Электронное охлаждение

Электронный охладитель (слева) в LEIR / CERN. Источник и накопитель электронов установлены в верхних металлических цилиндрах.

Электронное охлаждение - это метод уменьшения эмиттанса (размер, расходимость и разброс по энергии) пучок заряженных частиц без удаления частиц из пучка. Поскольку количество частиц остается неизменным, а пространственные координаты и их производные (углы) уменьшаются, это означает, что фазовое пространство, занятое сохраненными частицами, сжимается. Это эквивалентно снижению температуры луча. См. Также стохастическое охлаждение.

. Метод был изобретен Гершем Будкером в ИЯФ, Новосибирск, в 1966 году с целью увеличения светимости адрона коллайдеры. Впервые он был испытан в 1974 г. с протонами 68 МэВ на накопительном кольце НАП-М в ИЯФ.

Он используется на обоих действующих ионных коллайдерах: релятивистском коллайдере тяжелых ионов и в кольце ионов низкой энергии в ЦЕРНе.

По сути, электронное охлаждение работает следующим образом:

• Создается пучок плотных квазимоноэнергетических электронов и объединяется с ионным пучком для охлаждения.
• Скорость электронов приравнивается к средней скорости ионов.
• Ионы испытывают кулоновское рассеяние в электронном «газе» и обмениваются импульсом с электронами. Термодинамическое равновесие достигается, когда частицы имеют одинаковый импульс, что требует, чтобы гораздо более легкие электроны имели гораздо более высокие скорости. Таким образом, тепловая энергия передается от ионов к электронам.
• Электронный луч, наконец, отклоняется от ионного луча.

• Стохастическое охлаждение