионоор хийж болно - хаалттай гогцоонд эсрэг чиглэлд хөдөлж буй долгионуудын хослол.эрхтэн хоолой дахь дууны долгион шиг орон зай. Гэрлийн хурд руу ойртож буй маш хурдан хөдөлж буй электронуудын өөр нэг хувилбар бол аялагч долгион юм.
Автоматаар шатлалт
Хувьсах цахилгаан талбарт хурдатгах үед үзүүлэх чухал нөлөө нь "автофаз" юм. Нэг хэлбэлзлийн мөчлөгт ээлжлэн орон нь тэгээс хамгийн их утгаар дахин тэг болж, хамгийн багадаа буурч, тэг хүртэл нэмэгддэг. Тиймээс энэ нь хоёр удаа хурдасгахад шаардлагатай утгыг дамжуулдаг. Хэрэв хурдасгах бөөмс хэт хурдан ирвэл хангалттай хүч чадлын талбарт нөлөөлөхгүй бөгөөд түлхэлт сул байх болно. Тэр дараагийн хэсэгт хүрэхэд хоцорч, илүү хүчтэй нөлөө үзүүлэх болно. Үүний үр дүнд автофазаци хийгдэж, бөөмс хурдасгах бүс бүрт талбартай үе шаттай байх болно. Өөр нэг үр нөлөө нь тэдгээрийг тасралтгүй урсгалаар бус бөөгнөрөл болгон бөөгнөрүүлэх явдал юм.
Цахилгааны чиглэл
Соронзон орон нь мөн цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур хэрхэн ажиллахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, учир нь тэдгээр нь хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчилж чаддаг. Энэ нь тэдгээрийг дугуй замын дагуух дам нурууг "нугалахад" ашиглаж болох бөгөөд ингэснээр тэдгээр нь ижил хурдасгах хэсгийг хэд хэдэн удаа дамжуулдаг. Хамгийн энгийн тохиолдолд, жигд соронзон орны чиглэлд зөв өнцгөөр хөдөлж буй цэнэгтэй бөөм нь хүчтэй нөлөөлөлд өртдөг.түүний шилжилтийн вектор болон талбайн аль алинд нь перпендикуляр байна. Энэ нь цацрагийг талбайн перпендикуляр дугуй траекторийн дагуу хөдөлж, үйл ажиллагааны талбараа орхих эсвэл өөр хүч түүнд нөлөөлж эхлэхэд хүргэдэг. Энэ нөлөөг циклотрон, синхротрон зэрэг цикл хурдасгуурт ашигладаг. Циклотронд том соронзоор тогтмол талбар үүсдэг. Энерги өсөхийн хэрээр бөөмс нь гадагшаа эргэлдэж, эргэлт бүрт хурдасдаг. Синхротрон дахь багцууд нь тогтмол радиустай цагирагыг тойрон хөдөлдөг бөгөөд бөөмс хурдасгах тусам цагирагны эргэн тойронд цахилгаан соронзон үүсгэсэн талбар нэмэгддэг. "Нугардаг" соронз нь хойд болон өмнөд туйлуудыг тах хэлбэртэй нугалж, тэдгээрийн хооронд цацрагийг нэвтрүүлэх боломжтой хоёр туйл юм.
Цахилгаан соронзны хоёр дахь чухал үүрэг бол цацрагийг аль болох нарийхан, хүчтэй байлгахад чиглүүлэх явдал юм. Фокусын соронзны хамгийн энгийн хэлбэр нь бие биенийхээ эсрэг байрладаг дөрвөн туйл (хоёр хойд, хоёр өмнөд) юм. Тэд бөөмсийг нэг чиглэлд төв рүү түлхэж, харин перпендикуляр чиглэлд тархах боломжийг олгодог. Дөрвөн талт соронз нь цацрагийг хэвтээ чиглэлд төвлөрүүлж, босоо байрлалаас гарах боломжийг олгодог. Үүнийг хийхийн тулд тэдгээрийг хосоор нь ашиглах ёстой. Илүү нарийн төвлөрөхөд илүү олон туйлтай (6 ба 8) илүү төвөгтэй соронзыг ашигладаг.
Бөөмийн энерги ихсэх тусам тэдгээрийг чиглүүлдэг соронзон орны хүч нэмэгддэг. Энэ нь цацрагийг ижил зам дээр байлгадаг. Бөглөгийг цагираг руу оруулж, хурдасгадагтатан авч туршилтад ашиглахаас өмнө шаардлагатай эрчим хүч. Цахилгаан соронзон нь синхротрон цагирагнаас бөөмсийг түлхэх цахилгаан соронзон тусламжтайгаар татагддаг.
