Способ получения пучка высокоэнергетичных антипротонов

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения пучков высокоэнергетичных антипротонов на выходе ускорителей протонов на энергии около тысячи ГэВ и выше. Целью изобретения является повышение чистоты антипротонного пучка. Первичный ускоренный пучок протонов направляют на мишень 1, а из вторичного пучка за мишенью с помощью отклоняющего магнита 2 выделяют на свободную базу частицы с отрицательным зарядом, содержащим анти-сигма-плюс-гипероны, из которых рождаются антипротоны. За свободной базой осуществляется сепарация нужных частиц по импульсу в системе коллимнрующих и отклоняющих элементов 4, 5, 6 и 7. 2 ил. ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„„SU„„1621187 А I рц Н 05 Н 5/00 (21) 4401125/21 (22). 04.04.88 (46) 15.01.91. Ьюл, Ф 2 (72) В„А, Маишеев, Р,А, Рзаев и А.M. Фролов (53)-621 ° 384.6(088.8) (56) Бернард Ф., Вишневская А., 1алнев И. Атомная энергия, 1973, т, 35, Р 4, с. 227.

Nurushev S,H, Rzaev R.À., Sakharov Ч,Р, Proc, >tII Int. Symp. High

Energy Spin Physics, Prot, 1986, v. II, р. 201, Serpukhov. (54) СПОСОЬ ПОЛУЧВН1И ПУЧКОВ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧНЫХ АНТИПРОТОНОВ (57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь2 зовано для получения пучков высокоэнергетичных антипротонов на выходе ускорителей протонов на энергии около тысячи ГэВ и выше. Целью изобретения является повышение чистоты антипротонного пучка. Первичный ускоренный пучок протонов направляют на мишень 1, а из вторичного пучка за мишенью с помощью отклоняющего магнита 2 выделяют на свободную базу частицы с отрицательным зарядом, содержащим анти-сигма-плюс-гипероны, из которых рождаются антипротоны. За свободной базой осуществляется сепарация нужных частиц по импульсу в системе коллимирующих и отклоняющих элементов 4, 5, 6 и 7. д

C)

2 ил °, 1 621187

4 а

Изобретение относится к ускори» гельной технике и может быть использорано для получения пучков высокоэнергетичных антипротонов на выходе дейст5 вующих и проектируемых ускорителей; протонов на энергии около тысячи гигаэлектронвольт (ГэВ) и выше..

Цель изобретения — повышение чистоты антипротонного пучка. 10

На фиг, 1 изображена схема устройства для, реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 — расчетные зависимости выхода антипротонов и фоновых частиц. 15

Устройство содержит мишень 1, диспергирующие (отклоняющие) электромагниты 2, .свободную базу З„коллиматорпоглотитель 4, обьектив 5 квадрупольных линз, анализирующие электромагни- 20 ты 6 и щель-коллиматор 7. Дисперсия вторичных частиц и магнитный анализ, распадных антипротонов по импульсам осуществля|отся в одной плоскости, объектив квадрупольных линз фокусиру" 25 ет в этой плоскости антипротоны требуемого импульса в щель-коллиматор.

Фоновые частицы поглощаются в веществе коллиматора-поглотителя и щели-коллиматора. 30

Согласно предлагаемому способу ускоренные протоны направляют на мишень, генерируют в ней поток вторичных частиц, диспергируют этот поток за мишенью пространственно по знаку заряда и импульсам частиц, вццеляют в одределенном направлении на свободную базу квазимонохроматичный пучок отрицательных частиц, содержащий анти-сигма-плюс-гиероны (K+), и отбирают со свободной базы монохроматизированныи л.а пучок антипротонов от распада,. -ъ р я.

