Круглые встречные пучки в коллайдере ВЭПП-2000

• Автор: Шварц, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор коллайдера ВЭПП-2

1.1. Накопительное кольцо ВЭПП-2

1.2. Соленоиды финальной фокусировки

1.3. Система диагностики ВЭПП-2

Глава 2. Оптические режимы

2.1. Тёплая оптика

2.2. Круглый пучок. Плоская оптика

2.2.1. Настройка линейной оптики

2.2.2. Хроматические эффекты
2.2.3. Нелинейная динамика
2.3. "Мёбиус", "двойной мёбиус", "нормальный круглый"
2.4. Короткий соленоид
2.5. Суперкороткий соленоид
Глава 3. Эффекты встречи и светимость
3.1. Светимость ВЭПП-2
3.2. Линейные эффекты встречи
3.3. Симуляции
3.4. Наблюдаемые эффекты
Глава 4. Измерение светимости
4.1. Методика
4.2. Анализ
Глава 5. Перспективы круглых встречных пучков
5.1. Модернизация комплекса ВЭПП-2
5.2. Перспективы круглых пучков в целом
Заключение
Приложения
Приложение А. Модельная магнитная структура
Приложение Б. Калибровки магнитных элементов
Приложение В. Альбом симуляций эффектов встречи
Литература

Введение
В 2001 году был остановлен электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-2М, плодотворно работавший с 1974 года в области энергий 180 ч- 700 МэВ в пучке. На этой машине с пиковой светимостью ЗхЮ30 см-2с~' несколькими детекторами (ОЛЯ, КМД, НД, СНД, КМД-2) был набран суммарный интеграл светимости —100 пбп'1 [1]. В то же время, в области энергий от 0.7 до 1 ГэВ в пучке за всю историю работали только два коллайдера: ЛООКЕ (Фраскати, Италия) [2], и Г)С1 (Орсэ, Франция) [3], оба имевших очень низкую по современным представлениям светимость Ь»ЗхЮ29 см-2с-1 и набравших в сумме лишь 6 пбн-1 интегральной светимости. Прецизионное измерение сечения аннигиляции в адроны в данном диапазоне энергий является одной из важных задач в области экспериментальной физики. Не менее интересен процесс рождения протон-антипротонных и нсйтрон-аптинейтронных пар вблизи порога. Для решения этих и ряда других физических задач на базе ускорительного комплекса ВЭПП-2М был построен новый электрон-позитронный коллайдер ВЭГ1П-2000 на энергию до 1 ГэВ в пучке и светимостью до 1x1032 см_2с_ [4].
Главной особенностью ВЭПП-2000 стало использование концепции круглых сталкивающихся пучков. Концепция была предложена впервые в 1989 году для проекта Новосибирской Ф-фабрики [5], позже предлагалась для модернизации ВЭПП-2М [6]. Основная идея заключается в том, чтобы сделать пучок в точке столкновения круглым, что обеспечит аксиальную симметрию всех нелинейных сил взаимодействия с полем встречного сгустка. Если вдобавок обеспечить Х-Х симметрию транспортной матрицы линейной фокусирующей структуры кольца между местами встречи, будет выполнено условие на появление дополнительного интеграла движения — продольной компоненты момента импульса. Это значит, что поперечное нелинейное движение частицы станет эффективно одномерным, даже в присутствии сильных полей встречно-

Размер ДА имеет существенную зависимость от рабочей точки накопителя. Ввиду необходимости соблюдать одно из условий концепции круглых встречных пучков {V|} = {у2} практический интерес представляет только рабочая точка на резонансе связи, и зависимость ДА от отстройки бетатронной частоты от целого резонанса. Расчётная зависимость представлена на Рис. 28.
0.41—....................—, ■ , т ,—|-^-

Рис. 28. Зависимость ДА от рабочей точки накопителя. Оранжевым отмечены уровни 10-кратного размера пучка на энергии 1 ГэВ.
Хорошо видно, что в рабочей области бетатронных частот V = 0.1 -ь 0.2 динамическая апертура линейно меняется с приближением к целому резонансу. Действительно, в случае уединенного секступольного резонанса первого порядка может быть получена аналитическая оценка для ДА [25]:

А ос -

(2.2)
где 8 - отстройка частоты от резонанса, р - бета-функция в точке наблюдения, в нашем случае - в месте встречи, а Ап - величина соответствующей гармоники секступольного возмущения:
Ап*РТР6. (2.3)