クリスタルビームの基礎物性に関する研究

晶体梁基本物理性质研究

• 批准号: 13874034
• 负责人: 岡本 宏己
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13874034/
• 关键词: クリスタルビーム; 蓄積リング; レーザー冷却; 運動量分散; 空間電荷効果; 分子動力学シミュレーション

昨年度まで使用していた分子動力学コード"SOLID"に大幅な改良を加え、実際のレーザー冷却過程がほぼ正確にシミュレートできるようにした。具体的には、単位数値積分ステップ当たりのレーザーフォトン吸収回数を算定した上で、モンテカルロ計算を行っている。これにより、フォトンの吸収および放出時における確率的な拡散加熱効果(一種のランダムウォーク)が導入可能になった。また、冷却セクション中でのレーザービーム径の変化も取り入れている。この改良型コードを用いて、とくに線密度の低いビームのレーザー冷却シミュレーションを系統的に実行してきた。データはまだ予備的であるが、(1).共鳴結合法を適用しない限り、横方向自由度を効率良くレーザー冷却するのはきわめて困難であること、(2).運動量分散効果による結晶状態の不安定化が予想通り厳しく、現実の蓄積リングでビーム結晶化を達成するためには、非常に綿密なラティスの最適化が必要であること、などが強く示唆されている。SOLIDの改良バージョンによる数値計算にはかなりの時間を要する上、ルンゲクッタ積分法が用いられているためロングタームの粒子トラッキングには不向きである。この点に鑑み、現在全く新しい分子動力学コードの開発を行っている。新コードは改良版SOLIDの利点をすべて含んでいるだけでなく、数値積分はシンプレクティックに実行する。また、様々な初期分布の設定や、ビームとラティスの整合も自動的に達成できるルーチンも加わっている。他方、本研究で得られた知見に基づき、京都大学で建設中の小型クーラー蓄積リング(LSR)のラティス特性を吟味した。低次共鳴現象の発生条件や結晶基底状態の安定性等を考慮し、LSRの基本パラメータを設定すると同時に、SOLIDを使ったシミュレーションも行った。

Yesterday's annual ま で use し て い た molecular dynamics コ ー ド "SOLID" に な significantly improved を え, be interstate の レ ー ザ ー cooling process が ほ ぼ right に シ ミ ュ レ ー ト で き る よ う に し た. Specific に は, 単 digits numerical integral ス テ ッ プ when た り の レ ー ザ ー フ ォ ト ン 収 back several を consider absorption し た で, モ ン テ カ ル ロ count を っ て い る. こ れ に よ り, フ ォ ト ン の suction 収 お よ び released when に お け る of probabilistic な scattered heating services company, fruit (a の ラ ン ダ ム ウ ォ ー ク) が import may に な っ た. In ま た, cooling セ ク シ ョ ン で の レ ー ザ ー ビ ー の ム diameter variations change も take り れ て い る. こ の altered コ ー ド を with い て, と く に line low density の い ビ ー ム の レ ー ザ ー cooling シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を system に line be し て き た. デ ー タ は ま だ reserve of で あ る が, (1). In combination with resonance を applicable し な い limit り, transverse direction freedom を sharper rate good く レ ー ザ ー cooling す る の は き わ め て difficult で あ る こ と, (2). Exercise scattered unseen fruit に よ る crystalline state の stabilization が to not think through り 厳 し く, now be の accumulation リ ン グ で ビ ー ム crystallization を reached す る た め に は, very に tight-knit な ラ テ ィ ス の optimization が necessary で あ る こ と, な ど が く and shown strong sucking さ れ て い る. SOLID の improved バ ー ジ ョ ン に よ る the numerical computing に は か な り の time を す る, ル ン ゲ ク ッ が タ integral method with い ら れ て い る た め ロ ン グ タ ー ム の particle ト ラ ッ キ ン グ に は to き で あ る. The <s:1> <s:1> point に shows み, and now the entire く new <s:1> molecular dynamics コ and ド are developing を fields って and る る. New コ ー ド は modified SOLID の tartness を す べ て containing ん で い る だ け で な く, the numerical integral は シ ン プ レ ク テ ィ ッ ク に line be す る. ま た, others 々 な initial distribution set の や, ビ ー ム と ラ テ ィ ス の integration も automatic に reached で き る ル ー チ ン も plus わ っ て い る. Fang, this study で ら れ た knowledge に base づ き, Kyoto university in the construction of で の small ク ー ラ ー accumulation リ ン グ (LSR) の ラ テ ィ ス features を recite with relish し た. Low time resonance phenomenon の 発 living conditions や state of crystalline basement の stability を し, such as basic パ LSR の ラ メ ー タ を set す る と に at the same time, the SOLID を make っ た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も line っ た.

项目成果

H.Okamoto: "Oscillating Coulomb chain in a storage ring"Physical Review E. (in press). (2003)

H.Okamoto：“存储环中的振荡库仑链”物理评论 E.（正在出版）。

H.Okamoto: "Radio-frequency quadrupole trap as a tool for experimental beam physics"Nuclear Instruments and Methods. A485. 244-254 (2002)

H.Okamoto：“射频四极陷阱作为实验束物理的工具”核仪器和方法。

H.Okamoto: "Single-particle orbit equation in crystalline beams"Physics of Plasmas. Vol.9 No.1. 322-329 (2002)

H.Okamoto：“晶体束中的单粒子轨道方程”等离子体物理学。

H.Okamoto: "Parametric resonances in intense one-dimensional beams propagating through a periodic focusing channel"Nuclear Instruments and Methods. (in press).

H.Okamoto：“通过周期性聚焦通道传播的强一维光束中的参数共振”核仪器和方法。

H.Okamoto: "Particle barm resonances driven by dispersion and space charge"Nuclear Instruments and Methods. (in press).

H.Okamoto：“色散和空间电荷驱动的粒子棒共振”核仪器和方法。