Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
процент поляризации и достаточную светимость? Анализ устойчивости
поляризации встречных пучков был проведен в [44]. При этом было
рассмотрено деполяризующее влияние любого источника возмущений
стохастического характера, в том числе и квантовых флуктуаций. С этой
целью вводится время деполяризации - обратное величине вероятности:
Здесь v - частота прецессии спина вокруг оси поляризации n; vk -
целочисленная комбинация частот орбитального движения; дельтафункция
характеризует воздействие на спин стохастического источника. Уравнение
эволюции спина с учетом деполяризующих воздействий
имеет следующее решение для равновесной поляризации:
которое устанавливается через время Т = тптд/(тп + тд).
Мощность резонанса ] Uъ |2, входящая в формулу (90), зависит, в
частности, от амплитуды бетатронных колебаний, и в первую очередь от
амплитуды z-колебаний. Заметим, что амплитуда z-коле-баний может
измениться при лобовой встрече двух пучков (электронов и позитронов),
поскольку встречный пучок оказывает влияние на вертикальные колебания.
При этом эффективная амплитуда ока-
(89)
= шг = 2 "Ъ = S я < | ил |2 8 (v - v")>. (90)
ft А
?= - ?и7д
(91)
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 915
зывается зависящей от числа частиц в сгустке, вследствие чего число
частиц N входит в определение времени деполяризации тд. Проведенные
оценки показали, что условия, ограничивающие число частиц iV, т. е.
лимитирующие светимость, не являются нереальными: они совпадают с
обычными требованиями к пучку, обеспечивающими устойчивость встречных
пучков в орбитальном движении.
Рассмотрение проблемы устойчивости поляризации и роли деполяризующих
факторов [45] показало, что при надлежащих требованиях к точности
конструкции магнитной системы накопителя можно обеспечить поляризацию
встречных пучков даже в области сверхвысоких энергий электронов 10-100
ГэВ. Эти требования касаются прежде всего точности установки магнитной
системы, обеспечивающей ограничение максимального отклонения пучка от
равновесной орбиты, а также выбора параметров накопителя, обеспечивающего
удаление частоты прецессии спина от резонансов, вызванных случайными
отклонениями магнитного поля.
Как было показано в [45], существует возможность ускорить процесс
поляризации введением в прямолинейные промежутки накопительного кольца
сильного вертикального знакопеременного магнитного поля: В+ и В- В-) -
"змейка". При этом поля-
ризующие процессы будут происходить при излучении электронов на участке
змейки. Это сокращает время установления поляризации в 2 я <?о)/?(r)0+ раз
(50<с В+ - ведущее поле ускорителя, 9+ - длина участка действия
вертикального В+-поля). Степень поляризации при этом равна:
14° 8?3 • (93)
Этот способ повышения роли поляризующих процессов, обусловен-ных
излучением, особенно эффективен в больших накопительных кольцах на очень
высокие энергии при относительно малом поле <В0>.
3. ЭФФЕКТ РАДИАЦИОННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В ФИЗИЧЕСКОМ
ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Экспериментальные методы наблюдения эффекта радиационной поляризации. Как
мы уже отмечали, эффект радиационной поляризации электронов и позитронов
в накопительных кольцах был установлен теоретически в 1963 г. [4]. Первое
указание на существование этого эффекта в накопительных кольцах относится
к 1968 г.- радиационная поляризация электронов (естественная поляризация)
была обнаружена экспериментально на накопительном кольце АСО (536 МэВ)
группой физиков во Франции (Орсэ) [46].
В 1971 г. эффект радиационной поляризации экспериментально изучался в ИЯФ
СО АН СССР в Новосибирске на накопительном кольце ВЭПП-2 (625 МэВ) [8], а
также во Франции на накопительном
6*
916 ТЕРНОВ И. М.
кольце AGO [47]. Вслед за тем наблюдения были проведены при более высоких
энергиях: в 1975 г. в Станфорде (США) на накопительном кольце SPEAR (2,4
и 3,7 ГэВ) [48-50] и в 1978 г. в ФРГ на накопительном кольце PETRA (15,2
ГэВ) 151, 52] (см. также [53]). В 1975 г. детальные наблюдения эффекта
проводились на накопительном кольце ВЭПП-2М (0,5-0,7 ГэВ) в Новосибирске
[54]. Основанные на различных методах, эти наблюдения не только
качественно докааали существование эффекта радиационной поляризации в
накопительных кольцах, но и установили хорошее согласие с теоретическими
предсказаниями степени и времени поляризации [4].
Рассмотрим основные методы измерения поляризации электронов и позитронов,
применявшихся в экспериментах.
а. Метод внутрипучкового рассеяния (эффект Тушена). В первых
экспериментах по исследованию радиационной поляризации электронов и
позитронов [8, 47, 53, 54] использовался метод измерений, основанный на
меллеровском рассеянии частиц друг на друге в одном и том же сгустке. Это
рассеяние, связанное с бетатронными колебаниями частиц, может привести к
преобразованию радиального импульса в продольный [55], т. е. к различным
значениям энергии двух частиц, отличающихся от среднего значения энергии
пучка. Эффект внутрипучкового рассеяния может привести к выбыванию частиц
