Стохастическое охлаждение
Стохасти́ческое охлажде́ние — метод охлаждения пучков заряженных частиц в ускорителях. Метод предложен Ван дер Меером в 1968 году[1] и впервые применён для охлаждения протонов в кольце ISR в международном центре ЦЕРН в 1975 году. Изобретение было отмечено нобелевской премией по физике в 1984 году, присуждённой Ван дер Мееру (совместно с Карло Руббиа).
Принцип действия[править | править код]
Основу принципа действия проще всего понять на движении одной частицы. Охлаждением называется сокращение поперечных компонент импульса. Если частица имеет ненулевой поперечный импульс, она совершает бетатронные колебания в фокусирующей структуре синхротрона. Измерив отклонение частицы от равновесной орбиты чувствительным датчиком (пикапом), можно, усилив сигнал, подать его на вход быстрого импульсного элемента (кикера), который погасит колебания. Необходимо, чтобы сигнал приходил к кикеру одновременно с пучком частиц, то есть, из-за задержек в усилителе, для релятивистских частиц путь для сигнала должен быть короче пути вдоль орбиты. Также необходимо, чтобы между пикапом и кикером укладывалось нечётное число четвертей бетатронных колебаний[2][3].
Реальный пучок состоит из множества (106−1013) частиц. Однако, имея достаточно широкополосный усилитель, можно отслеживать флуктуации координаты центра тяжести вдоль пучка. Если пучок несгруппирован, имеется перемешивание частиц в продольном направлении, что делает охлаждение эффективным на протяжении многих оборотов. К настоящему времени попытки стохастического охлаждения сгруппированного пучка не были успешными.
Продольное охлаждение[править | править код]
Продольное охлаждение (сокращение разброса продольных импульсов) также возможно. Для этого используется т. н. пикап Пальмера, то есть датчик, расположенный в точке, где велика дисперсионная функция. Это позволяет измерить отклонение частиц по импульсу и передать сигнал на структуру, ускоряющую или замедляющую частицы.
Применение[править | править код]
В России впервые стохастическое охлаждение было применено в ОИЯИ на ускорителе Нуклотрон в 2013 году[4][5].
Оптическое стохастическое охлаждение[править | править код]
См. также[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ Stochastic cooling Архивная копия от 10 ноября 2013 на Wayback Machine на странице Архивная копия от 19 ноября 2013 на Wayback Machine Antiproton Decelerator, ЦЕРН.
- ↑ Stochastic Cooling and the Accumulation of Antiprotons Архивная копия от 8 октября 2013 на Wayback Machine, Simon van der Meer, Nobel lecture, 1984.
- ↑ Стохастическое охлаждение и накопление антипротонов Архивная копия от 12 декабря 2013 на Wayback Machine, С. ван дер Меер, УФН 147 405—420 (1985).
- ↑ Стохастическое охлаждение на Нуклотроне: впервые в России Архивная копия от 13 декабря 2013 на Wayback Machine.
- ↑ Nuclotron tests out stochastic cooling in Dubna Архивная копия от 13 декабря 2013 на Wayback Machine, CERN Courier, May 22, 2013.