Електронне охолодження

Електронне охолодження — метод охолодження пучків важких заряджених частинок у прискорювачах. Метод, запропонований Г. І. Будкером 1966 року[1], вперше продемонстровано при охолодженні протонів у кільці НАП-М в ІЯФ СВАН СРСР, у Новосибірську, 1974 року.

Цикл робіт «Метод електронного охолодження пучків важких заряджених частинок» відзначено Державною премією 2001 року (В. В. Пархомчук^[ru], Д. В. Пьостриков, Р. А. Салімов, О. М. Сокирянський, Б. Н. Сухина, М. С. Диканський, І. М. Мєшков^[ru], Г. І. Будкер (посмертно)).

Принцип дії

На відміну від легких електронів високих енергій, для яких синхротронне випромінювання автоматично забезпечує радіаційне загасання поперечних коливань у накопичувальному кільці, важкі частинки практично не випромінюють. Ідея електронного охолодження полягає в тому, щоб на деякій ділянці поєднати пучок «гарячих» іонів з інтенсивним пучком дуже «холодних» електронів, які прямують з такою ж поздовжньою швидкістю. Відбувається обмін температур, після чого розігрітий електронний пучок відводиться в колектор, а іонний пучок взаємодіє на наступному оберті з новим холодним пучком електронів.

Установка електронного охолодження на накопичувачі важких іонів LEIR, ЦЕРН. Побудовано в ІЯФ СО РАН, Росія.

Електронне охолодження на накопичувачі вторинних пучків іонів ESR, в GSI, Німеччина.

Застосування

Нині установки електронного охолодження встановлено на низці накопичувачів іонів[2][3]:

Накопичувач	Центр, місто, країна	Роки роботи	Охолоджувані частинки	Енергія електронів, МеВ	Струм електронного пучка	Примітки
НАП-М	ІЯФ, Новосибірськ, Росія	1974-1984	протони	..	..	..
ICE	ЦЕРН	1979-1980	протони	..	..	..
Test Ring	Фермілаб, США	1979-1980	протони	..	..	..
МОСОЛ	ІЯФ, Новосибірськ, Росія	1986-1988	протони	..	..	..
LEAR	ЦЕРН	1987-1996	антипротони	..	..	..
IUCF cooler	Індіана, США	1988-2002	..	..	..	..
TSR	MPI, Гейдельберг, Німеччина	1988-2012	..	..	..	..
TARN-II	Токійський університет, Японія	1989-2002	..	..	..	..
CELSIUS	Уппсальський університет, Швеція	1989-2005	..	..	..	..
ESR	GSI, Дармштадт, Німеччина	від 1990	рідкісні іони	..	..	..
ASTRID	Орхуський університет, Данія	1992-2005	..	..	..	..
CRYRING	Стокгольмський університет, Швеція	1992-2009	..	..	..	..
COSY	Юліх, Німеччина	1993-?	..	..	..	..
SIS18	GSI, Дармштадт, Німеччина	від 1998	важкі іони	..	..	..
AD	ЦЕРН	від 1998	антипротони	..	..	..
HIMAC	Тіба, Японія	від 2000	іони C^12+	..	..	..
TSR	MPI, Гайдельберг, Німеччина	від 2004	..	..	..	..
LEIR	ЦЕРН	від 2005	іони Pb^82+	..	..	..
Recycler	Фермілаб, США	2005-?	антипротони	..	..	..
S-LSR	Кіото, Японія	від 2005	..	..	..	..
CSRm	IMP, Ланьчжоу, Китай	від 2005	..	..	..	..
CSRe	IMP, Ланьчжоу, Китай	від 2008	..	..	..	..
COSY	Юліх, Німеччина	від 2013	..	..	..	..
ELENA	ЦЕРН	від 2018	антипротони	..	..	..

• NICA і його бустер, ОІЯД, Дубна, Росія — будується
• HESR, у FAIR, Дармштадт, Німеччина — будується

Див. також

• Стохастичне охолодження
• Іонізаційне охолодження
• Радіаційне загасання

Примітки

1. Электронное охлаждение и новые возможности в физике элементарных частиц [Архівовано 19 липня 2018 у Wayback Machine.], Г. И. Будкер, А. Н. Скринский, УФН, т.124, вып.4, сс.561-595.
2. Brief History and Present Status of Cooling Methods in Experimental Physics [Архівовано 28 жовтня 2018 у Wayback Machine.], I.Meshkov^[ru], Beam Dynamics Newsletter no.64, p.12.
3. Beam Cooling Status and Perspectives [Архівовано 25 листопада 2017 у Wayback Machine.], M.Steck, talk at COOL15 conference.

Література

• История создания электронного охлаждения [Архівовано 2 вересня 2021 у Wayback Machine.], В. В. Пархомчук, «Наука из первых рук», т. 46, № 4, 08.11.2012.
• An effective method of damping particle oscillations in proton and antiproton storage rings [Архівовано 4 березня 2016 у Wayback Machine.], G.I. Budker, Soviet Atomic Energy. 22 (5): 438—440.