Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Каминский Высшие типы волн в елементах ускоряюсчих структур 2002.doc
Скачиваний:
72
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
4.23 Mб
Скачать

1.1.2. Электрон-ионные коллайдеры

Интерес к коллайдерам различных типов частиц (электронов и тяжелых ионов, протонов и электронов) достаточно велик. В ускорительном центре DESY (Гамбург, Германия) рассматривается возможность модернизации кольца HERA (Hadron Electron Ring Accelerator) для обеспечения накопления ионов и столкновения их с пучками электронов либо позитронов, генерируемых в кольце HERA либо линейном ускорителе TESLA. Этот проект получил наименование THERA. В Брукхейвенской лаборатории (США) разрабатывается проект модернизации установки RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) для проведения экспериментов на встречных пучках протонов (ионов) и электронов. Установка EPIC (Electron Proton Intersection Collider) создается в Массачусетсском технологическом институте (США). В табл. 1.1 приведены основные характеристики «несимметричных» коллайдеров.

Таблица 1.1

Параметр

Установка

THERA

EPIC

eRHIC

eRHIC

Тип ускорителя

Линейный

ускоритель  кольцо

Линейный

ускоритель  кольцо

Линейный

ускоритель  кольцо

Кольцо  кольцо

Тип ионов

Протоны

Протоны

Протоны/ золото

Протоны/ золото

Светимость, 1032, см-2с-1

0,41

21

4,6/0,36

3,5/0,86

Длина кольца, м

6355

500

3833

3833

Параметры пучка ионов

Энергия, ГэВ/нк

1000

50

250/100

250/100

Число ионов в сгустке, 1011

1,0

1,0

0,3/0,19

0,94/0,012

Средний ток, А

0,071

2,4

0,14/0,68

0,42/0,42

Параметры пучка электронов

Энергия, ГэВ

250

5

10

10

Число электронов в сгустке, 1011

0,2

0,11

0,3/0,3

0,26/0,81

Средний ток, А

0,000084

0,264

0,135/0,135

0,12/0,37

Ускоряющие системы построены на основе однозазорных резонаторов, число которых в кольце составляет от 5 до 8. Формы резонаторов оптимизированы с целью получения максимального шунтового сопротивления. Среди ряда причин потерь энергии и пучка в этих установках присутствует проблема возбуждения волн высших типов в ускоряющих структурах. Она особенно существенна при использовании сверхпроводящих ускоряющих структур. Потери на возбуждение паразитных полей с продольным компонентом электрического поля на оси могут достигать значительных величин. Так, в установке EPIC в каждом резонаторе генерируются поля мощностью около 8 кВт, большая часть этой мощности выходит из резонатора через отверстия для пролета пучка. В канале транспортировки пучка размещены устройства поглощения этой мощности.

1.1.3. Коллайдеры легких частиц

Циклические коллайдеры легких частиц являются наиболее многочисленной группой установок, созданных для решения задач фундаментальной физики. Их основная особенность связана с ускоряемым типом частиц. Электроны и позитроны, являясь легкими частицами, при движении в циклическом ускорителе имеют существенные потери на синхротронное излучение. Для снижения этих потерь диаметр установки желательно делать максимально большим. Так, выведенный из эксплуатации коллайдер LEP (Large Electron Positron) имеет диаметр около 10 км при энергии частиц (электронов и позитронов) около 100 ГэВ. В туннеле, где располагалась эта установка, монтируется коллайдер LHC.

В табл. 1.2 приведены параметры нескольких установок, часть которых функционирует продолжительное время и обеспечивает решение задач фундаментальной физики на промежуточных энергиях частиц.

Установки ВЭПП (Встречные электрон-позитронные пучки, Россия), DAPHNE (Италия), CESR (Cornell Electron-Positron Storage Ring, США) являются симметричными электрон-позитронным коллайдерами. Установки PEP-II (Positron Electron Project, США) и KEK (Япония) представляют собой асимметричные электрон-позитронные коллайдеры.

Таблица 1.2

Параметр

Установка

ВЭПП-4

DAPHNE

CESR

PEP-II

KEK

Тип частиц

e-, e+

e-, e+

e-, e+

e-

e+

e-

e+

Конечная энергия, ГэВ

6,0

0,51

5,3

9,0

3,1

8,0

3,5

Длина

кольца, м

366

98

468

2199

2199

3016

3016

Номер

гармоники частоты

обращения

222

120

780

3492

3492

5120

5120

Частота

ускоряющего поля, МГц

181

368

500

476

476

508

508

Полное

ускоряющее напряжение, МВ

5,0

0,25

12

5

14

8

20

Число частиц

в сгустке,1010

~1

~1

~1

6,0

2,8

3,3

1,4

Средний ток пучка, А

0,2

0,56

1

2,16

0,75

2,6

1,1

Светимость,

1032 см-2с-1

1,5

1,0

17

30

100

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.