A5 Effets faisceau-faisceau dans les collisionneurs

Topique

Dans un collisionneur, lorsque deux faisceaux de particules de charges opposées se croisent au point de collision durant la phase de faisceau stable décrite dans le cycle de fonctionnement, chaque particule d'un faisceau subit le champ électrique et magnétique collectif intense généré par toutes les particules du faisceau opposé – un phénomène appelé interaction faisceau-faisceau. Pour des particules de charges opposées, ce champ agit comme une lentille supplémentaire, très puissante mais aussi fortement non linéaire, contrairement à la focalisation douce d'un quadripôle, dont l'intensité dépend de la distance au centre du faisceau opposé à laquelle chaque particule passe. Ceci introduit le même type de diffusion du nombre d'onde bétatronique que l'effet de charge d'espace déjà décrit, avec le risque associé d'exciter des résonances dangereuses dans une fraction du faisceau. Cet effet limite, en pratique, l'intensité du faisceau et la compression du point de collision qu'un collisionneur peut tolérer de manière stable avant que l'interaction faisceau-faisceau elle-même ne dégrade progressivement la qualité du faisceau et, par conséquent, la densité de collisions utiles : au-delà d'un certain seuil, augmenter l'intensité du faisceau ne se traduit plus par davantage de collisions utiles et ne fait qu'accroître l'instabilité au croisement. Dans les machines comportant plusieurs points de collision le long de l'anneau, il existe également un effet de croisements parasites : deux faisceaux identiques, circulant sur des trajectoires très proches entre les points de collision principaux, peuvent aussi se croiser en des points non conçus pour une collision efficace, générant ainsi des déviations indésirables supplémentaires qu'il convient de minimiser par la géométrie de séparation des faisceaux dans ces zones. Par conséquent, ce module, qui s'ouvre sur la collision de deux faisceaux, conclut en démontrant que ce même croisement, au-delà d'une certaine limite, devient la source de sa propre dégradation.

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