Электронное охлаждение

Перейти к навигацииПерейти к поиску

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, Россия1974-1984 протоны .. .. ..
ICEЦЕРН1979-1980 протоны .. .. ..
Test Ring Фермилаб, США 1979-1980 протоны .. .. ..
МОСОЛ ИЯФ, Новосибирск, Россия1986-1988 протоны .. .. ..
LEAR ЦЕРН1987-1996 антипротоны .. .. ..
IUCF cooler Индиана, США 1988-2002 .. .. .. ..
TSR MPI, Гейдельберг, Германия1988-2012 .. .. .. ..
TARN-II Токийский университет, Япония1989-2002 .. .. .. ..
CELSIUS Уппсальский университет, Швеция1989-2005 .. .. .. ..
ESRGSI, Дармштадт, Германияc 1990 редкие ионы .. .. ..
ASTRID Орхусский университет, Дания1992-2005 .. .. .. ..
CRYRING Стокгольмский университет, Швеция1992-2009 .. .. .. ..
COSY Юлих, Германия1993-? .. .. .. ..
SIS18 GSI, Дармштадт, Германияc 1998 тяжёлые ионы .. .. ..
ADЦЕРНс 1998 антипротоны .. .. ..
HIMAC Тиба, Японияс 2000 ионы C12+.. .. ..
TSR MPI, Гейдельберг, Германияс 2004 .. .. .. ..
LEIR ЦЕРНс 2005 ионы Pb82+.. .. ..
Recycler Фермилаб, США 2005-? антипротоны .. .. ..
S-LSR Киото, Японияс 2005 .. .. .. ..
CSRm IMP, Ланьчжоу, Китайс 2005 .. .. .. ..
CSRe IMP, Ланьчжоу, Китайс 2008 .. .. .. ..
COSY Юлих, Германияс 2013 .. .. .. ..
ELENAЦЕРНс 2018 антипротоны .. .. ..

См. также

Примечания

  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.

Литература