Поляризованные пучки в прецизионных экспериментах на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР

Никитин, Сергей Алексеевич

Поляризованные пучки в прецизионных экспериментах на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

Никитин, Сергей Алексеевич АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.20 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Поляризованные пучки в прецизионных экспериментах на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР»

Автореферат диссертации на тему "Поляризованные пучки в прецизионных экспериментах на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР"

НИКИТИН Сергей Алексеевич

ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ ПУЧКИ В ПРЕЦИЗИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА КОЛЛАЙДЕРЕ ВЭПП-4М С ДЕТЕКТОРОМ КЕДР

01.04.20 - физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

- 8 ДЕК 2011

НОВОСИБИРСК - 2011

005005690

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН.

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ:

ТУМАИКИН - доктор физико-математических наук,

Герман Михайлович профессор, Учреждение Российской

академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ПАРХОМЧУК - доктор физико-математических наук,

Василий Васильевич член-корреспондент РАН, Учреждение

Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, г. Новосибирск.

СТИБУНОВ - доктор физико-математических наук,

Виктор Николаевич НИИ ядерной физики Томского

политехнического университета, г. Томск.

СЫРЕСИН - доктор физико-математических наук,

Евгений Михайлович профессор, Объединенный институт ядерных

исследований, г. Дубна Московской обл.

ВЕДУЩАЯ - Российский научный центр

ОРГАНИЗАЦИЯ "Курчатовский институт", г. Москва.

Защита диссертации состоится Й^ЛС&^рЪ^? 2011 г.

в « '(О —т» часов на заседании диссертационного совета Д 003.016.03 Учреждения Российской академии наук Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН.

Адрес: 630090, г. Новосибирск,

проспект Академика Лаврентьева, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск.

Автореферат разослан _ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-маг. наук // / А.А. Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

В начале 2000-х годов с выходом детектора КЕДР в рабочий режим на модернизированном коллайдере ВЭПП-4М было решено провести серию новых экспериментов по уточнению масс очарованных мезонов и тау лептона. Значение таких экспериментов состоит в создании прецизионных реперов на фундаментальной шкале масс в области рождения указанных частиц. Точное знание масс и -ф(2з) востребовано для абсолютной калибровки импульсного разрешения координатных систем детекторов. По положению их пиков, между которыми находится порог рождения тау, производится калибровка энергетической шкалы коллайдера. Наиболее точное измерение массы тау-лептона можно осуществлять, изучая именно пороговое поведение его сечения и применяя метод РД в данной области энергий. Экспериментальное уточнение массы тау-лептона важно для проверки основополагающего принципа лептонной универсальности в теории Вайнберга-Салама.

Для проведения экспериментов по измерению масс на новом качественном уровне требовалось повысить, примерно, на порядок точность абсолютной калибровки энергии пучка методом РД относительно среднемировой, которая к тому времени не превосходила Ю-5. Повышение точности метода: РД влекло за собой множество вопросов, связанных с оценкой соответствующих, но еще неизученных источников систематической ошибки. Требующей решения являлась проблема получения и использования поляризованных пучков на энергиях в области порога рождения тау-лептона (1777 МэВ), наиболее важной для минимизации погрешности измерения массы этой частицы. Из-за близости тау-порога к целому спиновому резонансу (1763 МэВ) практически невозможно использовать при значениях энергии около порога эффект радиационной самополяризации частиц.

Цель диссертационной работы

Для выполнения намеченной физической программы необходимо было решить следующие задачи, относящиеся к вопросам применения метода РД, а также к способам наблюдения и сохранения поляризации частиц:

• реализовать и изучить методы измерения поляризации, обеспечивающие в одном случае эффективную регистрацию быстрого процесса деполяризации, а в другом - определение ее абсолютной величины;

• измерить степень поляризации пучков в рабочей области энергий;

—ч /'

• рассчитать эффективность деполяризатора и оптимизировать режимы его работы;

• теоретически и экспериментально изучить влияние различных возмущений на точность метода РД при определении средней энергии частиц в пучке и средней инвариантной массы в коллизиях на встречных пучках;

• предложить и осуществить сценарий эксперимента по измерению массы тау-лептона, основанный на применении РД на энергиях пучка вблизи порога рождения частицы;

• теоретически и экспериментально изучить роль различных деполяризующих факторов в кольце ВЭПП-4М на тау-пороге и по возможности устранить их.

Соответствующие исследования и их результаты легли в основу настоящей диссертации. В ходе решения перечисленных задач точность абсолютной калибровки методом РД на коллайдере ВЭПП-4М была поднята до рекордного уровня Ю-6, что послужило стимулом к дополнительному исследованию, также вошедшему в диссертацию. Речь идет об изучении возможности повышения точности проверки фундаментальной СРТ теоремы в эксперименте на накопителе путем сравнения частот деполяризации электронов и позитронов.

Личный вклад автора

Личное участие автора в получении результатов, вынесенных на защиту, является определяющим. Автор был одним из ведущих участников эксперимента по наблюдению спиновой зависимости СИ, предложил и осуществил эксперимент по изучению резонансной спиновой диффузии. Участвовал в разработке тушековского поляриметра, вычислил скорость регистрации тушековских электронов, проанализировал свойства метода "двух банчей". Теоретически объяснил эффект зависимости поляризационного вклада в интенсивность тушековского рассеяния от связи колебаний. Рассчитал деполяризатор на ТЕМ-волне и выбрал оптимальные варианты его размещения и параметры сканирования. Предложил теоретическую модель для описания процесса деполяризации при "тонком"сканировании, идею автоматической подстройки положения рабочей точки ВЭПП-3 на сетке спиновых резонансов с целью повысить надежность и воспроизводимость результатов по степени поляризации. Разрабатывал и осуществлял программы всех основных поляризационных экспериментов на модернизированном комплексе ВЭПП-4. Совместно с В.Н. Жиличем им предложено использовать возможности установки Дейтрон для измерения степени

поляризадии в бустере ВЭПП-3. Разработал и реализовал сценарии калибровок энергии в измерениях масс с детектором КЕДР, включая тот, что позволил применять поляризованный пучок на энергии тау-порога -вблизи целого спинового резонанса. Выполнил численное моделирование и оценки деполяризующего влияния различных возмущений поля по методике, развитой в своих ранних работах. Внес теоретический вклад в анализ погрешностей экспериментов с резонансной деполяризацией. Рассмотрел требования к накопителю с точки зрения повышения точности сравнения частот прецессии спинов электрона и позитрона для проверки СРТ теоремы.

Научная новизна

1. Достигнута точность Ю-6 абсолютной калибровки энергии пучка в накопителе методом РД в экспериментах по измерению масс.

2. Проведен эксперимент с применением поляриметра на "спиновом свете" , в котором измерена значительно меняющаяся по азимуту в накопителе с жесткой фокусировкой величина функции спинового отклика, известной до этого только в теории.

3. Развит подход к расчёту интенсивности тушековских электронов в борновском приближении с учетом двумерности столкновений, релятивизма в системе центра масс и поляризационного вклада. Дано теоретическое объяснение зависимости величины поляризационного вклада в интенсивность рассеяния от коэффициента бетатронной связи.

4. Экспериментально изучены в сравнении с теоретическими оценками особенности наблюдения поляризации по тушековскому рассеянию в области энергий 1.5 -г 4 ГэВ.

5. Применена внутренняя поляризованная мишень для измерения степени поляризации пучка в электронном накопителе.

6. Применена поляризация пучков в методе РД при малой отстройке от целого спинового резонанса. Экспериментально и теоретически изучено время жизни поляризации в этих условиях.

7. В сравнении с расчётом экспериментально изучено влияние ошибки компенсации продольного поля детектора на сдвиг спиновой частоты.

8. Получена теоретическая оценка сдвига спиновой частоты из-за вертикальных искажений орбиты с учетом корреляционного вклада - по заданному среднеквадратичному отклонению орбиты, которым определяется величина гармоник в спектре угловых возмущений.

9. Для анализа точности при определении инвариантной массы по измеренной спиновой частоте, а также при сравнении спиновых частот электрона и позитрона предложена классификация азимутального распределения потерь энергии. Сделаны оценки зависимости средней частоты спиновой прецессии в сгустке от его тока.

10. Экспериментально и теоретически исследован процесс тонкого сканирования, в котором линия частоты деполяризатора намного тоньше линии частоты спиновой прецессии в пучке. Достигнуто разрешение по частоте резонансной деполяризации лучше Ю-8.

11. При использовании системы стабилизации поля в поворотных магнитах по сигналу ЯМР достигнута точность 10~6 сравнения измеренных уровней стабильности поля и энергии.

Научная и практическая ценность работы

1. Уменьшение в 3 - 4 раза ошибки в значениях масс З/'ф и достигнутое с применением результатов диссертационной работы, будет востребовано для абсолютной калибровки импульсного разрешения координатных систем детекторов и энергетической шкалы коллайдеров по положению пиков этих резонансов. Уточнение массы тау-лептона необходимо для проверки гипотезы лептонной универсальности.

2. Метод РД как наиболее точный применен для отладки и калибровки ОКР монитора энергии пучка, который таким образом получил важное подтверждение своих возможностей.

3. По изменению частоты прецессии спина найдено оптимальное соотношение тока в обмотках анти-соленоидов и измеренного поля КЕДР (другим способом сделать это так же точно технически не предусмотрено). Тем самым минимизированы вклады ошибки компенсации поля детектора в бетатронную связь (с точностью ~ 1% по току антисоленоидов), в систематическую ошибку РД калибровки энергии (с точностью ~ 1 кэВ), а также в скорость деполяризующих процессов.

4. Мёллеровский поляриметр с внутренней поляризованной мишенью может быть особенно эффективен при большом числе сгустков, как в случае накопительных колец с сильным затуханием из проектов линейного супер-коллайдера, а также супер с — г и супер-1? фабрик.

