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

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.

Установка электронного охлаждения на накопителе тяжёлых ионов LEIR, в ЦЕРН. Постоена в ИЯФ СО РАН.

Электронное охлаждение на накопителе вторичных пучков ионов ESR, в GSI, Германия.

Применение

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	..	..	..

NICA и его бустер, ОИЯИ, Дубна, Россия — строится
HESR, в FAIR, Дармштадт, Германия — строится

См. также

Примечания

↑ 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

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.

[ufn1978-1] 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.

[2] 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.

[3] Beam Cooling Status and Perspectives Архивная копия от 25 ноября 2017 на Wayback Machine, M.Steck, talk at COOL15 conference.

[1]

[2]

[3]