Проведено первое шестимерное измерение пучка в ускорителе частиц — Naked Science
7 минут
Редакция
1

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.

utornlteamma1
©Wikipedia

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.

 

Частичный проекционный график распределения энергии w против горизонтального импульса x′Oak Ridge National Laboratory

 

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».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
4 часа назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

6 часов назад
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

4 часа назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

Позавчера, 09:30
9 минут
РНФ

Лечение онкологических заболеваний стандартным методом химиотерапии не только уничтожает злокачественные клетки, но и повреждает здоровые. Для решения проблемы российские ученые разработали химически «сшитые» вещества, способные избирательно накапливаться в «энергетических станциях» раковых клеток — митохондриях. Липофильный катион транспортирует вещество в клетки, а функционально активный компонент, бетулиновая кислота, провоцирует их гибель. Предполагается, что препарат будет воздействовать только на злокачественные клетки, что в будущем дает возможность лечения онкологии без тяжелых побочных эффектов.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Полный бред и некомпетентность в данном вопросе, только изучение параметров в 9-ти, или, в перспективе, в 12-ти мерном пространстве возможно получение результатов, понятных читателям этого ресурса.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: