WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Время, потраченное на калибровку энергии, уменьшает время на набор статистики, поэтому существует стремление проводить калибровки как можно реже. При этом в период времени между калибровками меняются температуры магнитов, тоннеля ускорителя, температуры источников питания и так далее, что приводит к дрейфу орбиты, изменению магнитного поля в элементах ускорителя, изменению геометрии коллайдера и, в конечном итоге, энергии пучка. Поэтому необходимо изучение зависимости средней энергии пучка от параметров накопительного кольца. Это в свою очередь требует постоянного контроля, записи, анализа существенных параметров ускорителя. Режим работы ускорителя для калибровки энергии может отличаться от режима для набора статистики, например локальными искажениями орбиты, что может привнести ошибку в определении средней энергии взаимодействия. Дрейф орбиты в течении захода по набору статистики требуется корректировать, что тоже может изменить значение средней энергии, поэтому требуется изучение зависимости средней энергии пучка от отдельных элементов ускорителя.

В §3.1 приведен расчет влияния дрейфа частоты обращения на стабильность энергии ускорителя.

В §3.2 приведен расчет влияния отдельного корректора горизонтальной орбиты в первом порядке, среднеквадратичных искажений орбиты, локальных искажений орбиты с учетом второго порядка, приведены таблицы влияния различных элементов, и требования на стабильность горизонтального положения квадрупольных линз. Также приведено описание системы мониторирования параметров ускорителя.

В §3.3 показаны результаты экспериментальных исследований установления магнитного поля после магнитного цикла. Во время проведения прецизионных экспериментов энергия ускорителя поддерживается постоянной длительное время, но иногда по различным причинам происходит значительное изменение магнитного поля (сбой в системе питания, человеческий фактор, техническое обслуживание), после которого, из-за гистерезиса, необходимо проводить магнитные циклы, для восстановления величины магнитного поля в элементах ускорителя. По результатам измерений показано, что трех магнитных циклов достаточно, для того чтобы через 4-5 часа поле восстановилось с относительной точностью 2 · 10-6, что учитывалось при проведении экспериментов.

Четвертая глава посвящена определению энергии в системе центра масс встречных пучков.

В экспериментах со встречными пучками необходимо знание средней энергии взаимодействия частиц в системе центра масс, которая зависит как от средних энергий пучков, так и от величин углового и энергетического разбросов. Для этой задачи калибровки энергии одного пучка недостаточно, необходимо знать энергию встречного пучка, распределения частиц в пучках по энергии, по пространственным координатам, чтобы на основе кинематических и статистических соображений вычислить средневзвешенную по светимости энергию в месте встречи.

Калибровку энергии на ВЭПП-4М проводят на электронных пучках, что связано с меньшим временем накопления электронов и особенностями перепуска поляризованного пучка в ВЭПП-4М. При этом предполагается, что средняя энергия позитронного пучка отличается слабо от средней энергии электронного из-за симметрии кольца ВЭПП-4М относительно диаметрально-противоположных мест встречи в экспериментальном и техническом промежутках. Однако для прецизионных экспериментов это предположение требует изучения. Энергии электронов и позитронов могут отличаться, например, из-за не одинаковых потерь энергии в полукольцах ВЭПП-4М (из-за ошибок выставки и изготовления магнитов, различающихся импедансов), из-за зависимости потерь от тока. В режиме эксперимента пучки разводятся по вертикали в трех паразитных местах встречи, что тоже может приводить к отличию энергий электронов и позитронов. Независимо от неравенства или равенства энергий позитронов и электронов, хроматизмы бета и дисперсионной функции будут нарушать пространственные распределения частиц с отклоненной энергией, что сдвинет среднюю энергию взаимодействия относительно кинематической суммы средних энергий пучков.

Методом резонансной деполяризации измеряется средняя энергия вдоль замкнутой орбиты. Для эксперимента же важно знание энергии пучка в месте встречи, которая может отличаться от измеренной. Для прецизионных экспериментов необходима оценка величины этого отличия энергий.

Таким образом, задача состоит в определении поправок и ошибок энергии в системе центра масс встречных пучков.

