Охлаждение пучков накопленных частиц. Протон-антипротонные кольца

Наконец, в это кольцо инжектируется протонный пучок. Оба пучка вместе ускоряются до нуж­ной энергии (до 500 ГэВ) и сводятся. Подготовка накопи­тельных колец к работе является, таким образом, очень трудоемким и хитрым делом. Этот процесс на ускоритель­ном жаргоне называется «гимнастикой пучка».

Второй способ охлаждения был придуман Ван-дер- Меером. Начнем с не представляющего практический ин­терес случая, когда в камере находится всего одна уско­ряемая частица, совершающая бетатронные колебания вокруг равновесной орбиты (рис. 42). Пусть измеряющие устройства позволили обнаружить, что наша частица силь­но отклонилась от основной траектории в точке А. Это означает, что в тот момент, когда она пересечет равно­весную траекторию в точках В, С, D или еще дальше,

clip_image002

Рис. 41. Схема расположения и работы ускорительно-нако­пительного комплекса Лабора­тория им. Ферми (США).

т. е. когда отклонение превра­тится из линейного в угловое, по частице следует слегка уда­рить, вернув ее «на путь истин­ный». «Охладить» эту частицу, таким образом, нетрудно.

clip_image004

Рис. 42. Охлаждение пучка в кольцевом уско­рителе.

Если частиц не одна, а две, то процедура оказывается не такой простой (интересен, конечно, случай, когда обе частицы одновременно оказались в точке Л). В этом слу­чае измерительная аппаратура регистрирует не положение каждой частицы, а местонахождение электрического цен­тра тяжести обеих частиц. Последующий толчок исправит положение этого центра тяжести, но не может воздей­ствовать на каждую частицу в отдельности. Таким образом, положение будет несколько исправлено, хотя и не столь решительно, как в первом случае. Через некоторое время, однако, частицы из-за неизбежного различия в продоль­ной составляющей скорости придут в точку А не одновре­менно. Вместо одного возникнут два корректирующих толчка, которые будут более эффективными.

Если частиц не одна и не две, а много, то положение становится еще хуже. Тем не менее охлаждение пучка все-таки возникает. Центр тяжести пучка из-за флуктуаций в числе частиц, отклоняющихся, например, налево и направо, всегда несколько смещается, и правильно по­добранные толчки это смещение уменьшают. При этом часть частиц неизбежно получает толчки «не в ту сторо­ну» и в процессе охлаждения теряется. Основная масса частиц, однако, постепенно охлаждается. Ясно,

Страница 3 of 4« First...34