5. На основе подхода к расчёту интенсивности тушековских электронов в двумерной модели рассеяния с учетом релятивизма в системе центра масс возможно рассмотрение поправок в расчёты размеров и времени жизни пучка, использующие нерелятивистское одномерное приближение.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Выбраны и изучены условия для получения поляризованных электронного и позитронного пучков на ВЭПП-4М и их применения для абсолютной калибровки энергии по частоте прецессии спина с точностью Ю-6 в экспериментах с детектором КЕДР по измерению масс частиц пси-семейства и тау лептона.

2. Развит подход к расчёту интенсивности регистрации тушековских электронов в борновском приближении для одномерной и двумерной моделей столкновений частиц внутри сгустка с учетом релятивизма в системе центра масс и спиновой зависимости. Экспериментально изучены в сравнении с теоретическими оценками особенности метода наблюдения поляризации по тушековскому рассеянию.

3. Выполнен расчёт эффективности деполяризатора с поперечным полем в различных условиях, включая режим "тонкого" сканирования, для описания которого предложена теоретическая модель. Вычислена функция спинового отклика деполяризатора, модифицированная для применения в области малых значениях параметра спиновой частоты. Сделан выбор параметров сканирования частоты и оптимальных вариантов расположения деполяризатора в кольце накопителя в экспериментах по измерению масс.

4. С помощью созданного с участием автора принципиально нового поляриметра, основанного на наблюдении спиновой зависимости интенсивности синхротронного излучения, изучен процесс резонансной спиновой диффузии под влиянием деполяризатора с поперечным полем. Впервые измерена сильно меняющаяся с азимутом в накопителе с жесткой фокусировкой величина функции спинового отклика.

5. Измерена степень радиационной поляризации электронов в бустере-накопителе ВЭПП-3 как функция его энергии. Поляризация в накопителе впервые наблюдена по асимметрии мёллеровского рассеяния на внутренней поляризованной мишени, для чего по предложению автора использованы возможности установки Дейтрон.

6. Предложен и реализован сценарий применения поляризованных пучков для измерения массы тау в области энергии пучка на пороге рождения этой частицы - в условиях, резко ограничивающих возможности получения и сохранения радиационной поляризации из-за близости целого спинового резонанса.

7. С использованием развитой автором методики проведены расчёты деполяризующего влияния различных возмущений поля ВЭПП-4М,

включая погрешность компенсации продольного магнитного поля детектора КЕДР. Измерено время жизни поляризации инжектированного в коллайдер поляризованного пучка в зависимости от его энергии вблизи тау-порога и предложены меры по его увеличению.

8. Метод резонансной деполяризации, как наиболее точный, применен для отладки нового метода мониторирования энергии пучка по положению края спектра обратного комптоновского рассеяния (ОКР) лазерных фотонов.

9. Экспериментально и теоретически изучены вопросы точности метода резонансной деполяризации при определении энергии пучка, энергии в системе центра масс сталкивающихся пучков, а также при сравнении частот прецессии спина электронов и позитронов.

10. В методических экспериментах на электронных пучках и с помощью теоретических оценок показана возможность повышения точности проверки СРТ теоремы при сравнении частот прецессии спина электронов и позитронов в накопителе методом резонансной деполяризации.

11. Проведен новый цикл измерений масс на комплексе ВЭПП-4 с достигнутой лучшей в мире точностью по массам J/ф—, ф'—мезонов и тау-лептона, в которых применены основные результаты диссертационной работы.

Апробация работы

Работы, составляющие материал диссертации, докладывались и обсуждались на семинарах и рабочих совещаниях ВЭПП-4-КЕДР в ИЯФ СО РАН; на семинаре профессора И.М. Тернова в Московском университете им. Ломоносова, на семинаре ускорительной лаборатории в Корнелльском университете (США). Доклады о работах по теме диссертации были представлены на следующих международных и российских конференциях и совещаниях: 12th International Conference on High Energy Accelerators (Батавия, Иллинойс, США, 1983); Particle Accelerator Conference РАС 2001 (Чикаго, 2001); 8th International Conference on Instrumentation for Colliding Beam Physics (Новосибирск, 2002); Quarkonium Working Group School (Пекин, 2004); European Particle Accelerator Conference EPAC 2002 (Париж, 2002); 10th Workshop on Polarized Sources and Targets PST 2003 (Новосибирск, 2003); EPAC 2004 (Люцерн, 2004); EPAC 2006 (Эдинбург, 2006); IBS Mini Workshop (Кокрофтовский институт, Дарсбери, 2007); XX Российская конференция по ускорителям заряженных частиц, RUPAC 2006 (Новосибирск, 2006), RUPAC 2010 (Протвино, 2010); РАС 2007 (США, 2007) и др.

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в более чем 30 печатных работах, включая статьи в российских и зарубежных журналах, в сборниках трудов всероссийских и международных конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, девяти глав, заключения и трех приложений. Включает 85 рисунков, 7 таблиц и список литературы, содержащий около 100 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована направленность работы; даётся краткий обзор истории экспериментов по измерению масс частиц с применением метода РД а областях энергии, доступных на комплексе ВЭПП-4М; приводятся положения, выносимые на защиту.

В главе 1 дается краткая характеристика ускорительного комплекса ВЭПП-4 и магнитного детектора КЕДР. На схеме рис. 1 показано размещение основных элементов систем измерения поляризации и принудительной резонансной деполяризации, а также установки мониторирования энергии по краю спектра ОКР (обратного комптоновского рассеяния). Описан способ получения поляризованных электрон-позитронных пучков в коллай-дере ВЭПП-4М с энергией < 2 ГэВ за счет использования эффекта радиационной самополяризации Соколова-Тернова в бустерном накопителе ВЭПП-3. Оценены в сравнении несколько деполяризующих механизмов на ВЭПП-4М: квантовые флуктуации, внутрипучковое (тушековское) рассеяние с переворотом и без переворота спина, а также многократное рассеяние на остаточном газе. Описана система автоматической подстройки рабочей точки по бетатронным частотам ВЭПП-3 для избежания деполяризующего влияния опасных спиновых резонансов в процессе радиационной поляризации. Численно рассмотрен способ увеличения степени поляризации позитронов в коллайдере с помощью специального соленоида, установленного в канале инжекции ВЭПП-3-ВЭПП-4М.

В главе 2 приведен расчёт характеристик деполяризатора с поперечным полем для резонансной деполяризации пучка. Обсуждены требования на физические параметры процесса резонансной деполяризации применительно к условиям ВЭПП-4М. Сравниваются два известных способа сканирования частоты деполяризатора. Предложена теоретическая модель для

Рис. 1. Схема размещения элементов систем управления поляризацией и ее измерения.

описания эксперимента по "тонкому" сканированию, в котором достигается наилучшее разрешение по частоте деполяризации. Рассчитана функция спинового отклика (ФСО), определяющая эффективность деполяризатора с поперечным полем и зависящая от азимута его размещения, а также от энергии пучка и от вертикальной бетатронной частоты (рис. 2). Для повышения точности формула для ФСО обобщена на случай малых значений параметра спиновой частоты. Обобщенная ФСО Н" связана с ФСО традиционного вида Ри соотношением: Н" = • б?17 — г ■ (1 — р-) ■ Р", V = - параметр спиновой частоты, а = (д — 2)/2, 7 - релятивистский фактор, функция С - дополнение при малых г/.

Рассчитана скорость преднамеренной деполяризации в трех реализованных вариантах размещения деполяризатора в кольце ВЭПП-4М для энергий экспериментов в пиках 3¡-ф игр' & также на пороге рождения тау-лептона. На этой основе выбран оптимальный вариант по размещению деполяризатора для каждой из указанных областей энергий. Проведены расчёты времени деполяризации на внешнем спиновом резонансе с учётом модуляции спиновой частоты синхротронными колебаниями и пульсациями магнитного поля. Представлены параметры сканирования в характерных режимах работы деполяризатора.

Рис. 2. Распределение модуля функции спинового отклика по кольцу ВЭПП-4М на энергии 1785 МэВ: толстая линия - Н", тонкая - С. Зависимость симметрична относительно места встречи. Из-за очень малых значений ФСО в техническом промежутке эффективность деполяризатора на этом участке неприемлемо низка. Для указанной энергии выбран деполяризатор в экспериментальном промежутке.

В главе 3 описан эксперимент по изучению резонансной спиновой диффузии, поставленный на накопителе ВЭПП-4 в 1983г. Его результаты имели важное значение для всего цикла измерений масс с применением метода РД на модернизированном коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР, в которых значительно была повышена точность абсолютной калибровки энергии пучка. В данном опыте сравниваются расчётные и измеренные характеристики резонансной деполяризации в поле встречной ТЕМ волны. По измеренной скорости резонансной деполяризации ос \Р"\2 впервые выявлен и количественно определен известный из теории фактор спинового отклика, который связан с вынужденными отклонениями траектории частиц от равновесной орбиты и может в десятки и даже в ~ 10 раз усиливать прямое действие поперечных возмущений ведущего поля на спин (рис. 3). Использован новый метод измерения поляризации, с помощью которого впервые наблюдена спиновая зависимость интенсивности синхро-тронного излучения ("спиновый свет").

Рис. 3. Время преднамеренной деполяризации пучка как функция амплитуды девиации частоты деполяризатора: а) |.Р"|2 = 14, Е = 4930 МэВ; Ь) = 42, Е = 4980 МэВ. Сплошной линией и точками показаны данные эксперимента, пунктиром - расчёт.

