A Storage Ring proton Electric Dipole Moment experiment: most sensitive experiment to CP-violation beyond the Standard Model
储存环电火花加工协作组正在完成向能源部提出的一项全面建议，以便在10- 29 e \cdot cm级进行敏感质子电火花加工实验。这涉及构建半径为R~40 m的电环，其中通过由3 cm间隙分开的不锈钢板提供弯曲，提供10 MV/m的电场。这个环可以存储0.7 GeV/c动量的质子，也被称为“魔术”，因为它具有独特的性质，即自旋和动量矢量在任何电场中都以相同的速率进动。如果自旋在存储时间的大部分持续时间内保持纵向，则径向电场作用于质子电偶极矩，并且可以引起可测量的垂直自旋进动。对自旋相干时间、旋光仪系统和电场的研究表明，我们达到了实验的目的。相对束流位置监测器的计划使用目前可用的技术，并将其应用于加速器环境。需要进行一些研究和开发，以确定该计划的可行性。进一步改善的前景与未来的升级为另一个数量级的EDM灵敏度也奠定了。
2011-10-15 hep-ex physics.acc-ph
Comment on "rf Wien filter in an electric dipole moment storage ring: The "partially frozen spin'' effect''
Jacobi-Anger恒等式被用来量化Morse、Orlov和Semertz的发现[1]。纵向自旋分量中的长期项与贝塞尔函数成比例。提出了优化长期项的机器参数值的建议。
2014-03-15 physics.acc-ph
A doubly-magic storage ring EDM measurement method
本文讨论了储存环的“双魔阱”操作，它具有叠加的电磁弯曲，使不同粒子类型的束流的自旋同时被冻结（即两个魔阱）。一些双幻数的例子已经被发现，其中一个有86.62990502 MeV的冻结自旋质子和30.09255159 MeV的冻结自旋正电子（精确度与它们已知的磁矩相匹配）在同一个储存环中反向循环。（假设正电子EDM值为零），正电子束可用于使径向磁场归零，使得质子EDM能够在没有主要系统误差的情况下被测量。同样的技巧，使用38.6 MeV的质子和39.2 MeV的氦离子（He 3）产生质子和氦离子EDM的差异--任何可测量的大差异将代表物理学超越标准模型--使用一个便宜的10米弯曲半径的存储环，和已经证明的操作自旋控制技术。
2018-12-14 hep-ex physics.acc-ph
Feasibility of search for nuclear electric dipole moments at ion storage rings
在离子储存环上寻找$β$活性核的电偶极矩（EDM）时，有望获得比$10^{-24} e$ cm高得多的灵敏度。这将是对违反CP问题研究的一个重大进展。
1998-09-11 hep-ph nucl-th physics.acc-ph
Resonance method of electric-dipole-moment measurements in storage rings
本文介绍了一种测量储存环中原子核电偶极矩的共振法。（1）与自旋进动共振地振荡粒子的速度，以及（2）交替地产生具有不同电子感应加速器调谐的两个子束--一个子束用于放大，从而使得更容易校正产生模仿EDM信号的假信号的环缺陷，另一个用于EDM测量。
2006-05-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
Frequency domain method of the search for the deuteron electric dipole moment in a storage ring with imperfections
该方法基于四个基本特征。测量了垂直面内不完整圆环中由于电偶极矩和磁偶极矩引起的垂直面内总自旋进动频率。从顺时针到逆时针操作，环形元件的位置不变。在每个CW和CCW操作中交替地执行使用水平面中的偏振旋进频率测量的有效洛伦兹因子的校准。并且不同平面中的偏振旋进的频率之间的近似关系被设置为排除它们以接近$10^{-29}$ $e\cdot cm$的灵敏度水平混合到期望的EDM信号的垂直频率。
2017-11-17 physics.acc-ph
I. Electron and Proton Spin Polarisation in Storage Rings ---an Introduction
这篇文章对储存环中电子和质子的自旋极化理论作了统一的介绍，并为我在蒙特雷所作的四次演讲的书面版本提供了一个共同的出发点
1999-01-22 physics.acc-ph physics.class-ph quant-ph
Precursor Experiments to Search for Permanent Electric Dipole Moments (EDMs) of Protons and Deuterons at COSY
在本报告中，我们讨论了一些实验上的搜索质子或氘核EDM，这可能是在COSY-Juelich进行。最有前途的是使用射频径向电场翻转器，这将导致CP的积累，违反平面内的电子束的极化微小的自旋旋转。存储环搜索EDM最关键的是自旋相干时间，我们报告的分析评估点在一个更大的自旋相干时间为氘核约200倍的质子相比，在COSY，自旋相干时间为氘核可以达到约10 000秒。
2012-01-27 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
Hamiltonian Methods for the Study of Polarized Proton Beam Dynamics in Accelerators and Storage Rings
