Ионизационное охлаждение

В ускорителей физике ионизационное охлаждение — это физический процесс уменьшения эмиттанса пучка заряженных частиц. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} («охлаждение») путем пропускания частиц через некоторый материал, уменьшения их импульса по мере ионизации атомных электронов в материале. Таким образом, нормированный эмиттанс пучка снижается. Путем повторного ускорения луча, например, в радиочастотном резонаторе, продольный импульс можно восстановить без замены поперечного импульса. Таким образом, в целом угловой разброс и, следовательно, геометрический эмиттанс пучка будут уменьшены.

Ионизационное охлаждение может быть испорчено случайными физическими процессами. Многократное кулоновское рассеяние мюонов , а также ядерное рассеяние протонов ионов и могут уменьшить охлаждение или даже привести к суммарному нагреву, поперечному направлению движения луча. Кроме того, рассеяние энергии может привести к нагреву параллельно направлению движения луча.

Мюонное охлаждение

Предполагается, что ионизационное охлаждение в основном будет использоваться для охлаждения мюонных пучков. Это связано с тем, что ионизационное охлаждение — единственный метод, который работает в масштабе времени жизни мюона. Каналы ионизационного охлаждения были разработаны для использования на нейтринной фабрике и мюонном коллайдере . Мюонное ионизационное охлаждение было впервые продемонстрировано в ходе Международного эксперимента по ионизационному охлаждению мюонов (MICE). ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Были разработаны и другие эксперименты по ионизационному охлаждению мюонов PoP.

Другие частицы

Ионизационное охлаждение также было предложено для использования в пучках ионов низкой энергии и протонных пучках.

Продольное охлаждение

Этот метод можно адаптировать для обеспечения как продольного, так и поперечного охлаждения, используя дипольный магнит в качестве дисперсионной призмы для разделения частиц по энергии, а затем пропуская полученный «радужный» луч через конический клин охлаждающего материала. Таким образом, более быстрые частицы охлаждаются сильнее, а более медленные — меньше. Простой способ — заполнить сам диполь охлаждающим материалом, чтобы более энергичные частицы, проходящие большую орбиту, охлаждались сильнее.

См. также

Охлаждение пучка частиц

Ссылки

^ Г. И. Будкер, в: Материалы 15-й Международной конференции по физике высоких энергий, Киев, 1970.
^ А. Н. Скринский, Пересекающиеся накопительные кольца в Новосибирске, в: Материалы семинара Моргеса, 1971 г., отчет CERN/D.PH II/YGC/mng.
^ https://micewww.pp.rl.ac.uk/projects/mice/wiki/For_the_public ^{[ нужна полная цитата ]}^{[ ненадежный источник? ]}
^ Богомилов М.; Ценов Р.; Ванькова-Кирилова Г.; Сонг, Ю.П.; Тан, JY; Ли, З.Х.; Бертони, Р.; Бонезини, М.; Чиньоли, Ф.; Мацца, Р.; Палладино, В.; де Бари, А.; Орестано, Д.; Тортора, Л.; Куно, Ю.; Сакамото, Х.; Сато, А.; Ишимото, С.; Чунг, М.; Сун, СК; Фильтаут, Ф.; Джокович, Д.; Малетик, Д.; Савич, М.; Йованчевич, Н.; Николов Ю.; Вретенар, М.; Рамбергер, С.; Асфандияров Р.; Блондель, А.; Дрилсма, Ф.; Караджов Ю.; Бойд, С.; Грейс, младший; Лорд, Т.; Пидкотт, К.; Тейлор, И.; Чарнли, Г.; Колломб, Н.; Дамбелл, К.; Галлахер, А.; Грант, А.; Гриффитс, С.; Хартнетт, Т.; Мартлью, Б.; Мосс, А.; Мьюир, А.; Маллакрейн, И.; Оутс, А.; Оуэнс, П.; Стоукс, Г.; Уорбертон, П.; Уайт, К.; Адамс, Д.; Бэйлисс, В.; Бём, Дж.; Брэдшоу, ТВ; Браун, К.; Кортхолд, М.; Гованс, Дж.; Хиллз, М.; Лагранж, Ж.-Б.; Макуотерс, К.; Николс, А.; Прис, Р.; Риккарди, С.; Роджерс, К.; Стэнли, Т.; Таррант, Дж.; Такер, М.; Уотсон, С.; Уилсон, А.; Байес, Р.; Ньюджент, Дж. К.; Солер, FJP; Хацитеодоридис, GT; Дик, Эй Джей; Рональд, К.; Уайт, CG; Янг, Арканзас; Гамет, Р.; Кук, П.; Блэкмор, виджей; Коллинг, Д.; Доббс, А.; Дорнан, П.; Франкини, П.; Хант, К.; Юрж, ПБ; Куруп, А.; Лонг, К.; Мартыняк, Дж.; Миддлтон, С.; Пастернак Ю.; Учида, Массачусетс; Кобб, Дж. Х.; Бут, Китай; Ходжсон, П.; Ленглендс, Дж.; Овертон, Э.; Пец, В.; Смит, П.Дж.; Уилбур, С.; Эллис, М.; Садовник, RBS; Киберд, П.; Небренский, Джей-Джей; ДеМелло, А.; Гурли, С.; Ламберт, А.; Церемония.; Луо, Т.; Престемон, С.; Виростек, С.; Палмер, М.; Витте, Х.; Эйди, Д.; Бросс, AD; Боуринг, Д.; Лю, А.; Нойффер, Д.; Попович, М.; Рубинов П.; Фримайр, Б.; Ханлет, П.; Каплан, Д.М.; Мохайай, штат Калифорния; Раджарам, Д.; Снопок П.; Даун, Ю.; Кремальди, LM; Сандерс, Д.А.; Саммерс, диджей; Кони, ЛР; Хэнсон, Г.Г.; Хайдт, К. (февраль 2020 г.). «Демонстрация охлаждения с помощью эксперимента по ионизационному охлаждению мюонов» . Природа . 578 (7793): 53–59. Бибкод : 2020Природа.578...53М . дои : 10.1038/s41586-020-1958-9 . ПМК 7039811 . ПМИД 32025014 .
^ Райн, Роберт Д. (февраль 2020 г.). «Мюонные коллайдеры стали на шаг ближе» . Природа . 578 (7793): 44–45. Бибкод : 2020Natur.578...44R . дои : 10.1038/d41586-020-00212-3 . ПМИД 32025006 . S2CID 211038886 .

