Проведено первое шестимерное измерение пучка в ускорителе частиц
Первое полное описание характеристик пучка ускорителя в шести измерениях поможет в понимании и работе уже функционирующих запланированных ускорителей по всему миру.
Команда исследователей под руководством Университета Теннесси в Ноксвилле провела измерение в испытательном помещении Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) при помощи копии линейного ускорителя Spallation Neutron Source (SNS). Детали исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
«Наша цель — понять физику пучка, чтобы улучшить работу ускорителей, — говорит Сара Кузино, руководитель группы Research Accelerator Division в ORNL и профессор кафедры в Университете Теннесси. — Это частично связано с возможностью полностью охарактеризовать или измерить пучок в шестимерном пространстве. Ничего подобного до этого момента не было».
Шестимерное пространство похоже на трехмерное, но у него есть еще три дополнительные координаты на осях X, Y и Z для отслеживания движения или скорости.
«Мы тут же увидели, что в шестимерном пространстве пучок обладает сложной структурой, которую невозможно увидеть в пространстве менее чем с пятью измерениями: множество сложных слоев, которые невозможно распутать, — рассказывает Кузино. — Измерение также показало, что структура пучка напрямую связана с его интенсивностью и усложняется при ее росте».
Предыдущие попытки полностью охарактеризовать пучок в ускорителе стали жертвами «проклятия размерности», когда расчеты в более низких измерениях невообразимо сложные в более высоких измерениях. Ученые пытались обойти проблему, добавив три двухмерные координаты, чтобы создать квазишестимерное изображение. Команда отмечает, что этого подхода недостаточно для измерения изначальных условий пучка при вхождении в ускоритель, которые определяют его дальнейшее поведение в устройстве.
Чтобы повысить выходную мощность SNS, физики из ORNL использовали испытательное помещение для ввода в эксплуатацию нового радиочастотного квадруполя — первого ускорительного элемента, расположенного в передней части линейного ускорителя. После установки инфраструктуры, полученный от Национального научного фонда США, грант позволил оборудовать испытательное помещение современным оборудованием для шестимерных измерений. Проведение расчетов в шестимерном пространстве в ускорителе было ограничено, поскольку для этого требовалось несколько дней непрерывной работы оборудования.
«Так как у нас есть копия передней сборки линейного ускорителя в испытательном помещении, нам не нужно беспокоиться о том, что мы прервем чьи-то эксперименты на SNS. Это предоставляет нам свободный доступ к проведению таких трудоемких расчетов, которого у нас бы не было на других объектах», — объясняет ведущий автор Брэндон Кэйти, аспирант Университета Теннесси.
Главная цель исследователей — смоделировать весь пучок, включая уменьшение так называемого гало пучка: когда частицы перемещаются к внешним областям пучка и теряются. Они утверждают, что главная сложность сейчас — найти программное обеспечение, способное анализировать около пяти миллионов точек данных, сгенерированных в течение 35 часов работы с шестимерными расчетами.
«Когда мы 15 лет назад предложили провести шестимерные измерения, проблема, связанная с «проклятием» размерности, казалась непреодолимой, — говорит физик ORNL и соавтор исследования Александр Александров. — Теперь, когда у нас все получилось, мы уверены, что сможем улучшить систему для проведения быстрых измерений более высокого разрешения, добавив практически вездесущую технику к арсеналу физиков, работающих с ускорителями частиц по всему миру».
«Это исследование жизненно важно для нашего понимания, если мы собираемся строить ускорители, способные достигать сотни мегаватт, — говорит Кузино. — Мы изучим это на протяжении следующих десяти лет, а SNS подходит для этого больше, чем любое другое место в мире».
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии