В суперпротонном синхротроне физики наконец-то измерили и количественно определили невидимую структуру, которая может изменять направление движения частиц и создавать проблемы для исследований частиц.
Она описывается как происходящая в фазовом пространстве, которое может представлять собой одно или несколько состояний движущейся системы. Поскольку для представления структуры требуется четыре состояния, исследователи рассматривают ее как четырехмерную.
Эта структура является результатом явления, известного как резонанс, и возможность ее количественного определения и измерения делает нас на шаг ближе к решению универсальной проблемы, связанной с магнитными ускорителями частиц.
При таких резонансах частицы не следуют точно по заданному пути, а разлетаются и теряются. Это приводит к деградации пучка и затрудняет достижение требуемых параметров пучка».
— Джулиано Франчетти, физик из GSI в Германии.
Резонанс возникает, когда две системы взаимодействуют и синхронизируются. Это может быть резонанс, возникающий между планетарными орбитами при их гравитационном взаимодействии во время путешествия вокруг звезды, или вилка, которая начинает симпатически звенеть, когда звуковые волны от другой вилки попадают на ее зубцы.
В ускорителях частиц используются мощные магниты, генерирующие электромагнитные поля для направления и ускорения пучков частиц туда, куда хотят направить их физики. Из-за несовершенства магнитов в ускорителе могут возникать резонансы, создающие магнитную структуру, которая взаимодействует с частицами проблематичным образом.
В физике ускорителей мышление часто строится только в одной плоскости. Однако для того, чтобы определить резонанс, необходимо измерить пучок частиц как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.
— Джулиано Франкетти
Эта информация позволила Франкетти вместе с физиками Ханнесом Бартосиком и Франком Шмидтом из ЦЕРН наконец измерить магнитную аномалию.
Используя мониторы положения пучка на суперпротонном синхротроне, они измерили положение частиц примерно для 3000 пучков. Тщательно измерив, где частицы были сосредоточены, а где смещены в одну сторону, они смогли создать карту резонанса, преследующего ускоритель.
Особенность нашей недавней находки в том, что она показывает, как отдельные частицы ведут себя в связанном резонансе. Мы можем продемонстрировать, что экспериментальные результаты согласуются с тем, что было предсказано на основе теории и моделирования».
— Ханнес Бартосик, физик из ЦЕРН
Следующий шаг — разработка теории, описывающей поведение отдельных частиц в присутствии резонанса ускорителя. Это, по словам исследователей, в конечном итоге даст им новый способ смягчения деградации пучка и достижения высокой точности пучка, необходимой для текущих и будущих экспериментов по ускорению частиц.
Нет комментариев