Enfriamiento por ionización

En física de aceleradores , el enfriamiento por ionización es un proceso físico para reducir la emitancia de un haz de partículas cargadas ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} ("enfriamiento") al hacer pasar las partículas a través de algún material, reduciendo su momento al ionizar los electrones atómicos en dicho material. De esta forma, se reduce la emitancia normalizada del haz. Al volver a acelerar el haz, por ejemplo en una cavidad de radiofrecuencia, se puede restaurar el momento longitudinal sin reemplazar el momento transversal. Por lo tanto, la dispersión angular global y, en consecuencia, la emitancia geométrica del haz se reducirán.

El enfriamiento por ionización puede verse afectado por procesos físicos estocásticos. La dispersión de Coulomb múltiple de muones , así como la dispersión nuclear de protones e iones, pueden reducir el enfriamiento o incluso provocar un calentamiento neto transversal a la dirección del movimiento del haz. Además, la dispersión de energía puede causar calentamiento paralelo a la dirección del movimiento del haz.

enfriamiento de muones

Se prevé que el uso principal del enfriamiento por ionización sea el enfriamiento de haces de muones. Esto se debe a que el enfriamiento por ionización es la única técnica que funciona en la escala de tiempo de la vida del muón. Se han diseñado canales de enfriamiento por ionización para su uso en una fábrica de neutrinos y un colisionador de muones . El enfriamiento por ionización de muones se ha demostrado por primera vez mediante el experimento internacional de enfriamiento por ionización de muones (MICE), que sirvió como prueba de concepto. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Se han ideado otros experimentos de enfriamiento por ionización de muones PoP.

Otras partículas

También se ha propuesto el enfriamiento por ionización para su uso en haces de iones de baja energía y haces de protones.

Enfriamiento longitudinal

La técnica puede adaptarse para proporcionar enfriamiento tanto longitudinal como transversal utilizando un imán dipolar como prisma dispersivo para dividir las partículas según su energía, y luego haciendo pasar el haz resultante, con forma de arco iris, a través de una cuña cónica de material refrigerante. De esta manera, las partículas más rápidas se enfrían más y las más lentas menos. Una forma sencilla es llenar el propio dipolo con material refrigerante, de modo que las partículas más energéticas que siguen una órbita más amplia se enfríen más.

Véase también

Refrigeración por haz de partículas

Referencias

↑ GI Budker, en: Actas de la 15.ª Conferencia Internacional sobre Física de Altas Energías, Kiev, 1970
↑ AN Skrinsky, Intersección de anillos de almacenamiento en Novosibirsk, en: Actas del Seminario de Morges, 1971 Informe CERN/D.PH II/YGC/mng
↑ https://micewww.pp.rl.ac.uk/projects/mice/wiki/For_the_public
↑ Bogomilov, M.; Tsenov, R.; Vankova-Kirilova, G.; Canción, YP; Tang, JY; Li, ZH; Bertoni, R.; Bonesini, M.; Chignoli, F.; Mazza, R.; Palladino, V.; de Bari, A.; Orestano, D.; Tortora, L.; Kuno, Y.; Sakamoto, H.; Sato, A.; Ishimoto, S.; Chung, M.; Cantado, CK; Filthaut, F.; Jokovic, D.; Maletic, D.; Savic, M.; Jovancevic, N.; Nikolov, J.; Vretenar, M.; Ramberger, S.; Asfandiyarov, R.; Blondel, A.; Drielsma, F.; Karadzhov, Y.; Boyd, S.; Greis, JR; Señor, T.; Pidcott, C.; Taylor, I.; Charnley, G.; Collomb, N.; Dumbell, K.; Gallagher, A.; Grant, A.; Griffiths, S.; Hartnett, T.; Martlew, B.; Moss, A.; Muir, A.; Mullacrane, I.; Oates, A.; Owens, P.; Stokes, G.; Warburton, P.; White, C.; Adams, D.; Bayliss, V.; Boehm, J.; Bradshaw, TW; Brown, C.; Courthold, M.; Govans, J.; Hills, M.; Lagrange, J.-B.; Macwaters, C.; Nichols, A.; Preece, R.; Ricciardi, S.; Rogers, C.; Stanley, T.; Tarrant, J.; Tucker, M.; Watson, S.; Wilson, A.; Bayes, R.; Nugent, JC; Soler, FJP; Chatzitheodoridis, GT; Dick, AJ; Ronald, K.; Whyte, CG; Joven, AR; Gamet, R.; Cooke, P.; Blackmore, VJ; Colling, D.; Dobbs, A.; Dornán, P.; Franchini, P.; cazar, C.; Jurj, PB; Kurup, A.; Largo, K.; Martyniak, J.; Middleton, S.; Pasternak, J.; Uchida, MA; Cobb, JH; Stand, CN; Hodgson, P.; Langlands, J.; Overton, E.; Pec, V.; Smith, PJ; Wilbur, S.; Ellis, M.; Jardinero, RBS; Kyberd, P.; Nebrensky, JJ; DeMello, A.; Gourlay, S.; Lambert, A.; Li, D.; Luo, T.; Prestemon, S.; Virostek, S.; Palmer, M.; Witte, H.; Adey, D.; Bross, AD; Bowring, D.; Liu, A.; Neuffer, D.; Popovic, M.; Rubinov, P.; Freemire, B.; Hanlet, P.; Kaplan, DM; Mohayai, TA; Rajaram, D.; Snopok, P.; Torun, Y.; Cremaldi, LM; Sanders, DA; Summers, DJ; Coney, LR; Hanson, GG; Heidt, C. (febrero de 2020). "Demostración de enfriamiento mediante el experimento de enfriamiento por ionización de muones" . Nature . 578 (7793): 53– 59. Bibcode : 2020Natur.578...53M . doi : 10.1038/ s41586-020-1958-9 . PMC 7039811. PMID 32025014 .
↑ Ryne, Robert D. (febrero de 2020). " Los colisionadores de muones están un paso más cerca" . Nature . 578 (7793): 44– 45. Bibcode : 2020Natur.578...44R . doi : 10.1038/d41586-020-00212-3 . PMID 32025006. S2CID 211038886 .

