Дипольный магнит — самый простой тип магнита . У него есть два полюса: один северный и один южный. Линии его магнитного поля образуют простые замкнутые петли, которые выходят из северного полюса, снова входят в южный полюс, а затем проходят через тело магнита. Простейшим примером дипольного магнита является стержневой магнит . [1]
В ускорителях частиц дипольный магнит — это электромагнит , используемый для создания однородного магнитного поля на некотором расстоянии. Движение частицы в этом поле будет круговым в плоскости, перпендикулярной полю и коллинеарной направлению движения частицы, и свободным в направлении, ортогональном ему. Таким образом, частица, инжектированная в дипольный магнит, будет двигаться по круговой или винтовой траектории. Добавление нескольких секций диполя в одной плоскости увеличивает радиальный эффект изгиба луча.
В физике ускорителей дипольные магниты используются для реализации изгибов расчетной траектории (или «орбиты») частиц, как в круговых ускорителях. Другие варианты использования включают:
Силу, действующую на заряженную частицу в ускорителе частиц со стороны дипольного магнита, можно описать законом силы Лоренца , согласно которому на заряженную частицу действует сила
(в единицах СИ ). В случае дипольного магнита ускорителя частиц пучок заряженных частиц изгибается за счет векторного произведения скорости частицы и вектора магнитного поля, причем направление также зависит от заряда частицы.
Величина силы, которую можно приложить к заряженной частице с помощью дипольного магнита, является одним из ограничивающих факторов для современных синхротронных и циклотронных ускорителей протонов и ионов. По мере того, как энергия ускоренных частиц увеличивается, им требуется больше силы для изменения направления и требуются более крупные B- поля для управления. Ограничения на количество B- поля, которое может быть создано с помощью современных дипольных электромагнитов, требуют увеличения размеров синхротронов/циклотронов (таким образом увеличивая количество используемых дипольных магнитов), чтобы компенсировать увеличение скорости частиц. В крупнейшем современном синхротроне, Большом адронном коллайдере , для изменения траектории пучка частиц используются 1232 основных дипольных магнита, каждый из которых весит 35 метрических тонн. [2]
Другие применения дипольных магнитов для отклонения движущихся частиц включают измерение изотопной массы в масс-спектрометрии и измерение импульса частиц в физике элементарных частиц .
Такие магниты также используются в традиционных телевизорах, которые содержат электронно-лучевую трубку , которая по сути является ускорителем малых частиц . Их магниты называются отклоняющими катушками . Магниты контролируемым образом перемещают одну точку на экране телевизионной трубки по всему экрану.
СМИ, связанные с дипольным магнитом, на Викискладе?