Способ получения пучка высокоэнергетичных антипротонов

,А, Рзаев 7 8 а 1:11 аВЫС скор спол ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ,ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СНОСОВ ПОЛУЧЕНРИ ПУЧКОВЭНЕРГЕТИЧНЫХ АНТИПРОТОНОВ(57) Изобретение относится ктельной технике и может быть зовано для получения пучков высокоэнергетичных антипротонов на выходеускорителей протонов на энергии околотысячи ГэВ и выше. Целью изобретенияявляется повышение чистоты антипротонного пучка. Первичный ускоренный пучок протонов направляют на мишень 1,а из вторичного пучка за мишенью с помощью отклоняющего магнита 2 выделяютна свободную базу частицы с отрицательным зарядом, содержащим анти-сигма-плюс-гипероны, из которых рождаются антипротоны. За свободной базойосуществляется сепарация нужных частипо импульсу в системе коллимирующих иотклоняющих элементов 4, 5, 6 и 7.2 ил,Изобретение относится к ускори1 ельной технике и может быть использорано для получения пучков высокоэнергетичных антипротонов на выходе дейст 5вующих и проектируемых ускорителей;протонов на энергии около тысячи гигаэлектронвольт (ГэВ) и выше,Цель изобретения - повышение чистоты антипротонного пучка. 10На фиг, 1 изображена схема устройства для, реализации предлагаемогоспособа; на фиг, 2 - расчетные зависимости выхода антипротонов и фоновыхчастиц. 15Устройство содержит мишень 1, диспергирующие (отклоняющие) электромагниты 2, .свободную базу 3 коллиматорпоглотитель 4, объектив 5 квадрупольных линз, анализирующие электромагниты би щель-коллиматор 7,Дисперсиявторичных частиц и магнитный анализ,распадных антипротонов по импульсамосуществляотся в одной плоскости,объектин квадрупольных линз фокусиру" 25ет в этой плоскости антипротоны требуемого импульса в щель-коллиматор,Фоновые частицы поглощаются в веществе коллиматора-поглотителя и щели-коллиматора, 30Согласно предлагаемому способу ускоренные протоны направляют на мишень,генерируют в ней поток вторичных частиц, диспергируют этот поток за мишенью пространственно по знаку зарядаи импульсам частиц, вьделяют в одределенном направлений на свободную базу квазимокохроматичный пучок отрицательных частиц, содержащий анти-сигма-плюс-гиперокы С.+), и отбирают сосвободной базы монохроматизированныил,апучок антипротонов от распада,К -ь р я,Выбор в предлагаемом способе в качестве родителей антипротонов не нейтральных, а отрицательно заряженных , = 45+антигиперонев позволяет путем магнитной пространственной дисперсии вторичного пучка существенно очистить свободную базу от нежелательных фоновыхчастиц из мишени, как нейтральных, так 50к отрицательно заряженных с импульса-.ми, отличными от выбранного значения.для полезных антигипероцов. Отрицательные вторичные частицы с импульсом полезных антигиперонов ке захватываются в отбираемый со свободной базы пучок распадных антипротонов, таккак .импульс последних ниже, В то жеф овремя выходы , +- и Д -гинеронов из мишени одного порядка, а вероятности распада с образованием антипротонов почти одинаковы (523 для ф-р о и 647. для Д -р 1").При вариации соотношения значений импульсов Й + -гиперонов и распадных антипротонов монохроматичныи антипротонный пучок может быть получен в любом из трех поляризационных состоянии - неполяризационном, поперечно поляризованном или продольно поляризованном - с высокой степенью поляризации ( 50-703), Это обстоятельство связано с несохранением пространственной четности при распадах. антигиперонов (гиперонов) и, как следствие, приводит к поляризации антипротонов при их образовании в распаде, В способе-прототипе ввиду невозможности выделения определенных значений импульУ рса б -гиперонов, практически возможным является получение неполяризованкого или поперечно поляризованного антипротонного пучка, причем с меньшей степенью поляризации , 403,П р и м е р. Расчеты проведены для ускоренных протонов с энергией 3000 ГэВ, Ускоренный протаннык пучок направляют на бериллиевую мишень размером 500 х 1 х 2 мм . Поток вторичныхэчастиц, в том числе и антигиперонов, так же, как и непровзаимодействовав,ших ускоренных протонов, диспергируется за мишенью в горизонтальной плоскости по знаку заряда и их импульсам с помощью группы радиационно стойких отклоняющих электромагнитов общей длиной 28 м и максимальной отклоняющей силой 48 Тм. Исходя из типичных условий и требований к магнитооптическим каналам частиц на крупных протонных ускорителях (свободные площади, возможности магнитного оборудования, необходимость вариации импульса полезных частиц и подавления вона), свобод; ная распадная база за мишенью была выбрана для отрицательно заряженных частиц под углом б,2 мрад к направлению ускоренного протонного пучка и составляла40 м при длине полурасс,фнада , - гиперонов Е:;-+ (м) - 2" 10"Р,- (ГэВ/с, где Р - импульс антйгиперонов.ьнтигипероны требуемого импульса Р кинематически образуются в распа+ одах .К -+ 71 антигиперонов, импульсы которых находятся лишь в интервале Р+= (1,05-1,5) Р . Поэтому на сво 5 162оодную базу установкой соответствующего режима питания диспергирующих электромагнитов отклонялся пучок отрицательных вторичных, частиц из мишениЙ ,т, К, Я и др .).с центральным им-"пульсом Р=Р . =1,31 Р и небольшимвразбросом 1 1 Р/Р, Соотношение Р+1,31 Рр обеспечивает отбор со свободной базы неполяризованного антипротонного пучка с требуемым импульсом Р +БР" . Этот полезный пучокРвместе с вторичными частицами со свободной базы проходит щель коллиматорапоглотител я и захватывается за нимобъективом из 4 квадрупольных линз сградиентом 3 кг/см, ароновне частицывне свободной базы поглощаются в веществе коллиматора-поглотителя.ОЬъектив квадрупольншх линз фокусирует через зазор типовых отклоняющих анализирующих электромагнитов сминимальным полем 14 кГс пучок антипротонов со свободной базы с импульсами Р р + 1 Р в щель-коллиматор, закоторым этот пучок формируется по геометрии и транспортируется на экспериментальную установку. При этом фоновые вторичные частицы со свободнойбазы и возможные продукты их распадовл "л.О Г" . О ив(К н, - - Л к с. импульсами внеинтервала Р +ЬРр фокусируютсяна щеки Щели-коллиматора и поглощаются в них,Рассчитанные в описанных условияхинтенсивности неполяризованных антипротонных пучков и примесей фоновыхчастиц в них, которые могут быть получены предлагаемым способом при энергии ускоренных протонов 3000 ГэВРУ /Р+ = 1,31, 6 Р /Рр = +8%,Р/Р-+ =+12% иллюстрируются фиг.2,На фиг, 2 кривая 1 соответствует интенсивности 1 неполяризованных антипротонов, кривая 2 - интенсивности фо новых 7 -мезонов в пучке антипротонов(ло оси аЬсцисс отложены значенияцентрального импульса пучка, по осиординат-интенсивности частиц),Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать от ускоренных протонов с энергией 3000 ГэВ чистые неполяризованные пучки антипротонов с импульсами в диапазоне Р - =(200 - 1300= 1 эВ/с и интенсивностями (10 210 ) Р/10 ускоренных протонов и примесью/Р: (2-10)%, что на два порядка лучше, чем в прототипе, 1187 50 55 10 15 20 25 30 35 40 Выделяя координатным детектором (или экранированием с помощью вещества) в поперечной плоскости антипротонного пучка лищь антипротоны в верхней (или нижней) полуплоскости, получают поперечно поляризованный антипротонный пучок с пониженной в два раза интенсивностью и степенью поляризации50-70%. Отбирая на свободную базу . -гипероны с центральным импульсом Р р,31 Р - (в пределах Р+ х(1,31 - 1,55)Р"), получают продольно поляризованйый пучок антипротонов этого же импульса Р р со степенью поляризации (65-70)l.11 редлагаемый способ получения высокоэнергетичных антипротонов по сравнению с прототипом позволяет получать чистые (с фоновой примесью адронов не более 10%) антипротонные пучки с достаточными для экспериментов интенсивностями, Способ технически прост и экономичен, может быть реализовап в любом типовом канале частиц на мощном протонном ускорителе, способствуя универсализации каналов частиц и расширяя возможности экспериментальной установки. Такие частицы-пучки могут быть получены с импульсами до 0,5 от значения импульса ускоренных протонов (импульс протонов около плн более 1000 ГэВ), Чистый антипротон.пьй пу чок оперативно может быть получен в одном из трех поляризационных состоянии: неполяризованном, поперечно поляризованном и продольно поляризованном, При программном управлении режимом работы диспергирующих магнитов канала частиц можно иметь в одном сеансе измерений чистый антипротонцый пучок с "Мигающей" поляризацией, те. меняющеи поляризационное состояние в последовательных циклах работы протонного ускорителя,Формула изобретения Способ получения пучков высокоэнергетичных антипротонов, включающий генерацию ускорения пучка вторичных частиц на мишени, выделение направленного пучка этих частиц на свободную базу и отбор с нее монохроматичных антипротонов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чистоты айти-, протонного пучка, вторичные частицы за мишенью диспергируют магнитным полем пространственно по их знаку заряда и импульсом и выделяют на свободную баФЮ 8 д Составитель В, Краснопольскийтор А. Лежнина Техред М,1 икеш Корректо ожо дписн Заказ 425 ВНИИПИ Го о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., д. 4/5 омит оскв ственного113035 э Производственно-из мбин ельск 7зу монохроматичный пучок вторичных отрицательных частиц, содержащий аитисигма-плюс-гипероны,: а високозиерге тичйые антипротоны отбирают со свобод 5 ной оазы при этом выполняются усло Вия еф протяженность свободной базы, м;протяженность диспергирующего магнитного поля, м; длина полураспада анти-сигма-плюс-гиперонов, м; импульс антипротонов,кг.м-с 1,6510 , энергия покоя анти 10протона, Дж,1,910 а", масса покоя анти- сигма"плюс-гиперона, кг;3 108 - скорость света,1м. с,;1,б 7.10, кг. ент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 1