Anneau de stockage
Un anneau de stockage de est un type d'accélérateur de particules circulaire dans lequel un faisceau continu ou pulsé de particules de peut être maintenu circuler pendant une longue période, jusqu'à beaucoup d'heures. Le stockage d'une particule particulière dépend de la masse , de l'énergie et habituellement de la charge de la particule étant stockée. Le plus généralement, les anneaux de stockage sont de stocker les électrons , les positrons , ou les protons . L'application la plus commune des anneaux de stockage est de stocker les électrons qui rayonnent alors le rayonnement de synchrotron ; il y a plus de 50 équipements basés sur des anneaux de stockage d'électron dans le monde aujourd'hui, et est employé pour une série d'études en chimie et biologie. L'application la plus bien connue des anneaux de stockage est discutablement leur utilisation dans « les smashers d'atome », dans lesquels deux faisceaux contra-rotatifs des particules stockées sont introduits dans la collision aux endroits discrets, les résultats des interactions subatomiques du étant étudiées dans un détecteur environnant de particules de . Les exemples de tels accélérateurs sont le LHC , le LEP , le PEP-II , le KEK-B , le RHIC , le Tevatron et le HERA .
Techniquement parlant, un anneau de stockage est un type de synchrotron . Cependant, un synchrotron conventionnel sert à accélérer des particules d'un bas à une haute énergie à l'aide des cavités de accélération de radiofréquence ; un anneau de stockage, comme nom suggère, maintient des particules stockées à une énergie constante, et des cavités de radiofréquence sont seulement employés pour remplacer l'énergie perdue par le rayonnement de synchrotron et d'autres processus.
Considérations importantes pour le stockage d'un faisceau de particules
Aimants
Une force doit être appliquée aux particules de telle manière qu'ils soient contraints pour se déplacer approximativement dans un chemin circulaire. Ceci peut faire using le dipöle électrostatique ou les champs magnétiques de dipöle, mais parce que la plupart des particules chargées relativistes du de magasin d'anneaux de stockage qu'il s'avère qu'il est le plus pratique pour utiliser des champs magnétiques produits par les aimants de dipöle de . Cependant, des accélérateurs électrostatiques ont été construits pour stocker des particules d'énergie très basse, et des champs quadripolaires peuvent être employés pour stocker les neutrons (uncharged) ; ce sont comparativement rares, cependant.
Seuls les aimants de dipöle fournissent seulement ce qui s'appelle le de focalisation faible, et un anneau de stockage composé de ces sortes seulement de résultats d'éléments magnétiques dans les particules ont une taille relativement grande de faisceau. Les aimants de dipöle d'interfoliage avec un arrangement approprié des aimants quadripolaires peuvent donner à un approprié le système de focalisation fort de qui peut donner une taille beaucoup plus petite de faisceau. Les structures Chasman-Vertes du FODO et du sont des exemples simples des systèmes de focalisation forts, mais il y a beaucoup d'autres.
Les aimants de dipöle et de quadrupôle guident différentes énergies de particules par des montants différents, une propriété appelée la chromaticité par analogie avec les systemes optique physiques . La diffusion des énergies qui est en soi présente dans n'importe quel faisceau stocké pratique de particules provoquera donc une diffusion de la focalisation transversale et longitudinale, aussi bien que le contribution à de diverses instabilités de faisceau de particules. Les aimants de Sextupole de (et les aimants évolués) sont utilisés pour corriger pour ce phénomène, mais provoquent alternativement le mouvement non linéaire du qui est l'un des problèmes principaux se posant à des concepteurs des anneaux de stockage.
Vide
Car les groupes voyageront beaucoup de milliers de kilomètres (considérant qu'ils se déplaceront à près de la vitesse de la lumière pendant beaucoup d'heures), n'importe quel gaz résiduel dans la pipe de faisceau aura comme conséquence beaucoup, beaucoup de collisions. Ceci aura l'effet d'augmenter la taille du groupe, et d'augmenter la diffusion d'énergie. Par conséquent, un meilleur vide rapporte une meilleure dynamique de faisceau. En outre, le grand-angle simple dispersant des événements du gaz résiduel, ou d'autres particules dans le Touschek de groupe dispersant , peut éjecter des particules assez loin qu'elles sont perdues sur les murs du navire de vide d'accélérateur. Cette perte progressive de particules s'appelle vie de faisceau, et signifie que des anneaux de stockage doivent être périodiquement injectés avec un nouveau complément des particules.
Injection et synchronisation de particules
L'injection des particules dans un anneau de stockage peut être accomplie d'un certain nombre de manières, selon au moment l'application de l'anneau de stockage. La méthode la plus simple emploie un ou plusieurs a palpité guidant des aimants de dipöle (aimants de pulseur d'injection de ) pour orienter un train entrant des particules sur le chemin de faisceau stocké ; les aimants de pulseur sont arrêtés avant que le train stocké revienne au point d'injection, ainsi ayant pour résultat un faisceau stocké. Cette méthode s'appelle parfois simple-tournent l'injection.
L'injection multitours permet l'accumulation de beaucoup de trains entrants des particules, par exemple si un grand courant stocké est exigé. Pour des particules telles que des protons où il n'y a aucun faisceau significatif atténuant, chaque impulsion injectée est placée sur un point particulier dans le faisceau stocké transversal ou l'espace de phase longitudinal , faisant attention pour ne pas éjecter les trains précédent-injectés en employant un arrangement soigneux de débattement de faisceau et des oscillations logiques dans le faisceau stocké. S'il y a faisceau significatif atténuant, par exemple le rayonnement de atténuant des électrons dus au rayonnement de synchrotron , alors à une impulsion injectée peut être placé sur le bord de l'espace de phase et a puis laissé à l'humidité dans l'espace de phase transversal dans le faisceau stocké avant d'injecter une autre impulsion. Les temps de atténuation typiques du rayonnement de synchrotron sont des dizaines de millisecondes, permettant à beaucoup d'impulsions par seconde d'être accumulées.
Si l'extraction des particules est exigée (par exemple dans une chaîne des accélérateurs), alors simple-tourner l'extraction peut être exécuté de façon analogue avec l'injection. L'extraction résonnante peut également être utilisée.
Voir également
physique d'accélérateur
Ligne (pipe de faisceau de de faisceau)
Cyclotron
Aimant (aimant de recourbement) de dipöle de
Électromagnétisme
Accélérateur de particules
Faisceau de particules de
Physique de particules de
Liste de des particules
Liste de des équipements de rayonnement de synchrotron
Aimant quadripolaire (aimant de focalisation et aimant de correcteur)
article-moignon
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