Методы спин-обменной поляризации протонов и ионов H- для ускорителей высоких энергий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Поляризационные эксперименты на ускорителях.

1.2 Методы получения пучков поляризованных протонов и ионовН

1.3 Поляризованные пучки на действующих ускорителях и перспективы создания новых установок.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ НАКАЧКИ ПАРОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ

2.1 Метод оптической накачки.

2.2 Ограничения на максимальную плотность паров щелочных металлов при оптической накачке вследствие пленения резонансного излучения.

2.3 Ограничения на плотность паров щелочных металлов вследствие ассоциативной ионизации.

2.4. Измерение толщины и степени фарадеевского вращения плоскости поляризации пробного лазерного луча.

2.5 Лазерные системы для оптической накачки.

2.6 Оптическая накачка смесей паров щелочных металлов К

Na, Rb-Cs.

117

5.2 Описание экспериментальной установки. 121

5.3 Статистические и систематические ошибки измерения Az 127

5.4 Остаточная поперечная поляризация пучка. Моменты поляризации. 131

5.5 Система контроля параметров лазерного излучения при быстром перевороте спина. 137

5.6 Модуляции интенсивности пучка коррелированные с переворотом спина 149

5.8 Модуляции энергии и положения пучка коррелированные с переворотом спина. 175

5.8 Результаты измерений. 175

5.9 Заключение. 177 Глава 6. ИСТОЧНИК ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ИОНОВ Н~ДЛЯ

УСКОРИТЕЛЬНО-НАКОПИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА RHIC.

6.1 Поляризованные пучки в RHIC. 179

6.2 Инжектор поляризованных ионов Н для RHIC. 183

6.3 Струйная натриевая мишень-ионизатор. 189

6.4 Измерение поляризации при энергии 2-35 кэВ в поляриметре лэмбовского типа. 197

6.5 Измерение поляризации на выходе линейного ускорителя при энергии 200 МэВ. Калибровочный эксперимент для инклюзивного рС поляриметра. 203

6.6 Исследование эффекта смешивания ионов Н2+, образованных в ЭЦР источнике первичных протонов, на поляризацию пучка. 210

6.7 Параметры пучка поляризованных ионов Н~ из источника с оптической накачкой для RHIC. 217

6.8 Поляризация протонов в AGS и RHIC. 222 Глава 7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 231

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 233

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ. 243

Основные результаты исследований оптической накачки опукликованы в работах /6,13,17,18,21,22,26,40,48,58,60,73,81,91,95/.

2.7. Заключение.

В заключение перечислим основные новые результаты представленные в Главе 2.

2.1 Исследована оптическая накачка паров атомов щелочных металлов (Na, К, Rb) высокой плотности. Выяснены фундаментальные ограничения на максимальную плотность атомов, накладываемые пленением резонансного излучения в процессе оптической накачки.

2.2 Исследована возможность повышения плотности при увеличении времени релаксации поляризации в ячейках с силиконовым покрытием.

2.3 Предложена и исследована оптическая накачка смесей атомов щелочных металлов (K-Na), (Rb-Cs), с целью преодоления ограничений на плотность паров, накладываемых пленением резонансного излучения.

2.4 Обнаружено явление ионизации паров щелочных металлов высокой плотности резонансным лазерным излучением.

2.5 Разработаны перестраиваемые лазеры и системы контроля лазерного излучения для оптической накачки, в т.ч.: лазеры на красителях для оптической накачки паров натрия; твердотельные лазеры на красителях александрита, сапфир-титана и Cr:LiSAF для оптической накачки паров калия, рубидия и цезия.

2.6 Система перестройки лазерного излучения для быстрого (менее 1 мсек) изменения направления оптической накачки и соответственно быстрого переворота направления спина протонов.

2.7 Система прецезионного измерения поляризации паров рубидия при оптической накачке на основе измерения поляризации паров рубидия при оптической накачке на основе измерения фарадеевского вращения плоскости поляризации пробного лазерного излучения.

2.8 Система прецезионной настройки частоты лазерного излучения при быстром перевороте направления поляризации и юстировки лазеров на оси источника на основе фарадеевского поляриметра.

2.9 Система стабилизации частоты лазерного излучения при быстром перевороте спина и частоты лазерного излучения при использовании системы обратной связи от внешних стабилизированных эталонов Фабри-Перо.

1.1. Процесс поляризации ионов Н в источниках с оптической

2. OPTICAL II. POLARIZED PUMPING е CAPTURE1.I. e—^-P1. POLARIZATION TRANSFER1. H+source

3. Рис.3.1.1. Схема процессов передачи поляризации в источниках с оптическойнакачкой.

4. Н Beam Production Region Electron Oriented Rb Atoms Zero Cross Field Ionizing Region1.nizer1. H(p()

5. Рис.3.1.2. Бяок-диаграмма источника с оптической накачкой с ЭЦР источникомпервичных протонов.

6. Рн"= PRb-S-BH2-ELs-Es-Eioni2X,где факторы деполяризации определены в Таблице 1. Также в таблице приведены оценки этих факторов, сделанные на основании результатов поляризационных измерений.