Проведено первое шестимерное измерение пучка в ускорителе частиц — Naked ScienceNaked Science
11.08.2018, 16:45
7 минут
Naked Science
23

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

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».

Сегодня, 15:32
3 минуты
Сергей Васильев

Используя снимки 200 тысяч далеких объектов, астрономы оценили воздействие слияний галактик на звездообразование.

18 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Перуанский богомол представляет собой первый известный пример насекомых этого семейства, который явно подражает осам.

Вчера, 16:51
4 минуты
Мария Азарова

Пассажирский самолет впервые в истории пролетел более 19 часов без пересадок.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

17 октября
4 минуты
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, вместо космического аппарата «Космос-2535» на орбите сейчас находятся пять объектов.

16 октября
3 минуты
Никита Шевцов

Биологи обнаружили вирус, который не может самостоятельно заражать клетки. Предполагается, что он пользуется помощью других вирусов.

16 октября
2 минуты
Илья Ведмеденко

Ученые сравнили состояние мозга женщин, имеющих детей, и тех, у кого их никогда не было. Выводы оказались более чем интересны.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
Ігор Гайдучок
6 месяц назад
-
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.