Мөргөлдөөн
Анагаах ухаан, үйлдвэрлэлд ашигладаг бөөмийн хурдасгуурууд нь цацраг туяа эмчилгээ эсвэл ион суулгах зэрэг тусгай зориулалтын цацраг үүсгэдэг. Энэ нь бөөмсийг нэг удаа ашигладаг гэсэн үг юм. Олон жилийн турш суурь судалгаанд ашигласан хурдасгуурын хувьд ч мөн адил байсан. Гэвч 1970-аад онд хоёр цацраг нь эсрэг чиглэлд эргэлдэж, бүхэл бүтэн хэлхээний дагуу мөргөлддөг цагиргуудыг бүтээжээ. Ийм суурилуулалтын гол давуу тал нь шууд мөргөлдөх үед бөөмсийн энерги нь тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн энергид шууд ордог явдал юм. Энэ нь цацраг нь амарч буй материалтай мөргөлдөх үед тохиолддог үйлдлээс ялгаатай: энэ тохиолдолд ихэнх энерги нь импульс хадгалах зарчмын дагуу зорилтот материалыг хөдөлгөөнд оруулахад зарцуулагддаг.
Мөргөлдөг цацрагийн машинууд нь ижил төрлийн бөөмсүүд эсрэг чиглэлд эргэлддэг хоёр ба түүнээс дээш газар огтлолцдог хоёр цагирагтай байдаг. Бөөм болон эсрэг бөөмстэй мөргөлдөх нь илүү түгээмэл байдаг. Эсрэг бөөм нь холбогдох бөөмийн эсрэг цэнэгтэй байдаг. Жишээлбэл, позитрон эерэг цэнэгтэй байхад электрон сөрөг цэнэгтэй. Энэ нь электроныг хурдасгах талбар нь позитроныг удаашруулдаг гэсэн үг юм.ижил чиглэлд хөдөлж байна. Харин сүүлийнх нь эсрэг чиглэлд хөдөлвөл хурдасна. Үүний нэгэн адил соронзон орны дундуур хөдөлж буй электрон зүүн тийш, позитрон баруун тийш нугалах болно. Гэхдээ хэрэв позитрон түүн рүү хөдөлвөл түүний зам баруун тийш хазайсан хэвээр байх болно, гэхдээ электронтой ижил муруй дагуу. Энэ нь нийлээд эдгээр бөөмс нь ижил соронзны нөлөөгөөр синхротрон цагирагийн дагуу хөдөлж, эсрэг чиглэлд ижил цахилгаан орны нөлөөгөөр хурдасгаж чадна гэсэн үг юм. Зөвхөн нэг хурдасгуурын цагираг шаардлагатай тул мөргөлдөж буй цацраг дээрх хамгийн хүчирхэг мөргөлдөөнүүдийг энэ зарчмын дагуу бүтээсэн.
Синхротрон дахь цацраг нь тасралтгүй хөдөлдөггүй, харин "бөөгнөрөл" болж нэгтгэгддэг. Тэдгээрийн урт нь хэдэн сантиметр, диаметр нь миллиметрийн аравны нэг байх ба ойролцоогоор 1012 бөөмс агуулдаг. Ийм хэмжээтэй бодис нь ойролцоогоор 1023 атом агуулдаг тул энэ нь бага нягт юм. Тиймээс цацрагууд ирж буй цацрагуудтай огтлолцох үед бөөмсүүд хоорондоо харилцан үйлчлэх магадлал бага байдаг. Практикт баглаанууд бөгжний дагуу хөдөлж, дахин уулздаг. Бөөмийн хурдасгуур дахь гүн вакуум (10-11 ммМУБ) шаардлагатай бөгөөд ингэснээр бөөмс нь агаарын молекулуудтай мөргөлдөхгүйгээр олон цагийн турш эргэлддэг. Тиймээс цагиргууд нь үнэндээ хэдэн цагийн турш хадгалагддаг тул тэдгээрийг хуримтлуулах гэж нэрлэдэг.