Рис. 4. Поперечное сечение вакумной камеры в месте расположения туше-ковских счетчиков и пластин деполяризатора. Scintillator - сцинтиллятор; light guide - световод; depolarizer plate - пластина деполяризатора; cups -внутренний (медный) и внешний (нержавейная сталь) "стаканы" ; bellows - сильфонное соединение; RF signal input - вакуумный ввод ВЧ сигнала на пластины.

Глава 4 посвящена тушековскому поляриметру ВЭПП-4М, работающему на эффекте внутрисгусткового рассеяния (IBS). Описана система регистрации рассеянных электронов на ВЭПП-4М (рис. 1, рис. 4). Получены формулы для расчёта интенсивности тушековских частиц в борновском приближении с учётом релятивизма в системе центра масс для одномерной и двумерной моделей столкновений. Расчёт выполняется в физически обусловленных пределах на возмущение импульса регистрируемых электронов /позитронов.

Рис. 5. Зависимость релятивистской поправки в интенсивности тушековских электронов - фактора i?e// - от энергии пучка для ВЭПП-4М.

Дается сравнение результатов нерелятивистского и релятивистского расчётов интенсивности в зависимости от энергии ВЭПП-4М (рис. -5). Представлены данные измерения загрузки счетчика как функции расстояния до орбиты в сравнении с расчётом в однооборотном и многооборотном приближениях для описания движения частиц после рассеяния (рис. 6). Для уменьшения систематической ошибки наблюдаемая величина определяется через скорость счета частиц, рассеянных из поляризованного сгустка, нормированную на интенсивность частиц из неполяризованного (метод "двух банчей"). Предложена модель описания этих наблюдений, учитывающая влияние поляризации на тушековское время жизни пучка. Модельные зависимости сравниваются с экспериментальными при разном соотношении токов сгустков. Рассчитаны зависимости нормализованной скорости регистрации тушековских электронов и величины поляризационного эффекта (деполяризационного скачка) от энергии (рис. 7). Для срав-

А, мм

Рис. 6. Сравнение измеренной и рассчитанной по двумерной модели в од-нооборотном приближении для двух значений коэффициента связи к (отношение радиального углового разброса к вертикальному) зависимостей удельной (нормированной на квадрат тока в сгустке) загрузки сцинтил-ляционного счётчика от расстояния (А) до орбиты пучка на энергии 1.55 ГэВ. Ток сгустка во время измерения падал в пределах от 3 мА до 2.8 мА.

1.8 2.3 2.8 3.3 3.8

Е, МеУ

Рис. 7. Расчётная скорость регистрации тушековских частиц в зависимости от энергии с нормировкой на объем и квадрат тока электронного сгустка, делённая на значение этой величины на энергии 1.85 ГэВ, в Ш нерелятивистском, Ш релятивистском и 2Б релятивистском приближениях с типичным значением параметра связи на ВЭПП-4М к = 5. Указан степенной показатель кривых.

2000 3000 4000

Е, МэВ

Рис. 8. Измеренная нормированная скорость регистрации рассеянных электронов с выделением коррелированных совпадений в зависимости от энергии пучка.

нения представлены результаты измерения на ВЭПП-4М скорости регистрации частиц в интервале энергии 1.8 -4- 4 ГэВ (рис. 8). Отличие в степенных показателях теоретической (п м —3) и экспериментальной кривых (п = 2.2 ± 0.2) может объясняться фоновыми условиями и особенностями режимов накопителя. Теоретически и экспериментально исследована зависимость величины деполяризационного скачка от вертикального эмиттанса пучка (коэффициента связи бетатронных колебаний) в области 1.5 - 1.85 ГэВ (рис. 9,10,11). Впервые дано объяснение этому эффекту с

1с1еКа ¡п'оин) гооб-оэ-зо 13.-57.-59 ¡лор

Вип 2190 1855

Рис. 9. Типичный деполяризационный скачок в частоте коррелированных совпадений сигналов от двух счетчиков на 1.85 ГэВ.

указанием на особенность функции распределения по импульсу в системе центра масс в двумерной модели столкновений.

-Р=80% / ---Р=60% /

/ / " —------;

У ^ / /

1 10 , 100 1000 к

Рис, 10. Расчетная величина скачка в зависимости от параметра связи (к) для двух значений степени поляризации при Е = 1840 МэВ, А = 1 см.

частиц от вертикального размера пучка.

В главе 5 описан мёллеровский поляриметр, который измеряет асимметрию рассеяния поляризованных электронов циркулирующего пучка на струе поляризованных атомов дейтерия из источника атомарного пучка установки Дейтрон на накопителе ВЭПП-3 (рис. 12). Поляризационные измерения, выполненные с помощью этого поляриметра в 2003 г., стали первым применением внутренней поляризованной мишени для измерения поляризации пучка в электронном накопителе. Измеренная зависимость

Рис. 12. Схема мёллеровского поляриметра с внутренней мишенью. Anode wire - анодная проволока; holding field magnet - магнит для удержания поляризации атомов струи; polarized jet - поляризованная газовая струя; pads - полосковые подложки; wire chamber - проволочная камера; converter - вольфрамовый конвертор; plastic scintillator - пластмассовый сцинтиллятор.

О О.

0.6 0.4

0.2 0

Рис. 13. Измеренная степень поляризации пучка ВЭПП-3 как функция его энергии.

равновесной степени радиационной поляризации в бустере в диапазоне от 1.8 до 1.85 ГэВ сыграла важную роль при выборе сценария эксперимента на тау-пороге (1.78 ГэВ) с использованием перепускаемых в коллай-

Beam polarization degree

Theoretical limit

r production threshold

Machine spin resonances

Ï.I

1760 1780 1800

1820 1840 1860 VEPP-3 energy

дер поляризованных пучков для РД калибровки энергии. Приведено сечение процесса рассеяния и определение наблюдаемой асимметрии. Описаны устройство мишени и системы регистрации, а также способ анализа данных. Представлены экспериментальные результаты (рис. 13).

Главе 6 посвящена вопросам точности метода РД, относящимся к экспериментам по измерению масс и к обсуждаемой в диссертации проверке СРТ теоремы путем сравнения частот прецессии спина электронов и позитронов. Указана предельная точность метода в идеальном накопителе. При наличии возмущений в зависимости от их вида возможно смещение энергии и спиновой частоты как без нарушения, так и с нарушением линейного соотношения между ними, имеющего место в идеальном случае. Рассмотрена связь энергии/спиновой частоты и радиальных искажений орбиты с приведением результата демонстрационного эксперимента. Оценено влияние секступолей на сдвиг и разброс энергии/спиновых частот из-за флуктуации траекторий. Сделана оценка влияния магнитных бурь на энергию пучка в ВЭПП-4М. Получена формула для оценки сдвига спиновой частоты по спектру углов случайных поворотов орбиты в вертикальной плоскости с учетом корреляции спиновых возмущений. Расчет по формуле сравнивается с результатом численного моделирования (рис. 14).

АЕ, кеУ

2 1.5 1

0.5 0

-0.5

Рис. 14. Систематическая ошибка в энергии как функция параметра невозмущенной спиновой частоты при наличии искажений орбиты пучка ВЭПП-4М по вертикали с разбросом 1 мм: сплошная кривая - вычисленная по формуле, полученной в диссертационной работе (две пунктирных линии -для указания стандартного отклонения); точки с усами - численное моделирование. Символами тиф' указаны точки, отвечающие энергиям порога рождения тау-лептона и •¡//-резонанса.

Рассмотрен в общем виде эффект слабого продольного магнитного поля, которое как и вертикальные искажения орбиты приводит к систематической ошибке в методе РД. Приведен численный пример с влиянием горизонтальной компоненты поля Земли. Оценен вклад вертикальных бампов и гармонического возмущения вертикальной орбиты в сдвиг энергии. Сделан теоретический анализ влияния на точность метода РД азимутальной зависимости радиационных потерь энергии в произвольном накопителе с единой магнитной дорожкой для электронов и позитронов. Предложена классификация распределения потерь из трех случаев: азимутальная однородность или зеркальная симметрия магнитной структуры; анти-симметрия электронной и позитронной функций потерь; асимметрия из-за когерентных потерь при разнице токов электронов и позитронов. Приведен численный результат для модели случайных погрешностей поля ВЭПП-4М (нарушение зеркальной симметрии накопителя). Описаны источники влияния параметров пучка в месте встречи на величину ошибки определения массы рождаемого состояния по результатам РД калибровки энергии одного из встречных пучков. В дополнение к известной поправке на измеряемую массу, связанной с разницей потенциалов пучка на основной части кольца коллайдера и в месте встречи, указано на ошибку, которая может стать заметной в СРТ эксперименте. Ее источник - азимутальные вариации потенциала при имеющейся разнице электронного и позитронного сгустков по числу частиц.

В главе 7 описаны особенности применения метода РД в измерениях масс частиц ф семейства на ВЭПП-4М с детектором КЕДР. Достигнутая точность абсолютной калибровки энергии пучков является рекордной и составляет по порядку величины 1СГ6 (рис. 15,16). Приведены схема управления деполяризатором и ее параметры. Обсуждается существовавшая на начальном этапе экспериментов проблема сравнительно большой полосы частот, в которой происходила деполяризация.(Проблема была решена путем подавления 50 и 100 Гц пульсаций в системе питания части магнитных элементов кольца.) Представлены результаты измерений величины депо-ляризационного скачка в зависимости от времени, отведенного на процесс радиационной поляризации в ВЭПП-3, в сравнении с расчётом. Описан сценарий эксперимента по измерению массы Приведены данные по изучению долговременной стабильности энергии по показания РД. Расчетное увеличение поляризации позитронов с помощью соленоида в канале инжекции на энергии вблизи ф'- пика подтверждено специальным экспериментом. Приведены результаты эксперимента по одновременной деполяризации электронного и позитронного пучков, важного для уточнения

систематической погрешности в измерении масс. Представлены итоговые результаты по массам J/-ф, ф', ф", £>°,

Рис. 15. 3-кратная последовательная РД калибровка энергии с применением техники частичной деполяризации на одном пучке в течение 15 минут с изменением направления сканирования после очередного скачка. Все три измеренных значения энергии лежат в интервале б кэВ (3 • Ю-6), определяемом нестабильностью ведущего поля (система стабилизации поля по сигналу ЯМР выключена).

