Электронное охлаждение
Электронное охлаждение — метод охлаждения пучков тяжёлых заряженных частиц в ускорителях. Метод предложен Г. И. Будкером в 1966 году[1] и впервые продемонстрирован при охлаждении протонов в кольце НАП-М в ИЯФ СОАН СССР, в Новосибирске, в 1974 году.
Цикл работ «Метод электронного охлаждения пучков тяжёлых заряженных частиц» отмечен Государственной премией в 2001 году, (В. В. Пархомчук, Д. В. Пестриков, Р. А. Салимов, А. Н. Скринский, Б. Н. Сухина, Н. С. Диканский, И. Н. Мешков, Г. И. Будкер (посмертно)).
Принцип действия править
В отличие от лёгких электронов высоких энергий, для которых синхротронное излучение автоматически обеспечивает радиационное затухание поперечных колебаний в накопительном кольце, тяжёлые частицы практически не излучают. Идея электронного охлаждения заключается в том, чтобы на некотором участке совместить пучок «горячих» ионов с интенсивным пучком очень «холодных» электронов, следующих с точно такой же продольной скоростью. Происходит обмен температур, после чего разогревшийся электронный пучок отводится в коллектор, а ионный пучок взаимодействует на следующем обороте с новым холодным пучком электронов.
Применение править
В настоящее время установки электронного охлаждения установлены на ряде накопителей ионов[2][3]:
Накопитель | Центр, город, страна | Годы работы | Охлаждаемые частицы | Энергия электронов, МэВ | Ток электронного пучка | Примечания |
---|---|---|---|---|---|---|
НАП-М | ИЯФ, Новосибирск, Россия | 1974-1984 | протоны | .. | .. | .. |
ICE | ЦЕРН | 1979-1980 | протоны | .. | .. | .. |
Test Ring | Фермилаб, США | 1979-1980 | протоны | .. | .. | .. |
МОСОЛ | ИЯФ, Новосибирск, Россия | 1986-1988 | протоны | .. | .. | .. |
LEAR | ЦЕРН | 1987-1996 | антипротоны | .. | .. | .. |
IUCF cooler | Индиана, США | 1988-2002 | .. | .. | .. | .. |
TSR | MPI, Гейдельберг, Германия | 1988-2012 | .. | .. | .. | .. |
TARN-II | Токийский университет, Япония | 1989-2002 | .. | .. | .. | .. |
CELSIUS | Уппсальский университет, Швеция | 1989-2005 | .. | .. | .. | .. |
ESR | GSI, Дармштадт, Германия | c 1990 | редкие ионы | .. | .. | .. |
ASTRID | Орхусский университет, Дания | 1992-2005 | .. | .. | .. | .. |
CRYRING | Стокгольмский университет, Швеция | 1992-2009 | .. | .. | .. | .. |
COSY | Юлих, Германия | 1993-? | .. | .. | .. | .. |
SIS18 | GSI, Дармштадт, Германия | c 1998 | тяжёлые ионы | .. | .. | .. |
AD | ЦЕРН | с 1998 | антипротоны | .. | .. | .. |
HIMAC | Тиба, Япония | с 2000 | ионы C12+ | .. | .. | .. |
TSR | MPI, Гейдельберг, Германия | с 2004 | .. | .. | .. | .. |
LEIR | ЦЕРН | с 2005 | ионы Pb82+ | .. | .. | .. |
Recycler | Фермилаб, США | 2005-? | антипротоны | .. | .. | .. |
S-LSR | Киото, Япония | с 2005 | .. | .. | .. | .. |
CSRm | IMP, Ланьчжоу, Китай | с 2005 | .. | .. | .. | .. |
CSRe | IMP, Ланьчжоу, Китай | с 2008 | .. | .. | .. | .. |
COSY | Юлих, Германия | с 2013 | .. | .. | .. | .. |
ELENA | ЦЕРН | с 2018 | антипротоны | .. | .. | .. |
См. также править
Примечания править
- ↑ Электронное охлаждение и новые возможности в физике элементарных частиц Архивная копия от 19 июля 2018 на Wayback Machine, Г. И. Будкер, А. Н. Скринский, УФН, т.124, вып.4, сс.561-595.
- ↑ Brief History and Present Status of Cooling Methods in Experimental Physics Архивная копия от 28 октября 2018 на Wayback Machine, I.Meshkov, Beam Dynamics Newsletter no.64, p.12.
- ↑ Beam Cooling Status and Perspectives Архивная копия от 25 ноября 2017 на Wayback Machine, M.Steck, talk at COOL15 conference.
Литература править
- История создания электронного охлаждения, В. В. Пархомчук, «Наука из первых рук», т.46, № 4, 08.11.2012.
- An effective method of damping particle oscillations in proton and antiproton storage rings, G.I. Budker, Soviet Atomic Energy. 22 (5): 438—440.