Охлаждение пучков накопленных частиц. Протон-антипротонные кольца

Мы уже упоминали в пункте 6.4 о том, что эффек­тивное взаимодействие двух пучков можно обеспечить лишь в том случае, если в каждом из них много частиц содержится в небольшом фазовом объеме. Величина фа­зового объема зависит от амплитуды колебаний частиц или, что то же, от энергии, связанной со взаимным дви­жением частиц, составляющих пучок. Энергия взаимно­го движения — это не что иное, как температура. Поэтому про пучки, занимающие небольшой фазовый объем, мож­но говорить, что они содержат холодные частицы, а в про­тивном случае пучок состоит из горячих частиц.

Характеристика взаимного движения частиц пучка с помощью температуры вносит в это понятие необычные черты. Так, энергии взаимного продольного движения и взаимного поперечного движения частиц могут заметно отличаться друг- от друга. Температура пучка для про­дольного движения в этом случае не равна его темпера­туре для поперечного движения. Таким образом, частицы пучка имеют сразу несколько температур. Похожее поло­жение возникает в плазме газового разряда. Ионы и элек­троны плазмы почти всегда имеют разные температуры. Температура ионов невысока, чаще всего она мало отли­чается от комнатной, в то время как электроны быстро нагреваются до многих десятков и даже сотен тысяч гра­дусов (укажем для масштаба, что средняя энергия теп­лового движения 1 эВ соответствует температуре порядка 10 тысяч градусов).

Применяя нашу терминологию, можно сказать, что сталкивать в накопительных кольцах имеет смысл только холодные пучки.

Электроны особенно хорошо приспособлены для ис­пользования в накопительных кольцах. С позитронами приходится сначала повозиться. Прежде всего позитроны не входят в состав имеющихся на Земле веществ — их нужно сделать. Для этого на твердые мишени направляют электронные пучки, ускоренные до достаточно большей энергии.

При взаимодействии электронов с атомами мишени генерируются электрон – позитронные пары. Входящие в состав этих пар позитроны отбираются и транспортиру­ются с помощью электрических и магнитных полей. Од­нако занимаемый ими фазовый объем всегда велик, по­скольку позитроны рождаются с самыми разными ско­ростями, направленными к тому же в разные стороны. Этот недостаток они делят со всеми частицами, которые генерируются при столкновениях. Впрочем, большой фа­зовый объем в случае позитронов не имеет решающего значения, поскольку затем, испуская синхротронное излу­чение, позитроны самоохлаждаются, точно так же, как это делают электроны. Однако процесс накопления позитро­нов — процесс медленный. Трудно генерировать позитроны в больших количествах, и только небольшая доля пози­тронов попадает в тот сравнительно малый участок фазо­вого объема, который вообще может быть захвачен

Страница 1 of 412...Last »