0.002

3№S-ftM5 !3 3 Мб

DELTA

CONST SLOI'Er SLOPU TAU

1P.23/J1 Ш'У± U<H 0.ЙШТ ±0-000341 0.(Ю6%3±0.«КШ!)7 ЗЖе ir !.Q5?f-{4i

0±I.4H

£= (1852.250.9 ± O.OOOS) MeV

♦ г 8 1 2 Б 3 S

Рис. 16. Типичный процесс сканирования частоты деполяризатора с получением скачка в относительной скорости регистрации тушековских частиц из поляризованного и неполяризованного сгустков без выделения коррелированных событий (совпадений сигналов со счетчиков, расположенных в медианной плоскости симметрично относительно орбиты пучка) на энергии вблизи я//-пика. Точность определения "мгновенного"значения энергии примерно 1 кэВ.

Глава 8 посвящена эксперименту по измерению масс тау-лептона, выполненному на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР в 2006-2007 гг. Применение метода резонансной деполяризации на энергии эксперимента вблизи порога рождения тау (энергия пучка на "тау-пороге" 1.78 ГэВ) затруднено из-за близости целого спинового резонанса (1763 МэВ), который делает невозможным получение поляризованных пучков в бустере ВЭПП-3 непосредственно на данной энергии. Описаны два сценария эксперимента, один из которых, основанный на перепуске поляризованного пучка в ВЭПП-4М с энергией выше тау-порога на 80 МэВ с последующим понижением энергии к тау-порогу, был реализован. После понижения энергии может становиться заметным процесс неконтролируемой деполяризации пучка (рис. 17).

2003-12-1518:34:15

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1 800 2000

Типе [зес]

Рис. 17. Процесс деполяризации пучка на энергии вблизи тау-порога под влиянием неконтролируемых возмущений поля накопителя. Характерное время жизни поляризации тг равно удвоенному времени изменения относительной скорости счета тушековских частиц: тг = 2г.

Приведены результаты численного моделирования и оценок влияния на время жизни поляризации (ВЖП) различных возмущений поля с использованием оригинального подхода. Представлены измерения ВЖП в зависимости от энергии (рис. 18), а также при введении коррекции резонансной спиновой гармоники в вертикальных искажениях орбиты. Мощность наблюденных спиновых резонансов "тонкой структуры" один из которых является модуляционным резонансом 3-го порядка с частотой син-хротронных колебаний, а другой - комбинационным резонансом 2-го порядка по частотам бетатронных колебаний (влияние секступольной коррекции) сравнивается с теоретическими оценками. В результате изучения резонансов "тонкой структуры" автором предложено уменьшить напряжение ВЧ резонаторов на 100 кВ, что привело к сдвигу на 0.5 МэВ положения модуляционного резонанса с синхротронной частотой и к соответствующе-

I у

1 ГЛ ; / ю ; / Ч< J -Г

> |

(* г \* - I •

• а Е' 1 _} К -1- • "" | -;

1775 1776 1777 1778 1779 1780 Е, МзБ

Рис. 18. Измеренное (точки) и расчётное (линия) с учетом синхротронной модуляции половинное время жизни поляризации в зависимости от энергии пучка вблизи тау-порога. Обозначены модуляционные спиновые резо-нансы 3- его порядка по синхротронной частоте (иу) и второго порядка -по бетатронным частотам (ух,

Рис. 19. Измеренные и расчётная систематическая погрешность в определении энергии по частоте спиновой прецессии при отклонении заданного тока в катушках компенсирующих соленоидов детектора КЕДР (/С5) от номинального значения (Я0 = 0.6 Тесла).

му росту ВЖП в области энергии эксперимента. Для устранения влияния резонанса второго порядка по бетатронным частотам предложено поддерживать разницу этих частот \иг — их\ > 0.035 0.041. Увеличение времени жизни поляризации с тг < 30 минут до тг > 1 час достигнуто глобальной коррекцией замкнутой орбиты. Это позволило начать эксперимент по

измерению массы тау, требующий по сценарию достаточно большое время задержки (> 2000 сек) перед прецизионной калибровкой энергии, необходимое для релаксации поля коллайдера после "снижения" на 80 МэВ к тау-порогу. Экспериментально и теоретически изучено влияние погрешности компенсации интеграла продольного магнитного поля детектора КЕДР на сдвиг спиновой частоты (рис. 19) и скорость деполяризации пучка. Изучена скорость релаксации энергии после торможения пучка к тау-порогу. Представлены данные (рис. 20) совместного применения в эксперименте на тау-пороге метода РД и нового метода мониторирования энергии - по краю спектра обратного комптоновского рассеяния (ОКР)и предварительные итоги измерения массы тау.

Рис. 20. Пример временной зависимости энергии пучка в эксперименте на тау-пороге. Апрель 2006г. Приписывание энергии заходам по набору статистики производилось на основе интерполяции (восстановления) энергии по данным калибровки энергии по РД, имеющим точность ~ 10~6, ЯМР и термоконтроля. Треугольники, отвечающие калибровкам РД, для наглядности сильно увеличены.

В главе 9 обсуждается возможность повышения точности экспериментальной проверки СРТ теоремы путем сравнения спиновых частот электронов и позитронов в накопителе методом РД. Рассмотрены основные источники систематической ошибки, связанные с азимутальным распределением потерь, выбором энергии и размеров накопителя, токовой зависимостью спиновой частоты. Последняя оценивается в моделях полей изображения, когерентных потерь и азимутальной зависимости потенциала пучка. Обсуждается влияние уширения линии спиновой частоты, наклона оси ВЧ резонатора относительно пучка, а также роль эффектов встре-

1777.65

А рд • ОКР __„. Интерполяция

Время

чи. Представлены результаты методических экспериментов на ВЭПП-4М: сравнение спиновых частот двух электронных сгустков, разведение спиновых частот высокочастотным методом, "тонкое" сканирование с рекордным (лучше 10~8) разрешением по частоте деполяризации (рис. 21). Описана созданная на ВЭПП-4М система стабилизации поля на уровне 10~6 с обратной связью по сигналу ЯМР датчика в калибровочном магните. Сделано предположение о возможной точности СРТ эксперимента на ВЭПП-4М.

200(ЮЭ-13 21:45:19 Run 3065

TECU 1852.84

X2/«df = 21.3/18 td = 173.8 ± 1.4 sec rd = 12.7 ±2.4 sec E = 1852266978 ± 3.5 eV fd = 652270.6893 ± 0.006S Hz

500

t, sec

Рис. 21. Тонкое сканирование со скоростью 2.5 эВ/сек. Разрешение по частоте деполяризации составляет 2 • Ю-9.

В приложении 1 дан вывод выражения для функции спинового отклика магнитной структуры накопителя, обобщенной на область малых значений параметра спиновой частоты.

В приложении 2 получен вид функции распределения по импульсу в двумерной модели столкновений частиц в пучке.

В приложении 3 описан оригинальный метод вычисления спин-орбитальный связи, использованный для расчёта деполяризации пучка из-за квантовых флуктуации в присутствии возмущений ведущего поля.

В заключении перечислены основные результаты работы:

• Достигнутая точность Ю-6 абсолютной калибровки энергии пучка методом резонансной деполяризации во многом определила успешное проведение цикла измерения масс на комплексе ВЭПП-4 с детектором КЕДР. Важность итогового результата подчеркивается тем фактом, что уменьшение в 3-4 раза ошибки в значениях масс J/ф и ф' по

сравнению с мировыми данными позволяет разместить эти частицы вверху иерархической таблицы точности знания фундаментальных масс:

Частица ^r-ppm

n 0.04

V 0.04

e 0.04

M 0.09

7T± 2.5

J/Ф Ф' 3.5 3.9

7T° 4.5

• Впервые применены поляриметры нового типа;

• Исследован процесс естественной деполяризации в накопителе при малых отстройках от мощного целого спинового резонанса с наблюдением слабых резонансов тонкой структуры;

• Приобретен уникальный опыт по достижению разрешения по частоте резонансной деполяризации лучше Ю-8;

• На новом уровне изучены особенности наблюдения поляризации по тушековскому рассеянию, а также вопросы точности метода резонансной деполяризации.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Анчугов О.В., Блинов В.Е., ..., Никитин С.А. и др. Эксперименты по физике пучков заряженных частиц на электрон-позитронном коллай-дере ВЭПП-4М. // ЖЭТФ, т. 136, вып. 4 (2009) 690-702.

2. S.A. Nikitin, E.L. Saldin, M.V. Yurkov. Calculation of the depolarizing effect of the field imperfections in electron positron storage rings. // Nucl. Inst.r. and Meth. A, 1983, v.216, N3, p.317-328.

3. S.A. Belomestnykh, A.E. Bondar, M.N. Egorychev, V.N. Zhilich, G.A. Kornyukhin, S.A. Nikitin, E.L. Saldin, A.N. Skrinsky, G.M. Tumaikin. An observation of the spin dependence of synchrotron radiation intensity. // Nucl. Instr. And Meth. A, 227(1), (1983) 173-181.

4. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, N.Yu. Muchnoi, S.A. Nikitin, I.B. Nikolaev, A.G. Shamov, V.N. Zhilich. Review of beam energy measurements at VEPP-4M colider KEDR/VEPP-4M. // Nucl. Instr. and Meth., A598 (2009) 23.

