Релятивистские пучки инжекционного комплекса ВЭПП-5 можно использовать для создания плазменных волн с амплитудой электрического поля порядка 1 ГВ/м. Часть электронов пучка, согласно расчетам, должна ускоряться этим полем на длине до 1 м.

Главная особенность нашего проекта плазменного ускорителя — это система подготовки пучка. Она позволяет продольно сжимать сгусток релятивистских частиц вплоть до размера ~ 0,1 мм. Кроме того, имеется возможность формировать оптимальный продольный профиль плотности пучка.

Основные характеристики планируемой установки: энергия электронов до входа в плазму — 510 МэВ, число частиц в сгустке — 2•10¹⁰ e^–, плотность плазмы — до 10¹⁶ см^–3, число ускоренных частиц — до 3•10⁹, их энергетический разброс менее 10 %.

В настоящее время эксперимент находится в стадии технической разработки. Начаты работы по изготовлению плазменной секции установки.

Общая схема эксперимента по кильватерному ускорению. На вставках показаны результаты трекинга частиц

Эта установка открывает ряд новых возможностей для исследования кильватерного ускорения, в том числе:

• возможность достижения больших пиковых токов пучка за счет его продольного сжатия,
• возможность задания произвольного профиля плотности пучка,
• возможность длительного взаимодействия пучка с плазмой, вплоть до разрушения ускоряющей части сгустка,
• возможность прецизионной диагностики энергетического спектра ускоренных частиц,
• возможность работы с позитронным пучком.

Ожидаемые результаты: a) профиль тока пучка перед входом в плазму, пунктирной линией обозначен профиль тока, получающийся при сжатии пучка без коллимации, частицы летят в направлении положительного z; b) энергетический спектр электронов после плазмы; c) структура плазменной волны и изображение электронного пучка в середине пути сквозь плазму. Численное моделирование динамики релятивистского электронного пучка в плазме выполнено с помощью программы LCODE

Статья в журнале «Физика плазмы» (340 КБ)

Тезисы доклада на EPAC'2004 (400 КБ)

Стендовый доклад на EPAC'2004 (PDF, 2,2 МБ)

Стендовый доклад на Звенигородской конференции по физике плазмы (PDF, 300 КБ)

Система подготовки пучка для эксперимента (860 КБ) Дипломная работа

Проект эксперимента (2,2 МБ) Дипломная работа

Радиационно-защищенный зал, в котором планируется проводить эксперименты (23 августа 2004 г.)

Ссылки:

• LCODE — программа для расчета динамики релятивистского пучка в плазме.
• Orion — проект комплекса установок по плазменным методам ускорения в SLAC.
• E-162 — эксперимент по кильватерному ускорению в SLAC.
• Argonne Wakefield Accelerator