Ускори́тель заря́женных части́ц — класс устройств для получения заряженных частиц высоких энергий. Самые крупные ускорители являются дорогостоящими комплексами требующими международного сотрудничества. К примеру, Большой адронный коллайдер в ЦЕРН представляющий собой кольцо длиной почти 27 километров является результатом работы десятков тысяч учёных из более чем ста стран.
Синхротро́н — один из типов резонансных циклических ускорителей. Характеризуется тем, что в процессе ускорения частиц орбита пучка остаётся постоянного радиуса, а ведущее магнитное поле поворотных магнитов, определяющее этот радиус, возрастает во времени. Кроме того, остаётся постоянной частота ускоряющего электрического поля. Понятно, что для пучков ультрарелятивистских частиц период обращения определяется только длиной орбиты, и поскольку она не изменяется, то нет необходимости изменять частоту электрического поля. Поэтому все резонансные циклические ускорители лёгких частиц, а также высокоэнергетические протонные и ионные машины, такие как LHC и Тэватрон — это синхротроны. В синхротроне достигнуты энергии около 6,5 ТэВ для протонов (LHC) и более 100 ГэВ для электронов (LEP). Дальнейшее повышение энергии в электронных синхротронах требует сильного увеличения их размеров вследствие огромных потерь энергии на излучение. Потеря энергии за один оборот пропорциональна 4-й степени энергии частиц: W ~ E4/R.
Электронная оптика — дисциплина, занимающаяся вопросами формирования, фокусировки и транспортировки пучков заряженных частиц, в частности электронов, в магнитных и электрических полях. Практическое применение — формирование пучка электронов, и управление им, например, в электронно-лучевых трубках.
Циклотро́н — резонансный циклический ускоритель нерелятивистских тяжёлых заряженных частиц, в котором частицы движутся в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты.
Физика ускорителей — раздел физики, изучающий динамику частиц в ускорителях, а также многочисленные технические задачи, связанные с сооружением и эксплуатацией ускорителей частиц.
Бетатро́н — циклический, но не резонансный ускоритель электронов с фиксированной равновесной орбитой, ускорение в котором происходит с помощью вихревого электрического поля. Предельно достижимая энергия в бетатроне: ≤ 300 МэВ.
Линейный ускоритель — ускоритель заряженных частиц, в котором, в отличие от циклических ускорителей, частицы проходят ускоряющую структуру однократно.
Австралийский синхротрон — ускоритель электронов на энергию 3 ГэВ, специализированный источник синхротронного излучения рентгеновского диапазона, критическая энергия фотонов 7.8 КэВ. Построен в Мельбурне, открытие состоялось 31 июля 2007 года. Синхротрон расположен в Клейтоне, пригороде Мельбурна на месте кинотеатра на колёсах, рядом с научно-исследовательскими лабораториями компании «Telstra» и через дорогу от клейтонского кампуса университета Монаша.
Электронная пушка, электронный прожектор — устройство, с помощью которого получают пучок электронов с заданной кинетической энергией и заданной конфигурации. Чаще всего используется в кинескопах и других электронно-лучевых трубках, СВЧ-приборах, а также в различных приборах таких как электронные микроскопы и ускорители заряженных частиц.
Квадрупо́льная ли́нза — устройство для фокусировки пучков заряженных частиц с помощью магнитного или реже электрического поля в виде квадрупольной конфигурации.
Синхрофазотро́н — резонансный циклический ускоритель с неизменной в процессе ускорения длиной равновесной орбиты. Чтобы частицы в процессе ускорения оставались на той же орбите, изменяется как ведущее магнитное поле, так и частота ускоряющего электрического поля. Последнее необходимо, чтобы пучок приходил в ускоряющую секцию всегда в фазе с высокочастотным электрическим полем. В том случае, если частицы ультрарелятивистские, частота обращения при фиксированной длине орбиты не меняется с ростом энергии, и частота ВЧ-генератора также должна оставаться постоянной. Такой ускоритель уже называется синхротроном.
Ускоритель FFAG — тип резонансного циклического ускорителя, в котором сочетаются признаки циклотрона и современного синхротрона. Другое название FFAG — кольцевой фазотрон.
Микротро́н — тип резонансных циклических ускорителей электронов. В микротроне ведущее магнитное поле и частота ускоряющего поля постоянны, однако период обращения сгустка на каждом обороте изменяется, так чтобы каждый раз частицы приходили в ускоряющий зазор в правильной фазе высокочастотного электрического поля.
Эми́ттанс — численная характеристика ускоренного пучка заряженных частиц, равная объёму фазового пространства, занимаемого этим пучком. На величину эмиттанса, таким образом, влияют как размер пучка в пространстве координат, так и разброс его частиц по скоростям. Эмиттанс является важной характеристикой пучков, получаемых на ускорителях частиц, поскольку во многом определяет эффективность дальнейшего использования пучка.
Бетатронные колебания — быстрые поперечные колебания, совершаемые частицей в фокусирующих магнитных полях ускорителя. Бетатронные колебания — основной предмет изучения электронной оптики, раздела физики ускорителей.
Принцип автофазировки — закон, обеспечивающий стабильность частицы в резонансном циклическом ускорителе в продольном направлении. Принцип был сформулирован В. И. Векслером (1944) и независимо Макмилланом (1945) и позволил создавать синхроциклотроны, а позже синхротроны для ускорения релятивистских частиц, что было невозможно в классическом циклотроне.
Илья Михайлович Капчи́нский (1919—1993) — советский физик, специалист в области физики ускорителей.
Радиационное затухание — сокращение амплитуды поперечных бетатронных колебаний заряженной частицы в циклическом ускорителе, а также эмиттанса пучка частиц, связанное с синхротронным излучением. Поскольку интенсивность синхротронного излучения очень сильно зависит от энергии частицы (~γ4), радиационное затухание важно для ускорителей лёгких ультрарелятивистских частиц, и несущественно для адронных машин.
Владимир Александрович Тепляков — советский учёный в области физики ускорителей, изобретатель высокочастотной квадрупольной фокусировки в линейных ускорителях. Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации (1995), профессор, доктор технических наук. Почётный гражданин города Протвино.
AWAKE в ЦЕРНе — это эксперимент для подтверждения принципа плазменного ускорения электронов с использованием пучка протонов высокой энергии в качестве драйвера, создающего кильватерный след. Его цель — ускорить сгусток электронов (витнесс) с энергией от 15 до 20 МэВ до нескольких ГэВ на небольшом расстоянии путём создания высокого темпа ускорения, до 1 ГэВ/м. Используемые в настоящее время ускорители частиц используют для ускорения стандартные или сверхпроводящие ВЧ-резонаторы, но они ограничены градиентом ускорения порядка 100 МэВ/м.