Выбор в предлагаемом способе в качестве родителей антипротонов не нейтральHblx B oTpBH8òeëüûÎ заряженных . = 45

+ антигиперонев позволяет путем магнитной пространственной дисперсии вторичного пучка существенно очистить свободную базу от нежелательных фоновых частиц из мишени, как нейтральных, так 0 и отрицательно заряженных с импульса-. ми, отличными от выбранного значения .для полезных антигипероцов. Отрицательные вторичные частицы с импульсом полезных антигиперонов ые захватываются в отбираемый со свободной базы пучок распадных антипротонов, так как:импульс последних ниже, В то же

-о время выходы,7+- и Д -гинеронов из мишени одного порядка, а вероятности распада с образованием антипротонов почти одинаковы (523 для "- р о и 647. для Д - р и").

При вариации соотношения значений импульсов Й + -гиперонов и распадных антипротонов монохроматичныи антипротонный пучок может быть получен в любом из трех поляризационных состоянии — неполяризационном, поперечно поляризованном или продольно поляризованном — с высокой степенью поляризации (50-703). Это обстоятельство связано с несохранением пространственной четности при распадах. антигиперонов (гипероног) и, как следствие, приводит к поляризации антипротонов при их образовании в распаде, В способе-прототипе ввиду невозможности выделения определенных значений импульJ p са 6 -гиперонов, практически возможным является получение неполяризованного или поперечно поляризованного антипротонного пучка, причем с меньшей степенью поляризации @ 40K.

Пример. Расчеты проведены для ускоренных протонов с энергией

3000 ГэВ. Ускоренный протаннык пучок направляют на бериллиевую мишень размером 500х1х2 мм . Поток вторичных ъ частиц, в том числе и антигиперонов, так же, как и непровзаимодействовав,ших ускоренных протонов, диспергируется за мишенью в горизонтальной плоскости по знаку заряда и их импульсам с помощью группы радиационно стойких отклоняющих электромагнитов общей длиной 28 м и максимальной отклоняющей силой 48 Т м. Исходя из типичных условий и требований к магнитооптическим каналам частиц на крупных протонных ускорителях (свободные площади, возможности магнитного оборудования, необходимость вариации импульса полезных частиц и подавления фона), свобод; ная распадная база за мишенью была выбрана для отрицательно заряженных частиц под углом 6,2 мрад к направлению ускоренного протонного пучка и составляла 40 м при длине полурасс М нада . — гиперонов L + (м) — 2-10" Р-+ (ГэВ/с, где Р - импульс антйгиперонов. лнтигипероны требуемого импульса

Р> кинематически образуются в распа+ -.-0 дах .Я -э рь антигиперонов, импульсы которых находятся лишь в интервале

Р += (1,05-1,5) Р. Поэтому на сво5 162 оодную базу установкой соответствующего режима питания диспергирующих электромагнитов отклонялся пучок отрицательных вторичных, частиц из мишени (K» т, K Я и др .).с центральным им-" пульсом Р=Р » =1,31 Р и небольшим э разбросом t Р/Р, Соотношение Р »

1,31 Рр обеспечивает отбор со свободной базы неполяризованного антипротонного пучка с требуемым импульсом РР +6Р " . Этот полезный пучок

Р вместе с вторичными частицами со свободной базы проходит щель коллиматорапоглотител я и захватывается за ним объективом из 4 квадрупольных линз с градиентом 3 кг/см, ароновне частицы вне свободной базы поглощаются в веществе коллиматора-поглотителя.

Объектив квадрупольншх линз фокусирует через зазор типовых отклоняющих анализирующих электромагнитов с минимальным полем 14 кГс пучок антипротонов;:о свободной базы с импульсами Рp + Р в щель-коллиматор, за которым этот пучок формируется по геометрии и транспортируется на экспериментальную установку. При этом фоновые вторичные частицы со свободной базы и возможные продукты их распадов л-0 - " 0 ив (К-э (н, - Л к с. импульсами вне интервала Р +ЬРр фокусируются на щеки щели-коллиматора и поглощаются в них, Рассчитанные в описанных условиях интенсивности неполяризованных антипротонных пучков и примесей фоновых частиц в них, которые могут быть получены предлагаемым способом при энер-! гии ускоренных протонов 3000 Гэй

