Электронное охлаждение

Электронное охлаждение — метод охлаждения пучков тяжёлых заряженных частиц в ускорителях. Метод предложен Г. И. Будкером в 1966 году^[1] и впервые продемонстрирован при охлаждении протонов в кольце НАП-М в ИЯФ СОАН СССР, в Новосибирске, в 1974 году.

Цикл работ «Метод электронного охлаждения пучков тяжёлых заряженных частиц» отмечен Государственной премией в 2001 году, (В. В. Пархомчук, Д. В. Пестриков, Р. А. Салимов, А. Н. Скринский, Б. Н. Сухина, Н. С. Диканский, И. Н. Мешков, Г. И. Будкер (посмертно)).

Принцип действия

В отличие от лёгких электронов высоких энергий, для которых синхротронное излучение автоматически обеспечивает радиационное затухание поперечных колебаний в накопительном кольце, тяжёлые частицы практически не излучают. Идея электронного охлаждения заключается в том, чтобы на некотором участке совместить пучок «горячих» ионов с интенсивным пучком очень «холодных» электронов, следующих с точно такой же продольной скоростью. Происходит обмен температур, после чего разогревшийся электронный пучок отводится в коллектор, а ионный пучок взаимодействует на следующем обороте с новым холодным пучком электронов.

Установка электронного охлаждения на накопителе тяжёлых ионов LEIR, в ЦЕРН. Построена в ИЯФ СО РАН.

Электронное охлаждение на накопителе вторичных пучков ионов ESR, в GSI, Германия.

Применение

В настоящее время установки электронного охлаждения установлены на ряде накопителей ионов^[2][3]:

Накопитель	Центр, город, страна	Годы работы	Охлаждаемые частицы	Энергия электронов, МэВ	Ток электронного пучка	Примечания
НАП-М	ИЯФ, Новосибирск, Россия	1974-1984	протоны	..	..	..
ICE	ЦЕРН	1979-1980	протоны	..	..	..
Test Ring	Фермилаб, США	1979-1980	протоны	..	..	..
МОСОЛ	ИЯФ, Новосибирск, Россия	1986-1988	протоны	..	..	..
LEAR	ЦЕРН	1987-1996	антипротоны	..	..	..
IUCF cooler	Индиана, США	1988-2002	..	..	..	..
TSR	MPI, Гейдельберг, Германия	1988-2012	..	..	..	..
TARN-II	Токийский университет, Япония	1989-2002	..	..	..	..
CELSIUS	Уппсальский университет, Швеция	1989-2005	..	..	..	..
ESR	GSI, Дармштадт, Германия	c 1990	редкие ионы	..	..	..
ASTRID	Орхусский университет, Дания	1992-2005	..	..	..	..
CRYRING	Стокгольмский университет, Швеция	1992-2009	..	..	..	..
COSY	Юлих, Германия	1993-?	..	..	..	..
SIS18	GSI, Дармштадт, Германия	c 1998	тяжёлые ионы	..	..	..
AD	ЦЕРН	с 1998	антипротоны	..	..	..
HIMAC	Тиба, Япония	с 2000	ионы C12+	..	..	..
TSR	MPI, Гейдельберг, Германия	с 2004	..	..	..	..
LEIR	ЦЕРН	с 2005	ионы Pb82+	..	..	..
Recycler	Фермилаб, США	2005-?	антипротоны	..	..	..
S-LSR	Киото, Япония	с 2005	..	..	..	..
CSRm	IMP, Ланьчжоу, Китай	с 2005	..	..	..	..
CSRe	IMP, Ланьчжоу, Китай	с 2008	..	..	..	..
COSY	Юлих, Германия	с 2013	..	..	..	..
ELENA	ЦЕРН	с 2018	антипротоны	..	..	..

• NICA и его бустер, ОИЯИ, Дубна, Россия — строится
• HESR, в FAIR, Дармштадт, Германия — строится

См. также

• Стохастическое охлаждение
• Ионизационное охлаждение
• Радиационное затухание