電子冷却

電子冷却（ロシア語：электронное охлаждение）は、荷電粒子ビームから粒子を除去することなく、荷電粒子ビームのエミッタンス（サイズ、発散、エネルギー拡散）を縮小する方法である。粒子の数は変化せず、空間座標とその導関数（角度）が縮小されるため、これは格納されている粒子が占める位相空間が圧縮されることを意味します。これはビームの温度を下げることと同等です。確率的冷却も参照してください。

この方法は、ハドロン衝突型加速器の輝度を高める目的で、1966年にノボシビルスク国立加速器研究所のゲルシュ・ブドカーによって発明されました。^[1]この方法は、1974年に国立加速器研究所のNAP-M蓄積リングで 68MeVの陽子を使って初めてテストされました。

これは、稼働中のイオン衝突型加速器である相対論的重イオン衝突型加速器とCERN の 低エネルギーイオンリングの両方で使用されています。

基本的に、電子冷却は次のように機能します。

• 高密度の準単一エネルギー電子ビームが生成され、冷却するイオンビームと融合されます。
• 電子の速度はイオンの平均速度と等しくなります。
• イオンは電子「ガス」内でクーロン散乱を起こし、電子と 運動量を交換します。粒子の運動量が同じになると熱力学的平衡に達しますが、そのためにははるかに軽い電子の速度がはるかに速くなる必要があります。こうして、熱エネルギーがイオンから電子に伝達されます。
• 最終的に電子ビームはイオンビームから遠ざかるように曲げられます。

• 確率的冷却
• 粒子線冷却