Р р /Р » = 1 ф 31, 6Р1 р /Р р — — +8%, Р+/Р-+ =+12% иллюстрируются фиг.2, На фиг. 2 кривая 1 соответствует интенсивности I неполяризованных антипротонов, кривая 2 — интенсивности фо новых Ii -мезонов в пучке антипротонов (ло оси абсцисс отложены значения центрального импульса пучка, по оси ординат-интенсивности частиц).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать от ускоренных протонов с энергией 3000 ГэВ чистые неполяризованные пучки антипротонов с импульсами в диапазоне Р =(200—

1300= ГэВ/с и интенсивностями (10

2 10 ) Р/1L) ускоренных протонов и примесью /Р: (2-10)%, что на два порядка лучше, чем в прототипе, 1187

Выделяя координатным детектором (или экранированием с помощьв.вещества) в поперечной плоскости антипротонного пучка лишь антипротоны в верхней (или нижней) полуплоскости, получают поперечно поляризованный антипротонный пучок с пониженной в два раза интенсивностью и степенью поляризации 50-70%. Отбирая на свободную базу + -гипероны с центральным импульсом Р;»ф 1,31 Р- (в пределах

Р ». (1, 31 — 1, 55) Р" ), получают продольно поляризованйый пучок антипротонов этого же импульса Р р со степенью поляризации (65-70) l .

Предлагаемый способ получения Bblco коэнергетичных антипротонов по сравнению с прототипом позволяет получать чистые (с фоновой примесью адронов не более 10%) антипротонные пучки с достаточными для экспериментов интенсивностями, Способ технически прост и экономичен, может быть реалпзовап в любом типовом канале частиц на мощном протонном ускорителе, способствуя универсализации каIIHJIQB частиц и расширяя возможности экспериментальной установки. Такие частицы-пучки могут быть получены с импульсами дп. 0,5 от значения импульса ускоренных протонов (импульс протонов около IIIIII более

1000 ГэВ), Чистый антипротон.п,пI пу-чок оперативно может быть получен в одном из трех поляризационных состоянии: неполяризованном, поперечно поляризованном и продольно поляризованном, При программном управлении режимом работы диспергирующих магнитов канала частиц можно иметь в одном сеансе измерений чистый антипротонцый пучок с "Мигающей" поляризацией, т ° е. меняющеи поляризационное состояние в последовательных циклах работы протонного ускорителя, Формула изoбретения

Способ получения пучков высокоэнергетичных антипротонов, включающий генерацию ускорения пучка вторичных. частиц на мишени, выделение направленного пучка этих частиц на свободную базу и отбор с нее монохроматичных антипротонов, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты айти-, протонного пучка, вторичные частицы за мишенью диспергируют магнитным полем пространственно по их знаку заряда и импульсом и выделяют на свободную ба1621187 где L

С

1. „1 л.

L Q Ь-„. «» L /2, Иу Р;. = 1,31 Р-, С2

М,м=

P жв тв Рейза/с фаа Г

Составитель В, Краснопольский

Техред М,1 икеш Корректор М, Пожо

"Редактор А. Лежнина

Заказ 4255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям .при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101

7 зу монохроматичный пучок вторичных отрицательных частиц, содержащий аитисигма-паее-гипероны, а високоэиерге тичйые антипротоны отбирают со свобод5 ной абазы нри этом выполняются усло вия 3 протяженность свободной базы м протяженность диспергирующего магнитного поля, м; длина полураспада анти-сигма-плюс-гиперонов, м;

f импульс антипротонов,кг.м-с

1,65 - l0, энергия покоя анти(0 протона, Дж, 1„9/ 19 ", масса покоя антисигма-плюс-гиперона, кг;

3.108 — скорость света, ! м с,;

1,б7-10, кг.