[1] GI Budker, en: Actas de la 15.ª Conferencia Internacional sobre Física de Altas Energías, Kiev, 1970

[2] AN Skrinsky, Intersección de anillos de almacenamiento en Novosibirsk, en: Actas del Seminario de Morges, 1971 Informe CERN/D.PH II/YGC/mng

[3] ttps://micewww.pp.rl.ac.uk/projects/mice/wiki/For_the_public

[4] Bogomilov, M.; Tsenov, R.; Vankova-Kirilova, G.; Canción, YP; Tang, JY; Li, ZH; Bertoni, R.; Bonesini, M.; Chignoli, F.; Mazza, R.; Palladino, V.; de Bari, A.; Orestano, D.; Tortora, L.; Kuno, Y.; Sakamoto, H.; Sato, A.; Ishimoto, S.; Chung, M.; Cantado, CK; Filthaut, F.; Jokovic, D.; Maletic, D.; Savic, M.; Jovancevic, N.; Nikolov, J.; Vretenar, M.; Ramberger, S.; Asfandiyarov, R.; Blondel, A.; Drielsma, F.; Karadzhov, Y.; Boyd, S.; Greis, JR; Señor, T.; Pidcott, C.; Taylor, I.; Charnley, G.; Collomb, N.; Dumbell, K.; Gallagher, A.; Grant, A.; Griffiths, S.; Hartnett, T.; Martlew, B.; Moss, A.; Muir, A.; Mullacrane, I.; Oates, A.; Owens, P.; Stokes, G.; Warburton, P.; White, C.; Adams, D.; Bayliss, V.; Boehm, J.; Bradshaw, TW; Brown, C.; Courthold, M.; Govans, J.; Hills, M.; Lagrange, J.-B.; Macwaters, C.; Nichols, A.; Preece, R.; Ricciardi, S.; Rogers, C.; Stanley, T.; Tarrant, J.; Tucker, M.; Watson, S.; Wilson, A.; Bayes, R.; Nugent, JC; Soler, FJP; Chatzitheodoridis, GT; Dick, AJ; Ronald, K.; Whyte, CG; Joven, AR; Gamet, R.; Cooke, P.; Blackmore, VJ; Colling, D.; Dobbs, A.; Dornán, P.; Franchini, P.; cazar, C.; Jurj, PB; Kurup, A.; Largo, K.; Martyniak, J.; Middleton, S.; Pasternak, J.; Uchida, MA; Cobb, JH; Stand, CN; Hodgson, P.; Langlands, J.; Overton, E.; Pec, V.; Smith, PJ; Wilbur, S.; Ellis, M.; Jardinero, RBS; Kyberd, P.; Nebrensky, JJ; DeMello, A.; Gourlay, S.; Lambert, A.; Li, D.; Luo, T.; Prestemon, S.; Virostek, S.; Palmer, M.; Witte, H.; Adey, D.; Bross, AD; Bowring, D.; Liu, A.; Neuffer, D.; Popovic, M.; Rubinov, P.; Freemire, B.; Hanlet, P.; Kaplan, DM; Mohayai, TA; Rajaram, D.; Snopok, P.; Torun, Y.; Cremaldi, LM; Sanders, DA; Summers, DJ; Coney, LR; Hanson, GG; Heidt, C. (febrero de 2020). "Demostración de enfriamiento mediante el experimento de enfriamiento por ionización de muones" . Nature . 578 (7793): 53– 59. Bibcode : 2020Natur.578...53M . doi : 10.1038/ s41586-020-1958-9 . PMC 7039811. PMID 32025014 .

[5] Ryne, Robert D. (febrero de 2020). " Los colisionadores de muones están un paso más cerca" . Nature . 578 (7793): 44– 45. Bibcode : 2020Natur.578...44R . doi : 10.1038/d41586-020-00212-3 . PMID 32025006. S2CID 211038886 .

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