В §4.1 приведена формула расчета средней по импульсам инвариантной массы с учетом угловых и энергетических разбросов в пучках, а также разницы энергий электронного и позитронного пучков.

В §4.2 рассмотрена азимутальная зависимость энергии пучка как фактор, вызывающий отличие энергий электронов и позитронов. Источниками зависимости энергии от азимута являются ошибки магнитных полей в поворотных магнитах, импеданс вакуумной камеры и коллективное поле пучка.

В §4.3 приведен анализ отличия энергий электронов и позитронов в режимах калибровки и светимости из-за: электростатического разведения пучков по вертикали в паразитных местах встречи, скью-секступоля в месте разведения, наклона резонатора ускоряющего поля.

В §4.4 вычислена средняя по светимости энергия взаимодействия пучков с учетом хроматизма оптических функций и вертикальной дисперсии разного знака для электронов и позитронов. Небольшое разведение пучков в месте встречи при наличии дисперсии разного знака для электронов и позитронов приводит к пропорциональному смещению средней энергии взаимодействия. Источником паразитного разведения являются искажения орбиты разного знака для электронов и позитронов, вызванные влиянием встречного пучка во всех местах встречи. В процессе настройки ускорителя на максимум светимости, остаточное разведение определяется точностью измерения светимости. Если в начальный момент времени пучки встречались без разведения в месте встречи, то с уменьшением тока влияние встречного пучка изменяется, что приводит к зависимости сведения пучков в месте встречи от числа частиц в пучках. В результате требуется постоянная подстройка сведения пучков, для уменьшения ошибки из-за этого эффекта. Также, показано, что возможно уменьшить величину вертикальной дисперсии разного знака для электронов и позитронов в месте встречи, если разведение в трех паразитных местах встречи осуществляется в одном и том же направлении для частиц одного знака.

Впятойглаве описано проведение экспериментов по прецизионному измерению масс на ВЭПП-4М.

В §5.1 и §5.2 приведены описания поляриметра и деполяризатора, системы измерения пульсаций ведущего поля.

В §5.3 и §5.4 описаны процессы получения поляризованных пучков на ВЭПП-4М и калибровки энергии в эксперименте.

В §5.5 описание сканирования кривой возбуждения J/- и мезонов.

В §5.6 приведены таблицы с численными значениями поправок и ошибок в калибровке энергии и в определении энергии взаимодействия в системе центра масс во время экспериментов по измерению масс J/- и -мезонов.

В заключении сформулированы основные результаты работы, которые выносятся на защиту:

1. Уточнены величины систематических ошибок и поправок в экспериментах по измерению масс J/- и - мезонов. Проведенные исследования позволили определить массы этих частиц примерно в три раза точнее по сравнению с мировыми данными.

2. Проведены экспериментальные и теоретические исследования влияния различных факторов на точность определения МРД средней энергии, а именно:

(a) зависимости коэффициента уплотнения орбиты от энергии;

(b) вертикальных искажений орбиты;

(c) локальных вертикальных и горизонтальных искажений орбиты;

(d) продольного поля детектора;

(e) ширины распределения спиновых частот;

3. Рассчитаны вклады в ошибку определения энергии в системе центра масс от следующих эффектов: хроматизм оптических функций в месте встречи, дисперсия разного знака в месте встречи для электронов и позитронов, зависимость сведения пучков в месте встречи от тока пучков, азимутальная зависимость энергии пучка;

4. Сформулированы требования на стабильность магнитов ВЭПП-4М и проведено изучение зависимости энергии пучка от параметров ускорителя.

В приложении приведены громоздкие расчеты влияния вертикальных искажений орбиты, таблица коэффициентов эффективности корректоров, оценка влияния встречного пучка на разведение в месте встречи.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. V. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “Polarization measurement system on the VEPP-4 collider at low energy range”, proceedings of APAC 2001, Beijing, China, p.212-214.

2. V. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “Development of resonance depolarization method at VEPP-4 for high precision measurement of tau-lepton mass”, proceedings of PAC 2001, Chicago, USA, p.3317-3319.

3. V. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “Linux-based toolkit on the vepp-control system”, proceedings of 8th ICALEPCS, San Jose, USA, 2001, p.334.

