イオン化冷却

加速器物理学において、イオン化冷却は荷電粒子ビームのビーム放射率を減らす物理的プロセスである^[1]^[2] (「冷却」)。粒子を何らかの物質に通過させ、物質内の原子電子をイオン化する際にその運動量を減らすことによってビーム放射率を減らす。このようにして、正規化されたビーム放射率が減少する。例えばRFキャビティ内でビームを再加速することにより、横方向の運動量を置き換えることなく縦方向の運動量を回復することができる。このようにして、ビームの角度の広がり、ひいては幾何学的放射率が全体的に減少する。

イオン化冷却は、確率的物理プロセスによって損なわれる可能性があります。ミューオンの多重クーロン散乱や、陽子とイオンの核散乱によって冷却が低減したり、ビームの運動方向に対して横方向の正味加熱につながることもあります。さらに、エネルギーの分散によって、ビームの運動方向と平行な加熱が発生することもあります。

ミューオン冷却

イオン化冷却の主な用途は、ミューオンビームの冷却であると想定されています。これは、イオン化冷却がミューオンの寿命の時間スケールで機能する唯一の技術であるためです。イオン化冷却チャネルは、ニュートリノファクトリーとミューオンコライダーで使用するために設計されています。ミューオンのイオン化冷却は、原理実証国際ミューオンイオン化冷却実験(MICE)によって初めて実証されました。 ^[3]^[4]^[5] 他の PoP ミューオンイオン化冷却実験も考案されています。

その他の粒子

イオン化冷却は、低エネルギーイオンビームや陽子ビームでの使用も提案されています。

縦方向冷却

この技術は、粒子をエネルギー別に分割する分散プリズムとして双極子磁石を使用し、その結果生じる「虹」ビームを冷却材のテーパーウェッジに通すことで、縦方向と横方向の冷却にも応用できます。こうすることで、より速い粒子はより冷却され、より遅い粒子はより冷却されにくくなります。簡単な方法は、双極子自体を冷却材で満たすことです。こうすると、より大きな軌道を通過するよりエネルギーの高い粒子はより冷却されます。

参照

粒子線冷却

参考文献

^ GI Budker、第15回国際高エネルギー物理学会議議事録、キエフ、1970年
^ AN Skrinsky、ノボシビルスクの交差する貯蔵リング、モルジュセミナー議事録、1971年報告書 CERN/D.PH II/YGC/mng
^ https://micewww.pp.rl.ac.uk/projects/mice/wiki/For_the_public ^{[全文引用が必要]}^{[信頼できない情報源? ]}
^ ボゴミロフ、M.ツェノフ、R.ヴァンコバ・キリロワ、G.ソン、YP;タン、JY;リー、ZH。ベルトーニ、R.ボネーシーニ、M.シニョーリ、F.マッツァ、R.パラディーノ、V.デ・バーリ、A.オレスターノ、D.トルトラ、L.久野裕也；坂本博司;佐藤明；石本、S.チョン、Ｍ．ソン、CK;フィルソート、F.ジョコビッチ、D.マレティック、D.サヴィッチ、M.ジョバンセビッチ、N.ニコロフ、J.フレテナー、M.ランバーガー、S.アスファンディヤロフ、R.ブロンデル、A.ドリエルズマ、F.カラジョフ、Y.ボイド、S.グレイス、JR。 Lord, T.; Pidcott, C.; Taylor, I.; Charnley, G.; Collomb, N.; Dumbell, K.; Gallagher, A.; Grant, A.; Griffiths, S.; Hartnett, T.;マートルウ、B.; モス、A.; ミューア、A.; ムラクレイン、I.; オーツ、A.; オーウェンズ、P.; ストークス、G.; ウォーバートン、P.; ホワイト、C.; アダムス、D.;ベイリス、V.; ボーム、J.; ブラッドショー、TW; ブラウン、C.; コートホールド、M.; ゴバンズ、J.; ヒルズ、M.; ラグランジュ、J.-B.; マクウォーターズ、C.; ニコルズ、A .; Preece, R.; Ricciardi, S.; Rogers, C.; Stanley, T.; Tarrant, J.; Tucker, M.;ワトソン、S.ウィルソン、A.ベイズ、R.ニュージェント、JC。ソレール、FJP。チャツィテオドリディス、GT;ディック、AJ。ロナルド、K。ホワイト、CG;ヤング、アーカンソー州。ガメット、R.クック、P.ブラックモア、VJ。コリング、D.ドブス、A.ドーナン、P.フランキーニ、P.ハント、C.ジュルジ、PB;クルップ、A.ロング、K。マーティニアック、J.サウスカロライナ州ミドルトン。パステルナク、J.マサチューセッツ州内田。ジョン・H・コブ。ブース、CN;ホジソン、P.ラングランズ、J.オーバートン、E。ペック、V.ペナルティ・スミス、PJ。ウィルバー、S.エリス、Ｍ．庭師、RBS。カイバード、P.ネブレンスキー、JJ;デメロ、A.ゴーレイ、S.ランバート、A.リー、D。ルオ、T.プレステモン、Ｓ．ヴィロステク、S.パーマー、M.ウィッテ、H.アディ、D.広告、ブロス。ボウリング、D.リュー、A.ノイファー、D.ポポビッチ、M.ルビノフ、P.フリーマイヤー、B.ハンレット、P.カプラン、DM;モハヤイ、TA;ラジャラム、D.スノポック、P.トルン、Y.クレマルディ、LM;サンダース、DA;サマーズ、DJ。コニー、LR。ハンソン、GG;ハイト、C. (2020 年 2 月)。「ミュオン電離冷却実験による冷却実証」。自然。578 (7793): 53–59。Bibcode :2020Natur.578...53M. doi :10.1038/s41586-020-1958-9. PMC 7039811. PMID 32025014 .
^ Ryne, Robert D. (2020年2月). 「ミューオン衝突型加速器が一歩近づく」. Nature . 578 (7793): 44–45. Bibcode :2020Natur.578...44R. doi : 10.1038/d41586-020-00212-3 . PMID 32025006. S2CID 211038886.

