Коллективные эффекты

Коллективные эффекты — в физике ускорителей, совокупность разнообразных явлений, зависящих от интенсивности пучка заряженных частиц, и влияющих на его динамику в ускорителях. В пучке малой интенсивности частицы не взаимодействуют друг с другом и не влияют на окружение, таким образом, движение частиц полностью определяется внешними электромагнитными полями элементов ускорителя. В интенсивном сгустке поле, создаваемое ансамблем заряженных частиц, влияет на динамику отдельной частицы как непосредственно, так и с помощью полей, наводимых на элементах ускорителя. Именно коллективные эффекты, как правило, ограничивают интенсивность пучка в ускорителях.

Коллективные эффекты могут быть как некогерентными (влияют индивидуально на движение каждой частицы) так и когерентными (заставляют двигаться весь пучок или сгусток синфазно).

Типы коллективных эффектов

Обычно под коллективными эффектами подразумевают:

  • Пространственный заряд — собственное поле всех частиц пучка, без учёта окружения. Этот эффект приводит к дефокусировке частиц пучка, появлению разброса частот собственных колебаний.
  • Наведённые поля (wakefields) и импедансы — электрические и магнитные поля, создаваемые зарядами и токами изображения в проводящих элементах вакуумной и ускоряющей системы, а также их представление в частотном отображении. Эффекты, связанные с наведёнными полями, чрезвычайно разнообразны и порождают множество типов неустойчивостей: неустойчивость отрицательной массы, робинсоновская неустойчивость, BBU (beam break-up), head-tail эффект и прочие.

В более широком смысле в коллективные эффекты включают[1]:

  • Электронные облака, накопление ионов — накопление заряженных частиц на магнитной дорожке циклических ускорителей, вследствие выбивания из стенок вакуумной камеры под действием синхротронного излучения, или ионизации атомов остаточного газа.
  • Эффекты встречи — в коллайдерах взаимодействие с электромагнитным полем встречного пучка.

Подавление коллективных неустойчивостей

Для борьбы с коллективными неустойчивостями используют различные методы, в зависимости от конкретного типа. Это могут быть пассивные методы, например, специальные покрытия вакуумной камеры для снижения коэффициента вторичной эмиссии, либо активные системы обратной связи.

Примечания
  1. Review of Collective Effects, J.Holmes, S.Henderson, Y.Zhang, USPAS, 2009.

Литература
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.