E3 Querstrahloptik

Thema

Die im vorherigen Modell festgelegte geordnete Anordnung dieser Dipol- und Quadrupolmagnete bildet die sogenannte Optik der Maschine, deren Verhalten durch einige wenige Kernkonzepte beschrieben wird. Die Strahlemitanz misst grob die Konzentration der Teilchenwolke: Bei geringer Emittanz bewegen sich die Teilchen eines Strahls nahe der Mittelachse und nahezu parallel, während ein Strahl mit hoher Emittanz einen diffuseren Bereich einnimmt. Diese Größe bleibt entlang des Pfades erhalten, außer bei Prozessen, die sie gezielt verändern, wie beispielsweise die Strahlkühlung (die in einem späteren Modul beschrieben wird), oder unbeabsichtigt aufgrund kollektiver Effekte im Anomaliebereich. Die Betafunktion beschreibt an jedem Punkt der Trajektorie die Strahlbreite für eine gegebene Emittanz: Bei großen Werten der Betafunktion ist der Strahl breit und wenig divergent, bei kleinen Werten stark komprimiert – genau der Zustand, der an Kollisionspunkten angestrebt wird, um die Dichte der sich kreuzenden Teilchen zu maximieren. Die Anzahl der transversalen Schwingungen, die ein Teilchen bei einer vollen Umdrehung der Maschine ausführt, wird als Betatronen-Wellenzahl bezeichnet. Ihr Wert muss von bestimmten einfachen Brüchen ferngehalten werden, da ein Zusammentreffen mit diesen Resonanzen jegliche Unvollkommenheit der Maschine so lange verstärken würde, bis diese destabilisiert wird und schließlich den Strahl verliert. Daher hebt dieses Modul, das mit dem bereits etablierten magnetischen Führungssystem beginnt, abschließend die zentrale Aufgabe hervor, die dieses Führungssystem dem täglichen Betrieb auferlegt: die Betatronen-Wellenzahl von ihren gefährlichen Resonanzlinien fernzuhalten.

ID:4955