5. O.B. Анчугов, B.E. Блинов,..., С. А. Никитин и др. Применение методов ускорительной физики в экспериментах по прецизионному измерению масс частиц на комплексе ВЭПП-4 с детектором КЕДР. // Приборы и техника эксперимента, 2010, №1, с. 1-14.

6. M.V. Dyug, A.V. Grigoriev, ..., S.A. Nikitin, et al. Möller Polarimeter for VEPP-3 storage ring based on internal polarized gas jet target. // Nucl. Instr. and Meth. A, 536(3), (2005) 338-343.

7. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, ..., S.A. Nikitin, et al. Analysis of errors and estimation of accuracy in the experiment on precise mass measurement of J/Psi and Psi' mesons and tau-lepton on the VEPP-4M collider. // Nucl. Instr. and Meth. A, 494(1-3), p.68-74, 2002.

8. V.M. Aulchenko, V.Balashov, ..., S. Nikitin, et al. New precision measurement of the J/psi and psi' meson masses. // Physics Letters, B573 (2003) 63-79.

9. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, ..., S. Nikitin, et al. Results on J/psi, psi(2S),psi(3770) from KEDR. // Nuclear Physics В (Proc. Suppl.), 181182 (2008) 353.

10. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, ..., S. Nikitin, et al. Measurement of £>° and D+ meson masses with the KEDR detector. // Physics Letters B, 686 (2010) 84-90.

11. B.E. Блинов, A.B. Богомягков,..., С.А. Никитин и др. Начало эксперимента по абсолютной калибровке энергии частиц на ВЭПП-4М вблизи порога рождения тау-лептона. // Атомная энергия, т.93, вып.6, 432-437 (2002).

12. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, ..., S.A. Nikitin, et al. New precise determination of the tau lepton mass at KEDR detector. // Nucl. Phys. Proc. Suppl., 169 (2007) 125-131 (e-Print: hep-ex/0611046).

.13. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, ..., S.A. Nikitin, et al. Measurements of the tau lepton mass at KEDR detector. // Pis'ma v ZhETF, 85 (2007) 429-434.

14. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, ..., S.A. Nikitin, et al. Tau mass measurement at ICEDR. // Nuclear Physics B (Proc. Suppl.), 181-182 (2008) 311.

15. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, ..., S.A. Nikitin, et al. Tau mass measurement at KEDR. // Nuclear Physics B (Proc. Suppl.), 189 (2009) 21-23.

16. V. Blinov, A. Bogomyagkov, G. Karpov, V. Kiselev, E. Levichev, S. Nikitin, I. Nikolaev, E. Shubin, G. Tumaikin. Study of the Possibility of Increasing the Accuracy of CPT Invariance Test at Electron-Positron Storage Rings. // ICFA Beam Dynamics Newsletter, No.48, April 2009, 207-217.

17. A.E. Bondar, M.N. Egorychev, ..., S.A. Nikitin, et al. Polarization measurement in storage rings of the Institute of Nuclear Physics (Novosibirsk). - Proceedings of the 12th International Conference on High-Energy Accelerators. Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, 1983, p.179-182.

18. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, ..., S.A. Nikitin, I.B. Nikolaev. High-efficiency polarimeter based on intra-beam scattering. - Proceedings of EPAC 2002, p.1954-1956, 2002.

19. S.A. Nikitin, I.B. Nikolaev. Dependence of the Electron Beam Polarization Effect in the Intra-beam Scattering Rate on the Vertical Beam Emittance.

- Proceedings of the EPAC'06, p.1184-1186

20. A.V. Bogomyagkov , S.A. Nikitin, A.G. Shamov. Influence of the vertical closed orbit distortions on accuracy of the energy calibration done by resonant depolarization technique. - Proc. of RUPAC 2006, p.153.

21. O. Anchugov, V. Blinov, ..., S. Nikitin, et al. Record-high Resolution Experiments on Comparison of Spin Precession Frequencies of Electron Bunches Using the Resonant Depolarization Technique in the Storage Ring.

- Proc. of EPAC 2006, p.2787.

22. A.V. Bogomyagkov, S.A. Nikitin, V.I. Telnov, G.M. Tumaikin. Estimation of errors in definition of central mass energy in high precision experiments on colliding beams. - Proceedings of the 3rd Asian Particle Accelerator conference (APAC 2004), TUP-11002.

23. A. Bogomyagkov, S. Nikitin, I. Nikolaev, A. Shamov, A. Skrinsky, G.Tumaikin. Central Mass Energy Determination in High Precision Experiments on VEPP4-M/Proceedings of the 22nd PAC (PAC 2007).

24. A. Bogomyagkov, V. Kiselev, E. Kremyanskaya, E. Levichev, S. Nikitin, I. Nikolaev, E. Simonov, A. Skrinsky. Research of possibility to use beam polarization for absolute energy calibration in high-precision measurement of tau-lepton mass at VEPP-4M. - EPAC 2004 Proceedings, p.737-739.

25. A. Bogomyagkov, V.E. Blinov, ..., S. Nikitin, et al. Beam Energy Calibration in Experiment on Precise Tau Lepton Mass Measurement at VEPP-4M with KEDR Detector. - EPAC 2006 Proceedings, Edinburgh, Scotland, 2006, p.625-627.

26. S.A. Nikitin. Influence of errors in KEDR detector field compensation on the spin tune shift and the beam polarization lifetime in VEPP-4M collider at energy of tau lepton production threshold. - Proc. of RUPAC 2006, p.150-152.

27. N.Yu. Muchnoi, S.A. Nikitin, V.N. Zhilich. Fast and precise beam energy monitor based on the Compton Backscattering at the VEPP-4M collider. - EPAC 2006 Proceedings, Edinburgh, Scotland, 2006, p.1181-1183.

28. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, ..., S.A. Nikitin, et al. Development of resonance depolarization method at VEPP-4 for high precision measurement of tau lepton mass. РАС 2001 Proceedings (Chicago, Illinois, USA, 2001), vol.5 of 5, p.p.3317-3319.

29. C.A. Никитин, И.Б. Николаев. Расчет интенсивности тушековских электронов в накопителе ВЭПП-4М. // Препринт ИЯФ 2010-42, 2010.

30. Д.Ю. Голубенко, С.А. Никитин. Эффект Тушека в приближении двумерных столкновений. // Препринт ИЯФ 99-110 (1999); D.Yu. Golubenko, S.A. Nikitin. Touschek effect in approximation of two dimensional collisions. - Proc. of the РАС 2001 (Chicago, Illinois, USA, June 18-22, 2001), vol.4 of 5, p.2845-2847.

31. S.A. Nikitin, A.B. Temnykh. Study of mtra-beam scattering effect at CESR and VEPP-4M storage rings at 1.8 GeV energy. // Preprint Budker INP 2004-56. Novosibirsk, 2004.

32. S.A. Nikitin. Quantum lower limit on scattering angle in the calculation of multiple Touschek-effect. // Preprint INP 2007-36.

33. C.A. Никитин, E.JI. Салдин, M.B. Юрков. О возможности получения продольно поляризованных встречных пучков на накопителе ВЭПП-4 в области энергий ипсилон-резонансов. // Препринт ИЯФ СО АН СССР 81-116, 1981.

НИКИТИН Сергей Алексеевич

Поляризованные пучки в прецизионных экспериментах на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

~ Сдано в набор 28.09.2011 г.

Подписано в печать 29.09.2011 г. Формат бумаги 100x90 1/16 Объем 1.8 печ.л., 1.4 уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Бесплатно. Заказ № 28_

Обработано на РС и отпечатано на ротапринте «ИЯФ им. Г.И. Будкера» СО РАН Новосибирск, 630090, пр. академика Лаврентьева, 11.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Никитин, Сергей Алексеевич

Введение

Глава 1. Получение поляризованных пучков на ВЭПП

1.1. Описание комплекса ВЭПП-4 с детектором КЕДР.

1.2. Радиационная поляризация на ВЭПП-4.

1.3. Деполяризующие процессы.

1.4. Выбор и автоматическая подстройка рабочей точки.

1.5. Управление поляризацией инжектируемых позитронов

Глава 2. Расчёт деполяризатора с поперечным полем

2.1. Основные определения.

2.2. Два способа резонансной деполяризации внешним полем

2.3. Скорость деполяризации в поле ТЕМ волны.

2.4. Расчет функции спинового отклика.

2.5. Выбор азимута размещения деполяризатора.

2.6. Модуляционные спиновые резонансы.

2.7. Кинетика деполяризации при "тонком" сканировании

2.8. Режимы деполяризатора.

Глава 3. Эксперимент по изучению резонансной спиновой диффузии

3.1. Постановка задачи.

3.2. Поляриметр на спиновом свете.

3.3. Измерение поляризации по наблюдению спиновой зависимости интенсивности СИ.

3.4. Измерение времени резонансной деполяризации и фактора спинового отклика.

Глава 4. Тушековский поляриметр.

4.1. Общее описание.

4.2. Расчет интенсивности тушековских электронов в борновском приближении.

4.3. Верхняя и нижняя границы по импульсу.

4.4. Методики и параметры наблюдения.

4.5. Зависимость деполяризационного скачка от коэффициента связи колебаний в пучке.

4.6. Скорость регистрации и деполяризационный скачок в зависимости от энергии пучка.

Глава 5. Мёллеровский поляриметр на внутренней газовой мишени

5.1. Мотивация к измерению поляризации на ВЭПП-3.

5.2. Сечение и кинематика мёллеровского рассеяния.

5.3. Устройство внутренней мишени и системы регистрации

5.4. Анализ данных.

5.5. Измерение степени поляризации в бустере ВЭПП-3.

5.6. Обсуждение результатов.

Глава 6. Вопросы точности метода резонансной деполяризации

6.1. Идеальный случай.

6.2. Связь радиальных искажений орбиты и энергии.

