Tesis doctoral de María Del Carmen Alabau Pons
En esta tesis se ha realizado un estudio del sistema de focalización final del llamado internacional linear collider (ilc), para optimizar el funcionamiento de dicho sistema en el modo de operación electrón-electrón (e-e-). También se han realizado estudios de la dinámica del haz y un trabajo experimental en la llamada accelerator test facility (atf), construida en kek (japón), que es un anillo de amortiguamiento o damping ring en el que se consiguen hazes de electrones con pequeñas emitancias, y que actualment son inyectadas en atf2, un prototipo del sistema de focalización final para el futuro colisionador lineal. el ilc está diseñado para hacer colisionar haces de positrones y de electrones con energía en el centro de masas de 500 gev, y con grandes luminosidades del orden de 2×10^34 cm-2s-2. Además, se consideran algunas opciones alternativas, como las colisiones fotón-fotón, fotón-electrón o e-e-. en la primera parte de la tesis, se han estudiado las diferencias en el funcionamiento del sistema de focalización final del ilc para las colisiones positrón-electrón (e+e-) y e-e-. La diferencia principal entre ambos tipos de colisión es debida a la interacción del campo electromagnético de las partículas de un haz con el de las del haz opuesto. Para el caso e+e-, la atracción entre las partículas conlleva a una focalización de los haces y al aumento de la luminosidad, mientras que en el caso de colisiones e-e- la repulsión entre los haces disminuye la luminosidad, siendo aproximadamente un 20% de la de e+e-. se ha realizado una optimización de los parámetros del haz en el punto de interacción para disminuir la disrupción entre los haces que disminuye la luminosidad. Se ha realizado un estudio de la óptica para adaptar el sistema de focalización final y la línea de extracción del haz a los nuevos tamaños del haz requeridos en el punto de interacción. además se han realizado estudios del sistema de retroalimentación o feedback del haz en el punto de interacción, que debe mantener los haces alineados en colisión con una precisión del orden del nanómetro. La señal para la corrección de los sucesivos paquetes en un tren es la relación entre la deflexión de la trayectoria producida por la interacción de ambos haces y el desplazamiento entre ambos en el momento de la colisión. La curva que relaciona este desplazamiento con el ángulo de salida de los haces tiene una pendiente muy pronunciada para el caso e-e-, lo que podría llevar a un mal funcionamiento del sistema de alineamiento. Se ha realizado una simulación de dicho sistema y se ha encontrado que la corrección debe realizarse más despacio en el caso de colisiones e-e- que en el caso e+e- para evitar la amplificación de los desplazamientos residuales por sobrecorrección, pero la corrección puede realizarse suficientemente rápido como para recuperar la luminosidad media en el tren. la segunda parte de la tesis está focalizada en la línea que extrae los haces de electrones del damping ring de atf, y que en la actualidad los conduce hasta el sistema de focalización final, atf2. Mientras haces con emitancias muy pequeñas se han medido desde hace años de manera reproducible en el damping ring, las emitancias medidas desde hace años en la línea de extracción son aproximadamente un factor 3 más grande de lo esperado. Se ha realizado un estudio de los campos magnéticos de los imanes que intervienen en la extracción del haz, que podrían dar lugar a no linealidades que aumentarían la emitancia. En particular, durante la extracción, el haz pasa desplazado horizontalmente a través de un quadrupolo centrado en el damping ring. Se han realizado simulaciones del seguimiento del haz incluyendo la no-linealidad del campo en este punto, que muestran que la emitancia vertical puede aumentar considerablemente cuando el haz está desplazado verticalmente de unos pocos milímetros. Este factor de aumento de la emitancia depende fuertemente del desplazamiento horizontal dentro del imán. se ha realizado un estudio experimental en la línea de extracción de atf, desplazando el haz dentro del quadrupolo, para estudiar la relación de la posición de extracción con el aumento de la emitancia. Los resultados experimentales corroboran que hay un aumento de la emitancia que depende de la posición de extracción del haz, pero muestran que debe haber además algún otro mecanismo que aumente la emitancia, como una dispersión anómalamente grande o desplazamientos del haz respecto de la posición nominal de extracción mayores de lo esperado. posteriormente a este estudio, este quadrupolo fué sustituido por otro con mayor apertura para el que la no linealidad del campo en la zona de extracción es despreciable. Además se han mejorado los sistemas de alineamiento del haz, y las emitancias después de la extracción están ahora muy cerca de las esperadas.
Datos académicos de la tesis doctoral «Optics studies and performance optimization for a future linear collider: final focus system for the e-e- option (ilc) and damping ring extraction line (atf)«
- Título de la tesis: Optics studies and performance optimization for a future linear collider: final focus system for the e-e- option (ilc) and damping ring extraction line (atf)
- Autor: María Del Carmen Alabau Pons
- Universidad: Universitat de valéncia (estudi general)
- Fecha de lectura de la tesis: 08/06/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Angeles Faus Golfe
- Tribunal
- Presidente del tribunal: toshiaki Tauchi
- philip Burrows (vocal)
- frank Zimmermann (vocal)
- rogelio Tomás García (vocal)