致zhuyin1995:介绍回旋加速器的设计

2002-03-01 10:57:13

致zhuyin1995:介绍回旋加速器的设计

电子加速器的设计,其目的就是要将一束电子不断地加速,当然是速度越高越好。而按照牛顿力学的原理,只要一束电子不断地受力,它的速度就会不断地增加到任意的程度。而只要将电子置于一电埸之中,它就受到了力了。最早的加速器是直线加速器,建一几公里长的供电子飞行的通道,让电子在电场的作用下不断加速奔往终点。用这样的电子去撞击各种物质来作试验。

但是即使建了几公里长,仍然不能够将电子加速到某种速度。因此科学家就想到了环形加速器,即建一个环形的通道,让电子在其中一圈又一圈地跑,并让电子不断处于电场之中,因此不断地加速。因此,如果按牛顿理论,可以让电子加速到任何速度,力与加速度成正比嘛。

但设计的技术要点是,这电子必须沿着环形通道跑,否则它就会碰到管壁上。为了保证这一点,就必须给电子施加相应的向心力,这个向心力大了不行,会使电子碰到通道的内壁,小了也不行。而且,这个向心力必须随着电子速度的加快而加大。

那么,怎样计算这个向心力呢?最早当然是按照牛顿力学建立的微分方程来计算的,而在电子的速度比较低的时候,确实是能够保证电子一圈一圈地转的。但是当电子的速度接近光速的时候,或者说和光速可比,比如说光速的一半的时候,就发现牛顿力学计算出来的电场强度不能够维持电子沿通道前进了。

因此采用相对论公式,即洛仑兹变换,发现还是能够获得预测的效果的。采用回旋电子加速器可以将电子加速到很高的速度,并用这样的高能电子来撞击各种物质来产生各种放射性同位素或者新的元素。其中有的放射性同位素还可以用来治疗癌症。

此外,按相对论理论或者说洛仑兹变换,可以知道是无法将电子加速到超过光速的。因为在电子不断受力而加速的过程中,从地球的惯性系来看,它的质量也在不断地增加,我们知道近似地加速度与力成正比但和质量成反比,因此同样的力作用在更大的质量上就只能产生很小的加速度。因此到了最后其它的一些因素起作用使得回旋加速器也不能无限地将电子加速到接近光速。

你说相对论不能够解释任何自然现象,洛仑兹变换推导错误。但是现在设计回旋加速器的工程师是用洛仑兹变换来进行计算和设计的啊!如果你说这不对,那么你就必须提出你的公式。

此外,说一个物理学的公式推导错误本身就是不通的。因为物理学的任何基本定律的公式,包括万有引力的公式,都不是推导出来的,而是从物理学家的头脑中蹦出来的,谈何推导错误?

我并不是说相对论就一定绝对正确,但你的说法也太极端了一点。而且对于已经形成了数学模型的物理学定律,单从哲学角度进行批判是没有什么用的,因为科学家们已经利用这些数学模型在设计各种机器。如果你认为不对,必须给出新的公式,新的数学模型。