6.3. Нарушение соотношения между спиновой частотой и энергией

6.4. Сдвиги энергии и спиновой частоты из-за вертикальных бам

6.5. Азимутальная зависимость энергии.

6.6. Влияние параметров пучков в месте встречи.

6.7. Обсуждение результатов.

Глава 7. Абсолютная калибровка энергии в измерениях масс очарованных мезонов

7.1. Актуальность выполненных измерений.

7.2. Управление деполяризатором

7.3. Полоса деполяризации и низкочастотные пульсации

7.4. Затраты времени на процесс поляризации.

7.5. Описание эксперимента по измерению масс.

7.6. Стабильность энергии.

7.7. Прецизионное сравнение энергий электронов и позитронов

7.8. Результаты измерений масс.

Глава 8. Поляризованные пучки в эксперименте по прецизионному измерению массы тау-лептона.

8.1. Значение эксперимента по уточнению массы тау.

8.2. Два сценария эксперимента

8.3. Моделирование деполяризующего влияния возмущений ведущего поля.

8.4. Изучение времени жизни поляризации на тау-пороге

8.5. Влияние погрешности компенсации поля детектора КЕДР на спиновую динамику.

8.6. Обсуждение результатов по проблеме ВЖП.

8.7. Релаксация энергии.

8.8. Совместное применение РД и комптоновского монитора энер

Глава 9. О повышении точности СРТ-эксперимента на основе резонансной деполяризации.

9.1. Краткая предыстория вопроса.

9.2. Метод проверки СРТ симметрии

9.3. Источники систематической ошибки

9.4. Эффекты встречи.

9.5. Методические эксперименты.

9.6. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Поляризованные пучки в прецизионных экспериментах на коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР"

Настоящая диссертация посвящена применению поляризованных электрон - позитронных пучков на ускорительно - накопительном комплексе ВЭПП-4 (ИЯФ, Новосибирск) с детектором КЕДР в прецизионных экспериментах по ФВЭ, в которых была значительно улучшена точность знания масс элементарных частиц.

Комплекс ВЭПП-4, включающий в себя кольцевой электрон-позитрон-ный коллайдер, сравнительно давно известен экспериментами по прецизионной калибровке фундаментальной шкалы масс. В начале 80х годов на ВЭПП-4 были проведены измерения масс частиц J/ф, ф' (с детектором ОЛЯ) [1], а также Т, Т' и Т" (с детектором МД-1) [2, 3]. (Позднее полученные значения масс были пересчитаны с учетом прогресса в уточнении массы электрона [4].) Ключевым в этих экспериментах является метод резонансной деполяризации (РД) для абсолютной калибровки энергии пучков, впервые предложенный и реализованный в ИЯФ в 1975 г. [5, 6]. Для осуществления таких измерений требуется наличие поляризованного пучка в кольце коллайдера, систем наблюдения спиновой поляризации и управления частотой и амплитудой внешнего переменного электромагнитного поля, вводимого на одном из участков ускорителя. Достигнута относительная точность по массе 1 х 10~5 для Т— семейства и 3 х Ю-5 для ф— семейства. В дальнейшем эксперименты с применением РД были выполнены на установке CESR (Т) и DORIS (Т'). Точность измерения массы J/ф улучшена в рр эксперименте Е760 в Fermilab до 1.2 х Ю-5 с использованием данных по ф' массе из эксперимента на ВЭПП-4.

В начале 2000-х годов с выходом детектора КЕДР в рабочий режим на модернизированном коллайдере ВЭПП-4М было решено провести серию новых экспериментов по уточнению масс очарованных мезонов и тау леп-тона (гранты РФФИ 01-02-17477-а, 04-02-16745-а, 07-02-00426-а). Значение таких экспериментов состоит в создании прецизионных реперов на фундаментальной шкале масс в области рождения указанных частиц. Точное знание масс и ф(2з) востребовано для абсолютной калибровки импульсного разрешения координатных систем детекторов. По положению их пиков, между которыми находится порог рождения тау, производится калибровка энергетической шкалы коллайдера. Наиболее точное измерение массы тау-лептона можно осуществлять, изучая именно пороговое поведение его сечения и применяя метод РД в данной области энергий. Экспериментальное уточнение массы тау-лептона важно для проверки основополагающего принципа лептонной универсальности в теории Вайнберга-Салама.

Для проведения экспериментов по измерению масс на новом качественном уровне требовалось повысить примерно на порядок точность абсолютной калибровки энергии пучка методом РД относительно среднемировой, которая к тому времени не превосходила Ю-5. Повышение точности метода РД влекло за собой множество вопросов, связанных с оценкой соответствующих, но еще неизученных источников систематической ошибки. Требующей решения являлась проблема получения и использования поляризованных пучков на энергиях в области порога рождения тау-лептона (1777 МэВ), наиболее важной для минимизации погрешности измерения массы этой частицы. Из-за близости тау-порога к целому спиновому резонансу (1763 МэВ) практически невозможно использовать при значениях энергии около порога эффект радиационной самополяризации частиц.

- реализовать и изучить методы измерения поляризации, обеспечивающие в одном случае эффективную регистрацию быстрого процесса деполяризации, а в другом - определение её абсолютной величины;

- измерить степень поляризации пучков в рабочей области энергий;

- рассчитать эффективность деполяризатора и оптимизировать режимы его работы;

- теоретически и экспериментально изучить влияние различных возмущений на точность метода РД при определении средней энергии частиц в пучке и средней инвариантной массы в коллизиях на встречных пучках;

- предложить и осуществить сценарий эксперимента по измерению массы тау-лептона, основанный на применении РД на энергиях пучка вблизи порога рождения частицы;

- теоретически и экспериментально изучить роль различных деполяризующих факторов в кольце ВЭПП-4М на тау-пороге и по возможности устранить их.

На защиту выносятся следующие положения: 1. Выбраны и изучены условия для получения поляризованных электронного и позитронного пучков на ВЭПП-4М и их применения для абсолютной калибровки энергии по частоте прецессии спина с точностью 106 в экспериментах с детектором КЕДР по измерению масс частиц пси-семейства и тау лептона.

2. Развит подход к расчету интенсивности регистрации тушековских электронов в борновском приближении для одномерной и двумерной моделей столкновений частиц внутри сгустка с учетом релятивизма в системе центра масс и спиновой зависимости. Экспериментально изучены в сравнении с теоретическими оценками особенности метода наблюдения поляризации по тушековскому рассеянию.

3. Выполнен расчёт эффективности деполяризатора с поперечным полем в различных условиях , включая режим "тонкого" сканирования, для описания которого предложена теоретическая модель. Вычислена функция спинового отклика деполяризатора, модифицированная для применения в области малых значениях параметра спиновой частоты. Сделан выбор параметров сканирования частоты и оптимальных вариантов расположения деполяризатора в кольце накопителя в экспериментах по измерению масс.

7. С использованием развитой автором методики проведены расчеты деполяризующего влияния различных возмущений поля ВЭПП-4М, включая погрешность компенсации продольного магнитного поля детектора КЕДР. Измерено время жизни поляризации инжектированного в коллайдер поляризованного пучка в зависимости от его энергии вблизи тау-порога и предложены меры по его увеличению.

11. Проведен новый цикл измерений масс на комплексе ВЭПП-4 с достигнутой лучшей в мире точностью по массам J/ф—, ^'—мезонов и тау-лептона, в которых применены основные результаты диссертационной работы.

Заключение диссертации по теме "Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника"

9.6. Выводы

1. Положительный эффект стабилизации поля для тонкого сканирования в последовательных заходах заключается в возможности ограничить его интервал областью в несколько кэВ. В противном случае требуется предварительная (и быстрая) калибровка энергии более грубым сканированием.

2. Система обратной связи подавляет пульсации в самой нижней части спектра: от 0 до 0.1 Гц. Пульсации основного поля в полосе частот выше 0.1 Гц уширяют линию спиновой частоты, разброс которой в отсутствии пульсаций определяется исключительно разбросом траекторий частиц при наличии на орбите квадратичной нелинейности ведущего поля и составляет, по оценке, около 2 Гц. Тонкое сканирование занимает по энергии область в несколько кэВ, или, по частоте деполяризатора, - несколько Гц. С учетом системы обратной связи полосой частот "вредных" пульсации, влияющих на ширину спиновой линии и, соответственно, на форму затянутого скачка, можно считать диапазон от 0.1 до нескольких Гц. Влияние этих сравнительно быстрых пульсаций на уширение линии снижается из-за усреднения за время набора статистики в точке системой регистрации тушековских частиц, которое в типичном случае составляет 20 секунд.

3. Время деполяризации при тонком сканировании (т^) может быть равно нескольким десяткам секунд (до сотни) и зависит от уширения спиновой линии в присутствии квадратичной нелинейности поля. Регулярный дрейф энергии (и, следовательно, спиновой частоты) - порядка 1 кэВ/сутки. Аномально быстрые изменения ведущего поля на временах << т^, как в случае на Рис. 9.9, происходят довольно редко.

4. В идеальных условиях обеспечиваемая скорость регистрации около 700 кГц на один счетчик соответствует статистической ошибке ~ 5 • Ю-9 сравнения частот прецессии. С достигнутым в эксперименте разрешением по частоте деполяризации лучше ~ Ю-8 становится заметным влияние нерегулярных изменений поля на временах наблюдения ~ т^.

5. Точность 4- Ю-8 в сравнении частот двух поляризованных одновременно циркулирующих электронных сгустков достигнута нами с немодернизиро-ванной системой регистрации и без дополнительной стабилизации поля, частот ВЧ системы, деполяризатора и ЯМР магнитометра.