Бүртгүүлэх
Бөөмийн хурдасгуур ихэнх тохиолдолд юу болохыг бүртгэх боломжтойбөөмс нь эсрэг чиглэлд хөдөлж буй зорилт эсвэл өөр цацрагт онох үед. Телевизийн кинескопод бууны электронууд дэлгэцийн дотоод гадаргуу дээрх фосфорыг цохиж, гэрэл цацруулж, дамжуулсан дүрсийг дахин бүтээдэг. Хурдасгагчид ийм тусгай детекторууд тархсан тоосонцоруудад хариу үйлдэл үзүүлдэг боловч тэдгээр нь ихэвчлэн компьютерийн өгөгдөл болгон хувиргаж, компьютерийн программ ашиглан дүн шинжилгээ хийх боломжтой цахилгаан дохиог үүсгэхэд зориулагдсан байдаг. Зөвхөн цэнэглэгдсэн элементүүд нь материалыг дамжуулж, тухайлбал, өдөөгч эсвэл ионжуулагч атомуудаар дамжин цахилгаан дохио үүсгэдэг бөгөөд үүнийг шууд илрүүлэх боломжтой. Нейтрон эсвэл фотон зэрэг төвийг сахисан бөөмсийг тэдний хөдөлгөж буй цэнэгтэй бөөмсийн үйлдлээр шууд бусаар илрүүлж болно.
Олон төрлийн тусгай илрүүлэгч байдаг. Тэдний зарим нь, жишээлбэл, Гейгерийн тоолуур нь тоосонцорыг зүгээр л тоолдог бол зарим нь жишээлбэл, зам бүртгэх, хурдыг хэмжих эсвэл энергийн хэмжээг хэмжихэд ашиглагддаг. Орчин үеийн детекторууд нь цэнэгтэй хэсгүүдийн үүсгэсэн ионжуулсан мөрүүдийг илрүүлдэг жижиг цэнэглэгч төхөөрөмжөөс эхлээд утсаар дүүрсэн хий дүүргэсэн том камер хүртэл хэмжээ, технологийн хувьд олон янз байдаг.
Түүх
Бөөмийн хурдасгуурыг голчлон атомын цөм болон элементийн бөөмсийн шинж чанарыг судлах зорилгоор бүтээжээ. Английн физикч Эрнест Рутерфорд 1919 онд азотын цөм ба альфа бөөмийн хоорондох урвалыг нээснээс хойш цөмийн физикийн бүх судалгаа1932 оныг байгалийн цацраг идэвхт элементүүдийн задралаас ялгарсан гелийн цөмтэй өнгөрөөсөн. Байгалийн альфа тоосонцор нь 8 МэВ кинетик энергитэй байдаг ч хүнд цөмийн задралыг ажиглахын тулд тэдгээрийг зохиомлоор бүр илүү их утгаар хурдасгах ёстой гэж Рутерфорд үзсэн. Тухайн үед хэцүү санагдаж байсан. Гэсэн хэдий ч 1928 онд Георгий Гамовын (Германы Гёттингений их сургуулийн) хийсэн тооцоолол нь хамаагүй бага энергитэй ионуудыг ашиглаж болохыг харуулсан бөгөөд энэ нь цөмийн судалгаанд хангалттай цацраг өгөх байгууламж барих оролдлогыг өдөөсөн юм.
Энэ үеийн бусад үйл явдлууд өнөөг хүртэл бөөмсийн хурдасгуурууд ямар зарчмаар бүтээгдсэнийг харуулсан. Хиймэл хурдасгасан ионуудтай хийсэн анхны амжилттай туршилтыг 1932 онд Кембрижийн их сургуульд Кокрофт, Уолтон нар хийжээ. Хүчдэл үржүүлэгчийг ашиглан тэд протоныг 710 кВ хүртэл хурдасгаж, сүүлийнх нь литийн цөмтэй урвалд орж хоёр альфа бөөмс үүсгэдэг болохыг харуулсан. 1931 он гэхэд Нью Жерсигийн Принстоны их сургуульд Роберт ван де Графф анхны өндөр потенциалтай туузан цахилгаан статик генераторыг бүтээжээ. Cockcroft-W alton хүчдэлийн үржүүлэгч болон Ван де Графын генераторуудыг хурдасгуурын тэжээлийн эх үүсвэр болгон ашигласаар байна.
