Динамика пучка в линейном ускорителе ВЛЭПП

• Автор: Новохатский, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 134 c. : ил

ГЛАВА I. СТРУКТУРА С ВЫСОКИМ УСКОРЯЮЩИМ ГРАДИЕНТОМ

§ I. Расчет электромагнитных полей в ускоряющих

структурах

§ 2. Режим работы и возбуждения ускоряющей структуры с высоким градиентом

§ 3. Характеристики ускоряющих структур

§ 4. Перераспределение запасенной энергии в секции

при СВЧ-пробое в одной из ускоряющих ячеек

§ 5. Ускоряющая структура на стоячей волне с дополнительными резонаторами связи

Глава II. ПОЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ

§ I. Численный метод расчета электромагнитного поля

заряженного сгустка, движущегося в ускоряющей структуре

§ 2. Динамика шлей излучения одиночного сгустка
§ 3. Поля излучения в ускоряющей структуре
Глава III. ПРОДОЛЬНАЯ ДИНАМИКА ЧАСТИЦ СГУСТКА В УСКОРЯЮЩЕЙ СТРУКТУРЕ
§ I. Эффективность ускорения одиночного сгустка в
режиме накопленной энергии
§ 2. Энергетический спектр ускоренных частиц
сгустка
Глава IV. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИНАМИКА ЧАСТИЦ СГУСТКА В ЛИНЕЙНОМ УСКОРИТЕЛЕ
§ I. Механизм развития поперечной неустойчивости
одиночного сгустка в линейном ускорителе
§ 2. Метод подавления поперечной неустойчивости

Глава V. СТОХАСТИЧЕСКИЙ РАЗОГРЕВ ПУЧКА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ФОТОГРАФИИ И РИСУНКИ

Прогресс в развитии физики элементарных частиц неразрывно связан с прогрессом в разработке ускорителей на высокие энергии. Значительное расширение области экспериментально доступных энергий взаимодействия элементарных частиц стало возможным благодаря освоению метода встречных пучков. Однако, дальнейшее повышение энергии в циклических накопителях электронов и позитронов наталкивается на трудности, связанные с быстрым ростом потерь вследствие синхротронного излучения. Потери энергии на излучение за один оборот пропорциональны четвертой степени энергии пучков и обратнопропорциональны радиусу накопителя. В оптимальном варианте периметр и, соответственно, стоимость накопителя растут пропорционально квадрату энергии. Самый большой строящийся накопитель 1.ЕР в ЦЕРНе (Швейцария) на энергию 2 х 100 ГэВ с периметром ~ 27 км будет потреблять непрерывную мощность — 150 МВт, а полная стоимость установки составит около I млрд.долларов.
Принципиально новое решение проблемы создания ускорителя на сверхвысокие энергии состоит в использовании встречных линейных пучков. В этом случае синхротронное излучение отсутствует, а размер установки и ее стоимость растут линейно с увеличением энергии. Исследование возможности создания установки такого типа требует изменения традиционного подхода к разработке линейных ускорителей. Наиболее детальные теоретические и экспериментальные исследования были проведены в Институте ядерной физики СО АН СССР С1-18 3 . Впервые проект ВДЭПП (Встречные Линейные Электрон—Позитронные Пучки) был представлен на международном семинаре "Проблемы физики высоких энергий и управляемого термоядерного синтеза", посвященном 60-летию академика Г.И.Будке-ра, проведенном в Новосибирске в апреле 1978 года. А в ок

(tL
где >9 - отношение максимального значения функции распределения поля излучения Ец к эффективному среднему значению (для плавного распределения заряда в сгустке ге ~ ЕЕ ). В случае, когда величина подсадки мала, а именно
аЕ + 1 (М.)
Еа ^ Ел / жсис
доля отбираемой энергии
а£ ~ .Л. (aLexp(- £) -2)
£ Со ге I fa / Г ^ 2 )
Как следует из полученных соотношений, при El <а< 1 доля отбираемой энергии определяется комбинацией а /сР , то есть при увеличении отверстия в диафрагме тот же эффект достигается при уменьшении размера сгустка G ~ -Е. , Число ускоряемых частиц
'-А,
в огустке в зависимости от величины подсадки ускоряющего ПОЛЯ
Ne = ¥*(■£!
Из полученных соотношений, которые подтверждаются численными расчетами следует, что в ускоряющей структуре Т[ -типа о параметрами
Л = 0.28; — = 0,38; — = 0,1; Л = 5 см
& > >
при значении ускоряющего градиента £Tq =100 МэВ/м, сгусток с числом частиц Д/ = 1,7*Ю12 и продольным размером ЗГ = Змм, отбирает половину запасенной энергии при подсадке ускоряющего поля на ЗС$.