6. С учетом полученных в методических экспериментах результатов и при условии оптимизации магнитной структуры технического промежутка для достижения оптического подобия между вторым и основным местами встречи можно рассчитывать на сравнение частот деполяризации электронов и позитронов на ВЭПП-4М с точностью лучше Ю-8.

232

Заключение

Достигнутая точность Ю-6 абсолютной калибровки энергии пучка методом резонансной деполяризации во многом определила успешное проведение цикла измерения масс на комплексе ВЭПП-4 с детектором КЕДР. Важность итогового результата подчеркивается тем фактом, что уменьшение в 3-4 раза ошибки в значениях масс 1/ф и ф' по сравнению с мировыми данными позволяет разместить эти частицы вверху иерархической таблицы точности знания фундаментальных масс (Таб.10.1).

Частица ^-РР™ п 0.04

Р 0.04 е 0.04

М 0.09

7г± 2.5

Ф 3.5

Ф' 3.9

7г° 4.5

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Никитин, Сергей Алексеевич, Новосибирск

1. A.A. Zholents, L.M. Kurdadze, . S.A. Nikitin et al. High precision measurement of the ф - and ф' - meson masses//Phys. Lett., 1981, v. 96B, No. 1,2, p.p. 214-216; Ядерная Физика, 34, 1470-1480, (1981).

2. A.S. Artamonov, S.E. Baru, . S.A. Nikitin et al. A high precision measurement of the T-meson mass//Phys.Lett.-1982.-Vol. II8B.-N0. 1,2,3.-p.p. 225-229.

3. A.S. Artamonov, S.E. Baru, . S.A. Nikitin et al. A high precision measurement of the T, T' and T"-meson masses//Phys.Lett.-1984.-Vol. 137B.-p.p. 272-276.

4. A.S. Artamonov, S.E. Baru, . S.A. Nikitin et al. High precision mass measurements in Ф and T families revisited.//Phys. Lett.-2000.-Vol. B474.-p.p. 427-429.

5. Bukin A.D. et al. Absolute calibration of beam energy in the storage ring. Phi-meson mass measurement. /Proc. of V-th Int. Symp. on High Energy Physics and Elementary Particle Physics, Warsaw, 1975, p.p. 138-162.

6. A.N. Skrinsky, Yu.M. Shatunov. Precision measurement of masses of elementary particles using storage rings with polarized beams//Sov. Phys. Usp.-1989.-Vol.32.-p.p. 548-554.

7. V. V.Anashin et, al. Status of the KEDR detector //Nucl.Instr. Meth. A. 2002. V. 478. P. 420-425.

8. А.Н.Алешаев, В.В.Анашин, . , С.А.Никитин и др. Ускорительный комплекс ВЭПП-4/Препринт ИЯФ 2011-20 (http: / / www.inp.nsk.su / publications).

9. В.В.Анашин, В.М.Аульченко, . , С.А.Никитин и др. Детектор КЕДР/Препринт ИЯФ 2010-40 (http://www.inp.nsk.su/publications).

10. А.А.Соколов, И.М.Тернов. О поляризационных и спиновых эффектах в теории синхротронного излучения//ДАН СССР, 1963, т.153, №5, с. 1052-1054.

11. Ya.S. Derbenev, A.M. Kondratenko, A.N. Skrinsky. Radiative polarization at ultra-high energies//Part. Acc., 1979, v.9, No.4, p.p.247-265.

12. B.H. Байер, В.А. Хозе. Эффекты рассеяния частиц внутри пучков поляризованных электронов в накопителях//Атомная энергий, 25, вып. 5, с.440, 1968.

13. A.M. Кондратенко. Динамика спинов частиц в накопителях. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Новосибирск, 1974.

14. О.П. Гордев, В.А. Киселев, . , С.А.Никитин и др. Управление поляризацией в канале инжекции ВЭПП-З-ВЭПП-4/Препринт ИЯФ СО АН СССР 83-110, 1983.

15. С.А. Никитин. Исследование спиновых деполяризующих факторов и схем получения продольной поляризации в электрон-позитронном накопителе. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Новосибирск, 1996.

16. С. А. Никитин. Расчёт деполяризатора с поперечным полем для прецизионных экспериментов на ВЭПП-4М/Препринт ИЯФ 2005-54, 2005.

17. Анчугов О.В., Блинов В.Е.,., Никитин С.А. и др. Эксперименты пофизике пучков заряженных частиц на электрон-позитронном коллай-дере ВЭПП-4М // ЖЭТФ т. 136, вып. 4 (2009) 690-702.

18. S.A. Nikitin, E.L. Saldin, M.V. Yurkov. Calculation of the depolarizing effect of the field imperfections in electron positron storage rings//Nucl. Instr. and Meth. A 1983, v.216, N3, pp.317-328.

19. И.М. Тернов, В.Г. Багров, Р. А. Рзаев. Излучение быстрых электронов с ориентированным спином в магнитном поле//ЖЭТФ, 1964, т.46, N 1, с.374-382.

20. В.Н. Байер, В.М. Катков, В.М. Страховенко. Радиационные эффекты во внешнем электромагнитном поле//ДАН СССР, 1971, т.197, N 1, с. 66-69.

21. Г.Брук. Циклические ускорители заряженных частиц-М.-Атомиздат.- 1970.

22. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, ., S.A. Nikitin, I.В. Nikolaev. High-efficiency polarimeter based on intra-beam scattering/ Proceedings of EPAC 2002, pp. 1954-1956, 2002.

23. V.E.Blinov, A.V.Bogomyagkov, N.Yu.Muchnoi, S.A.Nikitin, I.B.Nikolaev, A.G.Shamov, V.N.Zhilich. Review of beam energy measurements at, VEPP-4M colider KEDR/VEPP-4M//Nucl. Instr. and Meth. A598(2009)23.

24. С.А.Никитин, И.Б.Николаев. Расчёт интенсивности тушековских электронов в накопителе ВЭПП-4М/Препринт ИЯФ 2010-42, 2010.

25. V.N.Bayer, V.M.Katkov, V.M.Strakhovenko//Doklady Akademii Nauk SSSR, v. 241, n.4, p.797 (1978).

26. V.M.Strakhovenko. arXiv:0912.5429vlphysics.acc-ph. 30 Dec2009.

27. О.В.Анчугов, В.Е.Блинов, . , С.А.Никитин и др. Применение методов ускорительной физики в экспериментах по прецизионному измерению масс частиц на комплексе ВЭПП-4 с детектором КЕДР// Приборы и техника эксперимента, 2010, №1, с. 1-14.

28. S.A. Nikitin, I.B. Nikolaev. Dependence of the Electron Beam Polarization Effect in the Intra-beam Scattering Rate on the Vertical Beam Emittance/Proceedings of the EPAC 06, p.p. 1184-1186

29. Ya.S. Derbenev et al. Radiative polarization: obtaining, control, using//Particle Accelerator.-1978.-Vol.8.-No.2.- p.p. 115-126.

30. M.V. Dyug et al./8th Int. Workshop on Polarized Sources and Targets. (PST99), Erlangen, 1999. Edt. A. Gute, S. Lorenz, E. Steffens (University of Erlangen-Nürnberg, 1999, p.188).

31. M.V. Dyug, A.V. Grigoriev, . , S.A. Nikitin et al. Möller Polarimeter for VEPP-3 storage ring based on internal polarized gas jet target//Nucl. Instr. and Meth. A, 536(3), (2005)338-343.

32. A.V. Bogomyagkov, S.A. Nikitin, V.I. Telnov, G.M. Tumaikin. Estimation of errors in definition of central mass energy in high precision experiments on colliding beams/Proceedings of the 3rd Asian Particle Accelerator conference (APAC 2004), TUP-11002.

33. A. Bogomyagkov, S. Nikitin, I. Nikolaev, A. Shamov, A. Skrinsky, G.Tumaikin. Central Mass Energy Determination in High Precision Experiments on VEPP4-M/Proceedings of the 22nd PAC (PAC 2007).

34. V.M. Aulchenko, V.Balashov,. , S.Nikitin et al. New precision measurement of the J/psi and psi' meson masses//Physics Letters B573(2003)63-79.

35. K.Yu.Todyshev for KEDR collaboration. Precision measurements of masses of charmonium states/Proceedings of Science (HEP2005) 115. 2006.

36. V.V.Anashin, V.M. Aulchenko, . , S.Nikitin et al. Results on J/psi, psi(2S),psi(3770) from KEDR//Nuclear Physics В (Proc. Suppl.) 181-182 (2008)353.

37. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, . , S.Nikitin et al. Measurement of D° and D+ meson masses with the KEDR detector//Physics Letters В 686 (2010) 84-90.

38. B.E. Блинов, А.В. Богомягков, . , С.А. Никитин и др. Начало эксперимента по абсолютной калибровке энергии частиц на ВЭПП-4М вблизи порога рождения тау-лептона//Атомная энергия, т.93, вып.6, 432-437 (2002).

39. A. Bogomyagkov, V.E. Blinov, . , S.Nikitin et al. Beam Energy Calibration in Experiment on Precise Tau Lepton Mass Measurement at VEPP-4M with KEDR Detector/EPAC 2006 Proceedings, Edinburgh, Scotland, 2006, p.p.625-627.

40. S.A. Nikitin. Influence of errors in KEDR detector field compensation on the spin tune shift and the beam polarization lifetime in VEPP-4M collider at energy of tau lepton production threshold/Proc. of RUPAC 2006, p.p.150-152.

41. N.Yu. Muchnoi, S.A. Nikitin, V.N. Zhilich. Fast and precise beam energy monitor based on the Compton Backscattering at the

42. VEPP-4M collider/EPAC 2006 Proceedings, Edinburgh, Scotland, 2006, p.p.1181-1183.

43. V.V. Anashin, V.M. Aulchenko, . , S.A.Nikitin et al. New precise determination of the tau lepton mass at KEDR detector//Nucl.Phys.Proc.Suppl. 169(2007) 125-131 (e-Print: hep-ex/0611046).

