- Новая схема генерации пучка отрицательных мюонов с помощью MuCF(arXiv)
Автор:Ёсихару Мори
Выдержка: Отрицательные мюоны образуются при распаде отрицательных пионов. Масса 105,6 МэВ, примерно в 200 раз больше, чем у электрона. Время жизни составляет 2,2 мкс. Одной из их важных характеристик является то, что отрицательные мюоны создают мюонные атомы. Поскольку масса мюона в 200 раз больше массы электрона, расстояние от ядра в 200 раз меньше, а энергия связи отрицательного мюона в мюонном атоме в 200 раз больше.
Когда отрицательные мюоны захватываются атомами, генерируется высокоэнергетическое рентгеновское излучение, когда они приходят в стабильное состояние, называемое мюонным К-рентгеновским излучением. В атомах с атомным номером Z 20 и более отрицательный мюон захватывается ядром. Захваченное ядро трансмутируется в другое ядро/изотоп путем β-распада и испускания нейтронов. Используя это, ожидается ядерная трансмутация за счет сокращения срока службы долгоживущих ядерных отходов.
Катализируемый мюонами ядерный синтез с отрицательными мюонами также является интересным приложением. Когда отрицательный мюон захватывается молекулой DT, расстояние между ядрами DT приближается к 1/200, вызывая реакцию ядерного синтеза. После реакции ядерного синтеза отрицательный мюон снова захватывается другой молекулой DT, вызывая повторные реакции ядерного синтеза. Это продолжается в течение всего времени жизни отрицательного мюона, теоретически достаточного времени почти для 1000 раз. На самом деле количество реакций ограничено примерно 150-ю, потому что мюон может быть адсорбирован ядром гелия, образующимся в результате реакции ядерного синтеза.
В физике частиц высоких энергий мюонный коллайдер (MuC) обсуждался как будущий лептонный коллайдер высоких энергий [1]. Текущий глобальный стандартный сценарий MuC основан на охлаждении пучка с ионизацией для достижения светимости встречных пучков, необходимой для целей физики. Уменьшение эмиттанса на первом этапе охлаждения пучка в этом сценарии составляет около 1/100, а ожидаемый нормированный эмиттанс как для поперечного, так и для продольного направлений составляет около 1,5 мкм.
В случае положительных мюонов можно получить пучки с низким эмиттансом и высокой яркостью методом, отличным от ионизационного охлаждения. Есть несколько идей для получения ярких положительных пучков мюонов, и некоторые из них находятся в стадии разработки. Одна из них представляет собой схему отделения положительных мюонов от «мюония» методом лазерной ионизации и выделения его в виде пучка положительных мюонов. Мюоний — это частица, в которой положительный мюон захватывает электрон, как атом водорода. Это находится в стадии разработки в KEK-JPARC. [2] Другой метод — это метод охлаждения трением, который в настоящее время разрабатывается в PSI. [3] Принцип заключается в том, что положительные мюоны замедляются в низкотемпературном гелиевом газе примерно до 0,2 МэВ/c за счет столкновений (трения) с низкотемпературной стенкой и низкотемпературным газом. При энергиях ниже 0,2 МэВ/с положительные мюоны захватывают электроны и становятся мюонием. Следовательно, их энергия должна охлаждаться примерно до энергии, при которой происходит электронный обмен. В этой схеме возможен пучок постоянного тока.
К сожалению, для отрицательных мюонов не было предложено практической схемы, которую можно было бы применить к мюонному коллайдеру. Схема фрикционного охлаждения не может быть применена к отрицательным мюонам. Когда π- попадает в материал, он поглощается, и его распад до μ- сильно подавляется. Другая трудность заключается в том, что отрицательные мюоны легко захватываются атомами при низкой энергии и становятся мюонными атомами. Их высокая энергия диссоциации (энергия ионизации) затрудняет их повторную диссоциацию и формирование в виде пучка.
2. Генерация фемтосекундных тераваттных импульсов жесткого рентгеновского излучения с усилением чирпированных импульсов на лазере на свободных электронах (arXiv)
Автор: Хаоюань Ли, Джеймс Макартур, Шон Литтлтон, Майк Данн, Чжижун Хуан, Дилин Чжу.
Аннотация: Достижения лазеров высокой интенсивности открыли область физики сильного поля и привели к широкому спектру технологических приложений. Последние разработки рентгеновских лазерных источников и оптики позволяют получать чрезвычайно высокую интенсивность и яркость на длинах волн рентгеновского излучения. В этой статье мы представляем конструкцию системы, которая реализует усиление чирпированных импульсов для жестких рентгеновских лазеров на свободных электронах. Численное моделирование с реалистичными экспериментальными параметрами показывает, что импульсы одиночного фемтосекундного жесткого рентгеновского излучения с почти пределом преобразования с пиковой мощностью, превышающей 1 ТВт, и яркостью, превышающей 4 × 1035 с–1 мм–2 мрад–20,1% полосы пропускания–1, могут стабильно генерироваться. . Реализация таких свойств пучка необходима для систематического и количественного понимания явлений физики сильного рентгеновского излучения и нелинейной рентгеновской оптики.
3. Характеристика пучка с помощью эмиссионной спектроскопии на испытательном стенде ELISE (arXiv)
Автор:М. Барбизан, Ф. Бономо, У. Фантц, Д. Вюндерлих
Выдержка:На испытательном стенде ELISE в IPP Garching находится высокочастотный источник ионов H-/D- и система ускорения. Его цель - продемонстрировать характеристики, предусмотренные для системы ИТЭР NBI, с точки зрения плотности извлеченного тока (H / D), доли совместно извлеченных электронов и длительности импульса. Размер области извлечения ELISE вдвое меньше, чем предусмотрено для ITER NBI. В этой статье представлено подробное исследование расходимости и однородности пучка ELISE. В частности, можно было описать пучок как сумму двух составляющих с очень разной расходимостью: около 2° против 5°÷7°. В качестве тестов были измерены свойства пучка в зависимости от двух параметров источника. Первый - это ток, протекающий через сетку, обращенную к плазме, Плазменную сетку, для создания поля магнитного фильтра. Второй — это ток смещения, протекающий между плазменной сеткой и стенками источника. И поле фильтра, и ток смещения влияют на долю совместно выведенных электронов, а также на свойства плазмы непосредственно перед системой вывода и свойства пучка.
Расходимость и однородность луча измерялись с помощью диагностики с помощью лучевой эмиссионной спектроскопии (BES); подробный анализ необработанных спектров, собранных BES, привел к описанию пучка с двумя компонентами разной расходимости. Эта концепция была поддержана информацией, полученной с помощью тепловизора диагностического калориметра. Дальнейшее подтверждение предложенной модели луча было найдено в поведении токов, протекающих в системе ускорения и компонентах луча; эти токи задаются наиболее расходящимися (заряженными) частицами пучка.
