Моделирование эксперимента по кристаллической коллимации на большом адронном коллайдере 2015г. и применение кристаллического выреза для повышения эффективности коллимации : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ; научный руководитель В.В. Тихомиров

Abstract

Работа посвящена реализации новых идей в области управления пучками сверхвысоких энергий при помощи изогнутых кристаллов с использованием эффекта каналирования. Целью работы было промоделировать систему коллимации Большого адронного коллайдера на основе изогнутого кристалла в планируемом на 2015 г. эксперименте; применить метод кристаллического выреза для существенного повышения эффективности коллимация; оптимизировать параметры кристалла. Для расчетов был разработан алгоритм для моделирования движения частиц в ускорителе и изогнутом кристалле. В результате работы было проведено моделирование планируемого эксперимента по системе коллимации Большого адронного коллайдера. Было показано, что эффективность коллимации достигнет 99.65 %. Было также показано, что применение идеи кристаллического выреза способно увеличить эффективность выведения частиц до 99.95 %, а потери частиц сократить на порядок, значительно уменьшив, таким образом, радиационную нагрузку на сверхпроводящие магниты. Была оптимизирована геометрия кристалла. Наиболее оптимальные параметры для отклонения протонов энергией 7 ТэВ – длина 4 мм и угол изгиба 20 мкрад. Такие параметры позволяет уменьшить потери частиц в кристалле без выреза в 2 раза, а с вырезом – 18 раз по сравнению с геометрией, выбранной в ЦЕРН. Такая оптимизация позволяет достичь эффективности коллимации в случае без выреза 99.8 %, а с вырезом – 99.98 %.