Polarized Antiproton Beams - How? pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Chattopadhyay, S. (EDT)/ Buttimore, N. (EDT)/ Court, G. (EDT)/ Steffens, E. (EDT)

出品人:

页数:147

译者:

出版时间:2008-5

价格:$ 118.65

装帧:

isbn号码:9780735405271

丛书系列:

图书标签:

• Antiprotons
• Polarization
• Beams
• Particle Physics
• Accelerator Physics
• Plasma Physics
• Beam Dynamics
• High Energy Physics
• Experimental Physics
• Quantum Mechanics

聚焦：粒子加速器中的前沿技术与挑战 本书深入探讨了高能物理实验中一项至关重要的技术——高亮度、高极化粒子束流的产生、传输与维持。它侧重于描述当前和未来加速器设施（特别是那些致力于研究物质基本结构和对称性的设施）所面临的工程与物理难题，并详细介绍了为克服这些挑战所开发的创新解决方案和理论模型。 全书结构围绕着如何从初始源头精确控制粒子束的能量、强度和空间分布，并最终实现对特定量子特性的精确操控，如自旋或轨道角动量。 --- 第一部分：束流源与初始注入的物理学基础 本部分着重于为后续的加速和储存环节提供高质量的“原材料”——即高密度、高单能度的初始粒子束。 第一章：新型粒子源的设计与优化 本章首先审视了传统电子束和质子束源的局限性，随后详细介绍了为实现更高亮度而进行的新一代粒子源的研发进展。重点关注了表面等离子体离子源（SPS）和负离子源在提高产额（Yield）和降低束流发散度方面的最新进展。对如何通过优化电极几何形状、磁场约束以及等离子体激发机制来最大化提取效率进行了深入分析。特别探讨了在操作极端温度下维持高通量离子注入的材料科学挑战。 第二章：极化源技术的突破 讨论了在需要高极化度的应用中，如何从原子或分子层面制备和提取具有特定自旋方向的粒子束。详细阐述了斯特恩-盖拉赫（Stern-Gerlach）过程的现代应用，以及在原子束中利用激光或微波激发实现高效自旋选择的技术。书中还对比了电子与核自旋极化源的差异，并对如何将极化度维持在接近100%的挑战进行了数学建模。 第三章：低能束流的传输与预聚焦 在粒子被提取后，它们通常处于较低能量状态，必须在进入主加速器之前进行初步的束团整形。本章详细考察了四极透镜阵列（Quadrupole Lenses）和永磁/电磁偏转器在低能传输线中的应用。重点讨论了如何补偿由于空间电荷效应（Space Charge Effect）导致的束斑扩散，并介绍了束流包络（Beam Envelope）的稳定化技术。 --- 第二部分：加速器结构与能量提升的挑战 本部分将焦点从源头转移到加速环本身，探讨了如何安全、高效地将粒子加速至接近光速，同时最小化能量损失和束流退化。 第四章：射频腔（RF Cavity）的性能极限 高能加速的关键在于射频腔。本章深入分析了超导射频（SRF）技术在提高加速梯度和降低运行成本方面的革命性作用。详细介绍了铌（Niobium）材料的表面处理技术，以克服“场致击穿”（Field Emission）现象，从而实现更高的稳定工作电场。同时，讨论了高功率注入系统与腔体耦合的阻抗匹配问题，以及如何有效管理高功率射频系统的谐波模式。 第五章：束流稳定性与非线性动力学 粒子在环形加速器中运动时，会受到加速器磁铁的非线性场的影响。本章深入探讨了束流的横向和纵向稳定性。引入了李雅普诺夫指数（Lyapunov Exponent）来量化束流演化的混沌程度。重点分析了高阶磁场（如六极铁和八极铁）的精确校准在抑制特定共振（如山地效应Mountain Effect）中的关键作用。 第六章：束流诊断与反馈系统 精确的测量是实现稳定加速的前提。本章详细介绍了束流诊断工具的最新进展，包括束流位置监测器（BPM）的亚微米精度实现，以及如何利用电荷抽取束诊断（Beam Position Monitoring via Beam Charge）技术实时测量束流的横向分布。此外，还阐述了基于模型预测控制（MPC）的反馈系统如何用于主动抑制束流的不稳定振荡。 --- 第三部分：束流的最终塑形与应用 本部分关注束流如何被塑造成满足特定实验要求的最终形态，并讨论了其在尖端科研中的应用潜力。 第七章：束流聚焦与晶格设计 在抵达实验点之前，束流需要被精确聚焦到微米甚至亚微米量级。本章详述了强聚焦（Strong Focusing）原理在最终传输线（Transfer Lines）中的应用。详细介绍了最终聚焦磁铁（Final Focusing Magnets）的设计，尤其是如何利用更高阶的磁体组合（如克拉默对Cramer Pairs）来校正色散（Dispersion）和实现最小束斑尺寸。 第八章：束流寿命与环境控制 高亮度束流对真空环境的要求极为严苛。本章探讨了超高真空（UHV）技术在加速器环内部的应用，特别是如何通过溅射清洁（Sputtering Cleaning）和低温泵来有效清除残余气体分子，防止它们与高能束流发生碰撞产生二次粒子，从而延长束流的有效运行时间（Beam Lifetime）。 第九章：未来加速器概念与技术前瞻 本章展望了下一代加速器项目对束流控制提出的更高要求。讨论了等离子体波导加速（Plasma Wakefield Acceleration, PWFA）作为未来紧凑型高能加速器的潜力，以及在这种新介质中维持和诊断高密度束流的技术障碍。同时也探讨了如何利用深度学习算法来优化复杂的磁铁控制序列，以应对极端高功率下的动态变化。 全书旨在为高能物理、核物理以及同步辐射光源的研究人员和工程师提供一个关于如何构建、操作和维持下一代粒子束系统的全面技术参考。

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