Физики обнаружили фиксированные линии в протонном суперсинхротроне

Для этого они возбуждали поперечные колебания пучка при помощи мощных магнитов

Физики из Германии и Швейцарии обнаружили фиксированные линии в протонном суперсинхротроне, индуцированные нелинейными резонансами. Для этого они возбуждали поперечные колебания пучка при помощи мощных магнитов и измеряли положение частиц в пучке синхротрона в различных точках вдоль ускорителя. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Эта новость появилась на N + 1 при поддержке ежегодной Национальной премии в области будущих технологий «Вызов». В 2023 году ее присудили за ионный квантовый процессор, магниты из высокотемпературного сверхпроводника, вычислительные устройства на основе поляритонов и оптический транзистор, а также открытия, позволившие создать новые подходы для лечения заболеваний мозга

Описание поведения систем с линейными возвращающими силами и нелинейными возмущениями — одна из важных задач в физике. Когда собственная частота системы совпадает с частотой воздействующей силы, возникает явление резонанса. В ускорительной физике важно понимание условий резонанса и нелинейной динамики системы, чтобы не допускать потерь частиц из пучка. О том, с какими еще проблемами ученые сталкиваются при проектировании ускорителей, читайте в нашем материале «Стойкий оловянный магнит».

Физики Ханнес Бартосик (H. Bartosik), Джулиано Франкетти (G. Franchetti) и Франк Шмидт (F. Schmidt) из ЦЕРН и ряда других институтов использовали набор кикер-магнитов и вызывали поперечные колебания протонного пучка в протонном суперсинхротроне, расположенном в ЦЕРН. Ученые изучали, как на колебания влияет резонанс третьего порядка, возбуждаемый несколькими мощными секступолями. Для этого они измеряли положение пучка при каждом обороте в различных точках вдоль ускорителя, используя мониторы слежения за положением пучка.

В результате ученые построили поверхность сечения Пуанкаре, которая содержит основные особенности динамики периодической системы. В случае резонанса любая частица, проходящая через сечение Пуанкаре, оказывается заключена на кривой в четырехмерном фазовом пространстве. Такую кривую ученые назвали фиксированной линией (fixed line). Измерения ученых совпали с компьютерным моделированием. По словам физиков, это позволит предсказать топологию и положение фиксированных линий для будущих ускорителей.

Авторы отмечают, что исследование поможет уменьшить потери частиц из пучков и как следствие повысить их интенсивность и яркость, при этом снизив издержки при проектировании будущих ускорительных комплексов. Возможно, это ускорит в будущем выход ускорителей на рекордные мощности.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
«Незападная история науки: Открытия, о которых мы не знали»

Как японский ученый описал структуру атома

Мнение редакции может не совпадать с мнением автора