Электронные линзы для протонных пучков

Протонные пучки на LHC не размазаны равномерно вдоль всего ускорительного кольца, а собраны в компактные сгустки, следующие друг за другом на расстоянии несколько метров. В пике производительности в каждом пучке будет по 2808 сгустков. Работа с таким большим количеством сгустков сопряжена с разнообразными трудностями, и одна из них — паразитное (то есть нежелательное) взаимодействие сгустков из встречных пучков.

Вообще говоря, большую часть пути каждый из двух встречных пучков будет идти в своей заэкранированной вакуумной трубе и не будет мешать своему соседу. Однако вблизи точек столкновения оба пучка выходят в одну трубу и сближаются друг с другом. Именно в процессе этого сближения (до или после жесткого столкновения в центре детектора) сгустки из одного пучка будут оказывать нежелательное воздействие на другой пучок за счет электромагнитных сил. С этим явлением надо бороться, поскольку оно может привести к быстрому «разбрызгиванию» и потере пучков.

На протон-антипротонном коллайдере Тэватрон было недавно создано и опробовано новое устройство, позволяющее бороться с этим эффектом, — электронная линза. Идея состоит в том, чтобы на опасных участках «укутать» протонный пучок в идущий параллельно низкоэнергетический поток электронов. Электронный пучок с профилем в виде полого цилиндра заэкранирует поле протонного пучка и уменьшит паразитное взаимодействие. Устройство и принцип работы электронной линзы описан в появившемся недавно препринте «Tevatron electronic lenses: design and operation» (препринт arXiv:0808.1542). Уже предложено начать изучать возможность применения этой методики на LHC.