物理学家使第一六维相空间测量加速度梁

艺术表示示出了粒子加速器中的光束的测量，证明梁的结构复杂性在逐渐更高的尺寸中测量时增加。每个维度的每个增加都显示了先前隐藏的信息。

六个维度的加速度光束的第一个完整表征测量将推进世界各地当前和计划加速器的理解和性能。

由田纳西大学领导的研究人员团队，Knoxville在能源橡树岭国家实验室的梁测试设施中进行了测量，使用了介质中子源的线性加速器或Linac的复制品。详细信息已在“物理审查”信中发布。

“我们的目标是更好地了解梁的物理，以便我们可以改进加速器的运作方式，”奥诺研究加速器部门和UT联合教授教授的集团领导者。“部分是能够在6D空间中完全表征或测量光束的部分 - 这是直到现在的事情从未完成过。”

六维空间就像3D空间，但包括x，y和z轴上的三个附加坐标，以跟踪运动或速度。

“马上我们看到梁在6D空间中有这个复杂的结构，你看不到5D层和层层的复杂性，”哥伦伊说。“测量还揭示了光束结构与光束的强度直接相关，随着强度的增加而变得更加复杂。”

以前的尝试完全表征加速度束下降到“维度的诅咒”中，其中低尺寸的测量在更高的尺寸方面变得更加困难。科学家们试图通过将三个2D测量值加在一起来创建Quasi-6D表示来绕过这个问题。UT-ORNL团队指出，作为进入加速器的初始条件的测量，方法是不完整的，这将较远地确定LINAC的波束行为。

作为提高SNS电源输出的努力的一部分，ORNL物理学家使用光束测试设施来调试新的射频四极，位于Linac的前端组件的第一个加速元件。随着基础设施已经到位，将国家科学基金会授予田纳西州大学的研究资助，使得梁测试设施与最先进的6D测量能力。在加速器中进行6D测量受到多个光束时间的限制，这可能是生产加速器的挑战。

“因为我们在光束测试设施上有Linac的前端组件的复制品，我们不必担心在SNS中中断用户的实验周期。这为我们提供了不受约束的访问，以执行这些耗时的测量，这是我们在其他设施中的某些耗时的测量，“UT研究生Marchon Cathey Lead Trans Cathey表示。

“这一结果表明，将NSF资助的学术研究的自由和聪明语与通过广泛的国家实验室综合体提供的设施相结合，”NSF计划官Vyacheslav Lukin说，该副计划官员监督田纳西大学的授予。“没有更好的方法来向现代科学企业推出一个新的科学家 - 一个研究生 - 这一学生 - 现代化的科学企业，允许他们在唯一可以将唯一能够解剖基础的粒子的设施（唯一）了解和了解物质和能量。“

研究人员的最终目标是模拟整个梁，包括减轻所谓的光束光环或横梁损失 - 当颗粒行进到梁的外极端并且丢失时。他们说，更直接的挑战将找到能够分析大约500万数据点的软件工具，在35小时内产生的6D测量。

“在15年前提出拨款6D测量的时候，与维度诅咒相关的问题似乎是不可逾越的，”奥诺尔物理学家和亚历山大·阿勒斯卡德罗夫说。“现在我们已经成功了，我们相信我们可以改进系统，以制定更快，更高的分辨率测量，从各处加速器物理学家的阿森纳增加了几乎普遍的技术。”

PRL纸标题为“加速器束的前六维相空间测量”。纸张的同轴们还包括Ornl's Alexander Zhukov。

“如果我们打算建造能够达到数百兆瓦的加速器，这项研究对我们的理解至关重要，”堂道说。“我们将在未来十年中学习这一点，而SNS比世界上任何其他设施都更好地做到这一点。”

出版物：Brandon Cathey等，“加速器梁的前六维相空间测量”，物理。莱特牧师121,064804,2018; DOI：10.1103 / physrevlett.121.064804