4. V. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “High-efficiency polarimeter based on intra-beam scattering”, proceedings of EPAC 2002, Paris, France, p.1954-1956.

5. A. Bogomyagkov et al., “Study of the energy stability in the VEPP-4M storage ring”, proceedings of EPAC 2002, Paris, France, p.386-388.

6. V. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “New experiments with polarized beams at VEPP-4M”, proceedings of EPAC 2002, Paris, France, p.422424.

7. В. Блинов, А. Богомягков и др., “Начало эксперимента по абсолютной калибровке энергии частиц на ВЭПП-4М вблизи порогоа рождения тау-лептноа”, Атомная энергия, т.93, вып. 6 (2002), 432437.

8. V.E. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “Absolute calibration of particle energy at VEPP-4M”, NIM A 494 (2002) 81-85.

9. V.E. Blinov, A. Bogomyagkov et al., “Analysis of errors and estimation of accuracy in the experiment on precise mass measurement of J/psi, psi’ mesons and tau lepton on the VEPP-4M collider”, NIM A (2002) 68-74.

10. V.M. Aulchenko, A. Bogomyagkov et al., “New precision measurement of the J/psi and psi-prime meson masses”, Phys. Lett. B 573 (2003) 63-79.

11. A. Bogomyagkov et al., “Estimation of errors in definition of central mass energy in high precision experiments on colliding beams”, proceedings of APAC 2004, Gyeongju, Korea, p.276-278.

12. A. Bogomyagkov et al., “Research of possibility to use beam polarization for absolute energy calibration in high-precision measurement of taulepton mass at VEPP-4M”, proceedings of EPAC 2004, Luzern, Switzerland, p.737-739.

13. A. Bogomyagkov et al., “Precise Energy Measurements in Experiments on VEPP-4M Collider”, proceedings of PAC05, Knoxville USA, p.11381140.

14. V. Anashin, A. Bogomyagkov et al., “Precision measurements of masses of charmonium states”, proceedings of HEP 2005, p.115.

15. A. Bogomyagkov et al., “Automation of operations on the VEPP-Control System”, proceedings of ICALEPCS 2005, Geneva, Switzerland, P01.072-7.

16. A. Bogomyagkov et al., “Beam Energy Calibration in Experiment on Precise Tau Lepton Mass Measurement at VEPP-4M with KEDR Detector”, proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland, p.625-627.

17. O. Anchugov, A. Bogomyagkov et al., “Record-high Resolution Experiments on Comparison of Spin Precession Frequencies of Electron Bunches Using the Resonant Depolarization Technique in the Storage Ring”, proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland, p.2787-2789.

18. A.V. Bogomyagkov, S.A. Nikitin, A.G. Shamov, “Influence of the vertical closed orbit distortions on accuracy of the energy calibration done by resonant depolarization technique”, proceedings of RUPAC 2006, Novosibirsk, MOAP02, p.153-155.

19. A. Bogomyagkov et al., “Status of VEPP-4M collider: current activity and plans”, ВАНТ, сер.: ядер. физ. исслед., 2006, N3(47), 6-8.

20. V. Anashin, A. Bogomyagkov et al., “New precise determination of the tau lepton mass at KEDR detector”, proceedings of 9th Internatinal Workshop On Tau Lepton Physics (Tau 06), 2006, Pisa, Italy, Nuclear Physics B - Proceedings Supplements 169, July 2007, p.125-131.

21. A. Bogomyagkov et al., “Central Mass Energy Determination in High Precision Experiments on VEPP4-M”, proceedings of PAC 2007, Albuquerque, p.63.

Богомягков Антон Викторович Определение энергии в системе центра масс в прецизионных экспериментах на ВЭПП-4М

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Сдано в набор 22.10.2007 г.

Подписано к печати 23.10.2007 г.

Формат 10090 1/16 Объем 0,7 печ.л., 0,6 уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Бесплатно. Заказ № Обработано на PC и отпечатано на ротапринте "ИЯФ им. Г.И. Будкера"СО РАН Новосибирск, 630090, пр. академика Лаврентьева, 11.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»