在一定的能量范围,粒子在跃迁附近的运动,极易产生不稳定性

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加速带电粒子束的作用就像光与显微镜那样照亮被观察的物体。光束越强,科学家就越容易查抄他们正在观察的物体。但是强度是有代价的:光束越强,就越容易出现不稳固。一种类型的不稳固性发生在加速粒子通过圆形机器均匀能量达到其转换值时,转折点发生在粒子以雷同的速率绕环旋转时,即使它们并不都携带雷同的能量,究竟上它们体现出肯定的能量范围,粒子在跃迁能量附近的特定运动使它们极易产生集体不稳固性,这些特殊的不稳固性被观察了几十年,但没有得到充分的理解。

在肯定的能量范围,粒子在跃迁附近的运动,极易产生不稳固性

究竟上是被曲解了,如今在发表的一篇研究论文中,新提出了一个关于这些不稳固性的新理论。将这一理论应用于费米实行室助推器加速器,推测了过渡区不稳固性的主要特性,提出了更好克制不稳固性的方法。新的丈量证明了推测,而且筹划在不久的未来进行更详细的实行束流研究。加速高强度光束是费米实行室科学筹划的关键部门,对粒子束举动的结实理论理解,使实行者能够更好地利用加速器参数以克制不稳固性。这促使费米实行室基础物理实行所需的高强度光束,它也适用于任何运行循环加速器的实行或机构。

在肯定的能量范围,粒子在跃迁附近的运动,极易产生不稳固性

束流质子通过电磁场相互作用,电磁场有两种,此中一个被称为库仑场。这些是局部的,而且它们本身不能驱动不稳固。第二种是尾流场。尾流场由粒子辐射,并跟随在它们背面,偶然远远地在背面。当粒子偏离光束路径时,尾流场向后平移此偏离,在粒子留下的尾迹中。即使是很小的偏离路径也不能逃脱被这些电磁场带向后的情况,假如光束足够强,它们的尾流会使它们不稳固。在新理论中提出了一个紧凑的数学模子,有用地思量了这两种场,意识到当它们足够强大时,它们都是重要的,由于它们通常是接近过渡能量。

在肯定的能量范围,粒子在跃迁附近的运动,极易产生不稳固性

这种巨大的放大发生在CERN的质子同步加速器上,假如不以如许或那样的方式克制,这种放大可能会增长,直到光束接触到真空室壁而丢失。如今在费米实行室助推器的丈量,证明了那里存在类似的不稳固性;筹划在不久的未来进行更多的丈量,以查抄提出缓解这种不稳固性的新方法。这些征象被称为横向对流不稳固,它们怎样产生的发现,为更好地理解和处置惩罚强质子束的理论、数值和实行方法打开了新大门。

博科园|研究/来自:费米国家加速器实行室

参考期刊《Physical Review Accelerators and Beams》

DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.22.034202

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来源:https://www.toutiao.com/a6759887089044570638/
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