44. V.V.Anashin, V.M. Aulchenko, . , S.A.Nikitin et al. Measurements of the tau lepton mass at KEDR detector//Pis'ma v ZhETF, 85(2007)429-434.

45. V.V.Anashin, V.M. Aulchenko, . , S.A.Nikitin et al. Tau mass measurement at KEDR//Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 181-182 (2008)311.

46. V.V.Anashin, V.M. Aulchenko, . , S.A.Nikitin et al. Tau mass measurement at KEDR//Nuclear Physics B (Proc. Suppl.) 189(2009)21-23.

47. K. Nakamura et al. (Particle Data Group). Review of particle physics.//J. Phys. G 37, 075021 (2010)(http://pdg.lbl.gov).

48. L.B. Okun. Tests of CPT/Talk at the Workshop on K-physics, ORSAY, France, 30 May 4 June, 1996 (http://arxiv.org/abs/hep-ph/9612247vl).

49. Я.С. Дербенев, A.M. Кондратенко. Диффузия спинов частиц в накопителях // ЖЭТФ. 1972. Т. 62, №2. С. 430-443.

50. Я.С. Дербенев, A.M. Кондратенко. Кинетика поляризации частиц в накопителях // ЖЭТФ. 1973. Т. 64, № 6. С. 1918-1929.

51. Я.С. Дербенев, A.M. Кондратенко. Релаксация и равновесное состояние поляризации электронов в накопителях//ДАН СССР. 1974. Т. 217. № 2. С. 311-314.

52. Д.Ю. Голубенко, С.А. Никитин. Эффект Тушека в приближении двумерных столкновений. Препринт ИЯФ 99-110 (1999);

53. D.Yu. Golubenko, S.A. Nikitin. Touschek effect in approximation of two dimensional collisions/Proc. of the РАС 2001 (Chicago, Illinois, USA, June 18-22, 2001), vol.4 of 5, p.p.2845-2847.

54. S.A. Nikitin, A.B. Temnykh. Study of intra-beam scattering effect at CESR and VEPP-4M storage rings at 1.8 GeV energy. Preprint Budker INP 2004-56. Novosibirsk, 2004

55. S.A. Nikitin. Quantum lower limit on scattering angle in the calculation of multiple Touschek-effect. Preprint INP 2007-36.

56. L.H. Thomas. The kinematics of an electron with an axis// Philosophical Magazine, 1927, vol. 3, seventh serie, p.p. 1-22.

57. Я.С. Дербенев, A.M. Кондратенко, A.H. Скринский. О движении спина частиц в накопителе с произвольным полем//ДАН СССР. 1970. Т.192. №6. С. 1255-1258.

58. B.W. Montague. Elementary spinor algebra for polarized beams in storage rings//Particle Accelerators, 1981, vol.11, No.4, p.p. 219-231.

59. A.M. Кондратенко. Устойчивость поляризации встречных пуч-ков//ЖЭТФ. 1974. Т.66. №4. С. 1211-1218.

60. Я.С. Дербенев, A.M. Кондратенко, А.Н. Скринский. Динамика поляризации частиц вблизи спиновых резонансов//ЖЭТФ. 1971. Т.60. №4. С. 1216-1227.

61. A.M. Кондратенко. Поляризованные пучки в накопителях и циклических ускорителях. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук, Новосибирск, 1982.

62. S. I. Serednyakov, V. A. Sidorov, А. N. Skrinsky, G. М. Tumaikin and Iu. М. Shatunov//Phys. Lett., 66B (1977), 102

63. I.B.Vasserman et, al.//Phys. Lett. 198B (1987) 302.

64. Н.И. Зиневич, Е.И. Шубин.Синтезатор частоты в стандарте КА-МАК/Препринт ИЯФ СО АН СССР 84-11, 1984.

65. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, ., S.A. Nikitin et al. Absolute calibration of particle energy at VEPP-4M//NIMA 494 (2002) 81-85.

66. S.A.Nikitin. Problem of the Beam-Beam depolarization effect in super dense colliding beams. Talk at the plenary session of the 40th ICFA Advanced Beam Dynamics Workshop on High Luminosity e+e- Factories, April 14-16, 2008, BINP, Novosibirsk.

67. С.И. Середняков, А.Н. Скринский, Г.М. Тумайкин, Ю.М. Шатунов. Изучение радиационной поляризации пучков в накопителе ВЭПП-2М// ЖЭТФ, 1976, т.71, N 6, с.2025-2032.

68. В.А. Бордовицын, И.М. Тернов, В.Г. Багров. Спиновый свет//УФН 165 1083-1094 (1995).

69. В.Н. Корчуганов, Г.Н. Кулипанов, Н.А. Мезенцев, E.JI. Салдин, А.Н. Скринский. Использование синхротронного излучения для оперативного измерения абсолютной энергии электронов в накопителе/Препринт ИЯФ СО АН СССР, ИЯФ 77-83, 1977, 12 с.

70. А.Е. Bondar, E,L. Saldin. On the possibility of using synchrotron radiation for measuring the electron beam polarization in a storage ring//Nucl. Instr. and Meth. A, 1982, V.195, No.3, p.p. 577-580.

71. А.И. Ахиезер, В.Б. Берестецкий. Квантовая электродинамика. М., "Наука 1969.

72. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика. Том II (Теория поля), седьмое изд., М.,"Наука 1988.

73. В.Б. Берестецкий, Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский. Квантовая электродинамика. М., "Наука 1989.

74. А.А. Креснин, Л.Н. Розенцвейг. Поляризационные эффекты при рассеянии электронов и позитронов на электронах//ЖЭТФ 32(2) (1957) 353.

75. В.Н. Байер, В.А. Хозе. Об определении поперечной поляризации электронов большой энергии//Ядерная физика 9(2) (1969) 409-412; Препринт ИЯФ 247, 1968.

76. D.B. Gustavson et al. A backscattered laser polarimeter for e+e- storage rings//Nucl. Instr. and Meth. A, 165 (2) (1979) 177-186.82. 2001 Report on the Next Linear Collider. SLAC-R-571, 2001.

77. А.В. Богомягков. Определение энергии в системе центра масс в прецизионных экспериментах на ВЭПП-4М/Диссертация на соискание степени кандидата физико-математических наук.

78. М. Sands. The physics of electron storage rings. An introduction. SLAC Report No. 121, Nov. 1970.

79. F.Amman. Longitudinal instability due to beam-beam interaction in electron storage rings/Preprint, LNF-71/82, 1971.

80. Handbook of accelerator physics and engineering. Edited by A.W. Chao and M. Tigner.

81. A.P.Lysenko, A.A.Polunin, Yu.M.Shatunov, Spin frequency spread mesuarements in a storage ring, Part.Accel., 18, 215, (1986).

82. Веселовский И.С. и др. Солнечные и гелиосферные явления в октябре-ноябре 2003г.: причины и следствия//Космич. Исслед., 2004.

83. V.E. Blinov, A.V. Bogomyagkov, . , S.A. Nikitin, et al., Development of resonance depolarization method at VEPP-4 for high precision measurement of tau lepton mass/PAC 2001 Proceedings (Chicago, Illinois, USA, 2001), vol.5 of 5, p.p.3317-3319.

84. R. Assmann, J. P. Koutchouk/CERN SL/94-13 (AP).

85. A.V.Bogomyagkov, S.A. Nikitin and A.G.Shamov. Influence of the vertical closed orbit distortions on accuracy of the energy calibration done by resonant depolarization technique/RuPAC 2006 Proceedings (Novosibirsk, 2006).

86. Yu. I. Eidelman, Yu. M. Shatunov and V. E. Yakimenko. Spin tune shifts in storage rings//Nucl. Instr. and Meth. A 357 (1995) 23.

87. F.Zimmermann, Т.О. Raubenheimer/SLAC-PUB-7304, 1997.

88. V.V.Danilov et al. Longitudinal beam-beam effects for an ultra-high luminosity regime/PAC 1991 Proceedings, p.526.

89. Я.С. Дербенев, A.H. Скринский. Фазовые эффекты взаимодействия встречных сгустков в жесткофокусирующих накопителях/Труды III всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц (Москва, окт. 1972), т. 1, с.386.

90. Б.Р. Мартин, Г. Шоу. Физика элементарных частиц. Чичестер, М.: Мир, физики серии Манчестер, 1992.

91. CERN Courier, V.22, No.8, Oct. 1982, p.325.

92. G. Ripken, K. Steffen, A. Wrulich/DESY M-VM 82/(1982).

93. P.B. Schwinberg, R.S. Van Dick, Jr., and H.G. Dehmelt. New comparison of the positron and electron g factors//Phys. Rew. Lett. V.47, No.24, Dec. 1981, p.p. 1679-1682.

94. A.H. Лебедев, А.В. Шальнов. Основы физики и техники ускорителей. Москва: Энергоатомиздат, 1991.

95. V.Kiselev, V.Smaluk. Experimental Study of Impedances and Instabilities at the VEPP-4M Storage Ring /6-th European Particle Accelerator Conference, Stockholm, 1998

96. Б.Рихтер. От ф к очарованию (Эксперименты 1975-1976 гг.)//УФН, т. 125, вып.2, с.201, 1978.

97. Я.С. Дербенев, A.M. Кондратенко. О критериях сохранения поляризации в ускорителях с сибирскими змейками//ЖТФ, 1989, ср.104.

98. А.М.Кондратенко, М.А.Кондратенко, Ю.Н.Филатов. Расчёт мощности спиновых резонансов на ускорителе COSY/P9-2008-16 (Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, 2008).

99. Ю. Люк. Специальные математические функции и их аппроксимации, М.: Мир, 1980.