[1] Г. И. Будкер, в: Материалы 15-й Международной конференции по физике высоких энергий, Киев, 1970.

[2] А. Н. Скринский, Пересекающиеся накопительные кольца в Новосибирске, в: Материалы семинара Моргеса, 1971 г., отчет CERN/D.PH II/YGC/mng.

[3] ttps://micewww.pp.rl.ac.uk/projects/mice/wiki/For_the_public ^{[ нужна полная цитата ]}^{[ ненадежный источник? ]}

[4] Богомилов М.; Ценов Р.; Ванькова-Кирилова Г.; Сонг, Ю.П.; Тан, JY; Ли, З.Х.; Бертони, Р.; Бонезини, М.; Чиньоли, Ф.; Мацца, Р.; Палладино, В.; де Бари, А.; Орестано, Д.; Тортора, Л.; Куно, Ю.; Сакамото, Х.; Сато, А.; Ишимото, С.; Чунг, М.; Сун, СК; Фильтаут, Ф.; Джокович, Д.; Малетик, Д.; Савич, М.; Йованчевич, Н.; Николов Ю.; Вретенар, М.; Рамбергер, С.; Асфандияров Р.; Блондель, А.; Дрилсма, Ф.; Караджов Ю.; Бойд, С.; Грейс, младший; Лорд, Т.; Пидкотт, К.; Тейлор, И.; Чарнли, Г.; Колломб, Н.; Дамбелл, К.; Галлахер, А.; Грант, А.; Гриффитс, С.; Хартнетт, Т.; Мартлью, Б.; Мосс, А.; Мьюир, А.; Маллакрейн, И.; Оутс, А.; Оуэнс, П.; Стоукс, Г.; Уорбертон, П.; Уайт, К.; Адамс, Д.; Бэйлисс, В.; Бём, Дж.; Брэдшоу, ТВ; Браун, К.; Кортхолд, М.; Гованс, Дж.; Хиллз, М.; Лагранж, Ж.-Б.; Макуотерс, К.; Николс, А.; Прис, Р.; Риккарди, С.; Роджерс, К.; Стэнли, Т.; Таррант, Дж.; Такер, М.; Уотсон, С.; Уилсон, А.; Байес, Р.; Ньюджент, Дж. К.; Солер, FJP; Хацитеодоридис, GT; Дик, Эй Джей; Рональд, К.; Уайт, CG; Янг, Арканзас; Гамет, Р.; Кук, П.; Блэкмор, виджей; Коллинг, Д.; Доббс, А.; Дорнан, П.; Франкини, П.; Хант, К.; Юрж, ПБ; Куруп, А.; Лонг, К.; Мартыняк, Дж.; Миддлтон, С.; Пастернак Ю.; Учида, Массачусетс; Кобб, Дж. Х.; Бут, Китай; Ходжсон, П.; Ленглендс, Дж.; Овертон, Э.; Пец, В.; Смит, П.Дж.; Уилбур, С.; Эллис, М.; Садовник, RBS; Киберд, П.; Небренский, Джей-Джей; ДеМелло, А.; Гурли, С.; Ламберт, А.; Церемония.; Луо, Т.; Престемон, С.; Виростек, С.; Палмер, М.; Витте, Х.; Эйди, Д.; Бросс, AD; Боуринг, Д.; Лю, А.; Нойффер, Д.; Попович, М.; Рубинов П.; Фримайр, Б.; Ханлет, П.; Каплан, Д.М.; Мохайай, штат Калифорния; Раджарам, Д.; Снопок П.; Даун, Ю.; Кремальди, LM; Сандерс, Д.А.; Саммерс, диджей; Кони, ЛР; Хэнсон, Г.Г.; Хайдт, К. (февраль 2020 г.). «Демонстрация охлаждения с помощью эксперимента по ионизационному охлаждению мюонов» . Природа . 578 (7793): 53–59. Бибкод : 2020Природа.578...53М . дои : 10.1038/s41586-020-1958-9 . ПМК 7039811 . ПМИД 32025014 .

[5] Райн, Роберт Д. (февраль 2020 г.). «Мюонные коллайдеры стали на шаг ближе» . Природа . 578 (7793): 44–45. Бибкод : 2020Natur.578...44R . дои : 10.1038/d41586-020-00212-3 . ПМИД 32025006 . S2CID 211038886 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]