Кольцо хранения
Накопитель представляет собой тип кругового ускорителя частиц , в котором непрерывный или импульсный пучок частиц может поддерживать циркуляцию, как правило, в течение многих часов. Хранение конкретной частицы зависит от массы , импульса и обычно от заряда частицы, которую необходимо сохранить. Накопительные кольца чаще всего хранят электроны , позитроны или протоны .
Накопительные кольца чаще всего используются для хранения электронов, излучающих синхротронное излучение . Существует более 50 установок на основе накопительных колец электронов, которые используются для различных исследований в области химии и биологии. Накопительные кольца также можно использовать для получения пучков поляризованных электронов высокой энергии за счет эффекта Соколова-Тернова . Наиболее известным применением накопительных колец является их использование в ускорителях частиц и коллайдерах частиц , где два пучка хранимых частиц, вращающихся в противоположных направлениях, сталкиваются в разных местах. Полученные субатомные взаимодействия затем изучаются в детекторе окружающих частиц . Примерами таких установок являются БАК ,LEP , PEP-II , KEKB , RHIC , Tevatron и HERA .
Накопитель — разновидность синхротрона . В то время как обычный синхротрон служит для ускорения частиц из состояния с низкой энергией в состояние с высокой энергией с помощью ускоряющих радиочастотных резонаторов, накопительное кольцо удерживает частицы с постоянной энергией, а радиочастотные резонаторы используются только для замены энергии, теряемой в синхротроне. излучения и других процессов.
Джерард К. О'Нил предложил использовать накопительные кольца в качестве строительных блоков для коллайдера в 1956 году. Ключевым преимуществом накопительных колец в этом контексте является то, что накопительное кольцо может накапливать поток высокого пучка от инжекционного ускорителя, что обеспечивает гораздо более низкую поток. [1]
Сила должна быть приложена к частицам таким образом, чтобы они были вынуждены двигаться приблизительно по круговой траектории. Это может быть достигнуто с помощью либо дипольных электростатических, либо дипольных магнитных полей, но поскольку большинство накопительных колец хранят релятивистские заряженные частицы, оказывается, что наиболее практично использовать магнитные поля, создаваемые дипольными магнитами . Однако электростатические ускорители были построены для хранения частиц с очень низкой энергией, а квадрупольные поля могут использоваться для хранения (незаряженных) нейтронов ; однако они сравнительно редки.
Одни только дипольные магниты обеспечивают только то, что называется слабой фокусировкой , а накопительное кольцо, состоящее только из магнитных элементов такого типа, приводит к тому, что частицы имеют относительно большой размер пучка. Чередование дипольных магнитов с соответствующим расположением квадрупольных и секступольных магнитов может дать подходящую сильную систему фокусировки, которая может дать гораздо меньший размер луча. Решетчатые структуры FODO и Чесмана -Грина являются простыми примерами систем с сильной фокусировкой, но есть и много других.