Шугаман резонансын хурдасгуурын зарчмыг 1928 онд Рольф Видерё харуулсан. Германы Аахен хотын Рейн-Вестфалийн Технологийн Их Сургуульд тэрээр натри, калийн ионуудыг эрчим хүч болгон хоёр удаа хурдасгахын тулд өндөр хувьсах хүчдэл ашигласан.тэдний мэдээлснээс давсан байна. 1931 онд АНУ-д Берклигийн Калифорнийн их сургуулийн Эрнест Лоуренс болон түүний туслах Дэвид Слоан нар өндөр давтамжийн талбайг ашиглан мөнгөн усны ионыг 1.2 МэВ-ээс дээш энерги болгон хурдасгасан. Энэ ажил нь Wideröe хүнд бөөмийн хурдасгуурыг нөхсөн боловч ионы цацраг нь цөмийн судалгаанд ашиггүй байсан.
Соронзон резонансын хурдасгуур буюу циклотроныг Лоуренс Wideröe суулгацын өөрчлөлт болгон зохион бүтээжээ. Лоуренс Ливингстоны шавь 1931 онд циклотроны зарчмыг 80 кВ-ын ион үүсгэн харуулжээ. 1932 онд Лоуренс, Ливингстон нар протоныг 1 МэВ-ээс дээш хурдасгаж байгааг зарлав. Хожим 1930-аад оны үед циклотронуудын энерги ойролцоогоор 25 МэВ, Ван де Граффынх 4 МэВ орчим болжээ. 1940 онд Дональд Керст тойрог замын нарийн тооцооллын үр дүнг соронзны загварт ашигласнаар Иллинойсын их сургуульд анхны соронзон индукцийн электрон хурдасгуур болох бетатроныг бүтээжээ.
Орчин үеийн физик: бөөмийн хурдасгуур
Дэлхийн 2-р дайны дараа бөөмсийг өндөр энерги хүртэл хурдасгах шинжлэх ухаан хурдацтай хөгжиж байв. Үүнийг Берклид Эдвин Макмиллан, Москвад Владимир Векслер нар эхлүүлсэн. 1945 онд хоёулаа фазын тогтвортой байдлын зарчмыг бие даан тодорхойлсон. Энэхүү үзэл баримтлал нь цикл хурдасгуур дахь бөөмийн тойрог замыг тогтвортой байлгах хэрэгслийг санал болгодог бөгөөд энэ нь протонуудын энергийн хязгаарлалтыг арилгаж, электронуудад соронзон резонансын хурдасгуур (синкрон) үүсгэх боломжтой болсон. Автофаз, фазын тогтвортой байдлын зарчмын хэрэгжилт нь барилгын ажил дууссаны дараа батлагдсанКалифорнийн их сургуулийн жижиг синхроциклотрон ба Английн синхротрон. Үүний дараахан анхны протоны шугаман резонансын хурдасгуур бүтээгдсэн. Энэ зарчмыг түүнээс хойш бүтээгдсэн бүх том протоны синхротронуудад ашигласан.
1947 онд Калифорнийн Стэнфордын их сургуульд Уильям Хансен Дэлхийн 2-р дайны үед радарт зориулан бүтээсэн богино долгионы технологийг ашиглан анхны шугаман хөдөлгөөнт долгионы электрон хурдасгуурыг бүтээжээ.
Судалгааны ахиц дэвшил нь протоны энергийг нэмэгдүүлснээр боломжтой болсон бөгөөд энэ нь улам том хурдасгууруудыг бүтээхэд хүргэсэн. Энэ чиг хандлагыг асар том цагирагтай соронз хийх өндөр өртөгтэй зогсоосон. Хамгийн том нь 40 мянга орчим тонн жинтэй. Машины хэмжээг нэмэгдүүлэхгүйгээр эрчим хүчийг нэмэгдүүлэх арга замыг 1952 онд Ливингстон, Курант, Снайдер нар ээлжлэн төвлөрөх (заримдаа хүчтэй фокус гэж нэрлэдэг) техникээр харуулсан. Энэ зарчимд суурилсан синхротронууд өмнөхөөсөө 100 дахин бага соронз ашигладаг. Ийм фокусыг орчин үеийн бүх синхротронуудад ашигладаг.
1956 онд Керст хэрвээ хоёр бөөмсийг огтлолцсон тойрог замд байлгавал мөргөлдөхийг ажиглаж болохыг ойлгосон. Энэ санааг хэрэгжүүлэхэд хурдасгасан цацрагийг хадгалах гэж нэрлэдэг мөчлөгт хуримтлуулах шаардлагатай байв. Энэхүү технологи нь бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн энергийн дээд хэмжээнд хүрэх боломжийг олгосон.