[1] GI Budker、第15回国際高エネルギー物理学会議議事録、キエフ、1970年

[2] AN Skrinsky、ノボシビルスクの交差する貯蔵リング、モルジュセミナー議事録、1971年報告書 CERN/D.PH II/YGC/mng

[3] ttps://micewww.pp.rl.ac.uk/projects/mice/wiki/For_the_public ^{[全文引用が必要]}^{[信頼できない情報源? ]}

[4] ボゴミロフ、M.ツェノフ、R.ヴァンコバ・キリロワ、G.ソン、YP;タン、JY;リー、ZH。ベルトーニ、R.ボネーシーニ、M.シニョーリ、F.マッツァ、R.パラディーノ、V.デ・バーリ、A.オレスターノ、D.トルトラ、L.久野裕也；坂本博司;佐藤明；石本、S.チョン、Ｍ．ソン、CK;フィルソート、F.ジョコビッチ、D.マレティック、D.サヴィッチ、M.ジョバンセビッチ、N.ニコロフ、J.フレテナー、M.ランバーガー、S.アスファンディヤロフ、R.ブロンデル、A.ドリエルズマ、F.カラジョフ、Y.ボイド、S.グレイス、JR。 Lord, T.; Pidcott, C.; Taylor, I.; Charnley, G.; Collomb, N.; Dumbell, K.; Gallagher, A.; Grant, A.; Griffiths, S.; Hartnett, T.;マートルウ、B.; モス、A.; ミューア、A.; ムラクレイン、I.; オーツ、A.; オーウェンズ、P.; ストークス、G.; ウォーバートン、P.; ホワイト、C.; アダムス、D.;ベイリス、V.; ボーム、J.; ブラッドショー、TW; ブラウン、C.; コートホールド、M.; ゴバンズ、J.; ヒルズ、M.; ラグランジュ、J.-B.; マクウォーターズ、C.; ニコルズ、A .; Preece, R.; Ricciardi, S.; Rogers, C.; Stanley, T.; Tarrant, J.; Tucker, M.;ワトソン、S.ウィルソン、A.ベイズ、R.ニュージェント、JC。ソレール、FJP。チャツィテオドリディス、GT;ディック、AJ。ロナルド、K。ホワイト、CG;ヤング、アーカンソー州。ガメット、R.クック、P.ブラックモア、VJ。コリング、D.ドブス、A.ドーナン、P.フランキーニ、P.ハント、C.ジュルジ、PB;クルップ、A.ロング、K。マーティニアック、J.サウスカロライナ州ミドルトン。パステルナク、J.マサチューセッツ州内田。ジョン・H・コブ。ブース、CN;ホジソン、P.ラングランズ、J.オーバートン、E。ペック、V.ペナルティ・スミス、PJ。ウィルバー、S.エリス、Ｍ．庭師、RBS。カイバード、P.ネブレンスキー、JJ;デメロ、A.ゴーレイ、S.ランバート、A.リー、D。ルオ、T.プレステモン、Ｓ．ヴィロステク、S.パーマー、M.ウィッテ、H.アディ、D.広告、ブロス。ボウリング、D.リュー、A.ノイファー、D.ポポビッチ、M.ルビノフ、P.フリーマイヤー、B.ハンレット、P.カプラン、DM;モハヤイ、TA;ラジャラム、D.スノポック、P.トルン、Y.クレマルディ、LM;サンダース、DA;サマーズ、DJ。コニー、LR。ハンソン、GG;ハイト、C. (2020 年 2 月)。「ミュオン電離冷却実験による冷却実証」。自然。578 (7793): 53–59。Bibcode :2020Natur.578...53M. doi :10.1038/s41586-020-1958-9. PMC 7039811. PMID 32025014 .

[5] Ryne, Robert D. (2020年2月). 「ミューオン衝突型加速器が一歩近づく」. Nature . 578 (7793): 44–45. Bibcode :2020Natur.578...44R. doi : 10.1038/d41586-020-00212-3 . PMID 32025006. S2CID 211038886.