通过引入耦合的自旋轨道泊松括号和哈密顿函数，将经典的自旋轨道运动方程推广到9维相空间中的哈密顿系统。经过这种扩展，并通过建立初始和扩展系统之间的连接，它成为可能的应用方法的理论的哈密顿系统的极化粒子束动力学的研究在圆形加速器和储存环。这些方法中的一些已经在计算机代码Forget-Me-Not中实现。
1999-03-18 physics.acc-ph
On Possibilities of High Precision Fundamental Physics Experiments in Spin-Transparent Storage Rings of Low Energy Polarized Electron Beams
本文提出基于自旋透明方法的低能极化电子束小型存储环新设计，用于直接测量电子永久电偶极矩并搜寻暗能量与超轻暗物质。
2023-06-28 hep-ex physics.acc-ph
Berry phases in an electric-dipole-moment experiment in an all-electric storage ring
考虑了全电储存环电偶极矩实验中Berry（几何）相位引起的系统效应。我们分析了自旋冻结和局部纵向和垂直电场交替时的实验装置。由于Berry相位，自旋绕径向轴旋转。相应的系统误差是相当重要的，而它可以用顺时针和逆时针光束来消除。Berry相也导致了自旋绕径向轴的转动。这种效应也可以用顺时针和逆时针光束来消除。自旋进动的角速度的方位角分量的符号取决于自旋取向完美的起始点。该量的径向分量在每个起点保持其值和符号。当纵向电场和垂直电场在同一段内没有任何交替地连接时，不会出现由于几何相位引起的系统误差。然而，另一个系统的影响，自旋旋转的方位轴发生，并有相反的符号为顺时针和逆时针光束。
2018-01-03 hep-ex hep-th nucl-ex
Magnetic field effects on the proton EDM in a continuous all-electric storage ring
通过测量质子束在垂直平面上的自旋进动率，可以在带电储存环中寻找质子的电偶极矩。在理想情况下，自旋进动来自于电场和电偶极矩之间的耦合。在实际情况下，磁场成为主要的系统误差源，因为它以类似的方式与磁偶极矩耦合。束可以看到各种配置，其中包括方向，时间依赖性等的磁场，例如，几何相位效应观察时，束看到在不同的方向和相位周期性的字段。我们已经模拟了磁场在主要的独立场景中的效果，并发现与静态磁场情况下的分析估计一致的结果。我们为每种情况下的磁场设置了限制，并提出了避免磁场产生系统误差的解决方案。
2018-12-06 physics.acc-ph
IOTA Experiment for Proton Pulse Compression at Extreme Space-Charge
Northern Illinois University（北伊利诺伊大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
IOTA实验通过优化射频参数和晶格配置，研究极空间电荷条件下质子束的纵向压缩及横向上束流质量的保持。
2025-12-02 hep-ex physics.acc-ph
An MDM Spin Transparent Quadrupole for Storage Ring based EDM Search
储存环为直接测量带电粒子的电偶极矩提供了一种有吸引力的选择。为了达到10^-29 e x cm的灵敏度，关键是要减轻所有来源的系统误差。在此，我们提出了一种独特的磁偶极矩~（MDM）自旋透明四极子的想法，它可以显著减小由于粒子遇到的横向电场和磁场引起的系统误差。
2016-11-15 physics.acc-ph
Simulation of Beam-Beam Effects in $e^+e^-$ Storage Rings
本文采用新开发的粒子模拟程序对PEP-Ⅱ非对称对撞机的束-束效应进行了研究。在很大的束流范围内，模拟亮度与实测亮度的一致性在10%以内。模拟了有和没有透明对称的相干偶极振荡谱。即使在大的光束-光束参数下，相干$π$模的模拟调谐偏移也与线性化的Vlasov理论一致。相干偶极子的Poicare映射用于识别束-束共振。
2001-04-05 physics.acc-ph
General Spin Precession and Betatron Oscillation in Storage Ring
给出了储存环中同时具有反常磁矩和电偶极矩的扩展束团粒子自旋进动的广义表达式。给出了束团的横向振荡公式。后者是Farley俯仰修正\cite{Farley}的推广，包括径向振荡和垂直振荡。在附录中讨论了μ子储存环的一些实用公式。
2016-02-25 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Measurement of the Spin Tune Using the Coherent Spin Motion of Polarized Proton in a Storage Ring
本文报道了首次在高能（24 GeV和255 GeV）下用驱动相干自旋运动测量自旋调谐。为了在极化质子对撞机中保持极化，重要的是要知道极化质子束的自旋调谐，其被定义为每转全自旋进动的数量。一个九磁铁自旋翻转器在两个西伯利亚蛇的存在下表现出高自旋翻转效率[1]。自旋翻转器以给定的频率（或音调）和强度驱动自旋共振。当驱动频率接近自旋频率时，质子的自旋方向不再垂直，而是围绕垂直方向进动。通过测量水平分量的进动频率，可以精确地测量自旋调谐。驱动相干自旋运动和快速的逐圈偏振测量是测量的关键。在关闭自旋翻转器之后，垂直自旋方向恢复，并且偏振值不受测量的影响。这种操作保持极化的事实使得在高能加速器的操作期间测量自旋调谐成为可能。
2019-04-26 physics.acc-ph
Tight focusing proton beam with radius in nanometer scale generation based on channeled solid target
提出了一种产生纳米尺度超紧聚焦质子束团的有效方案。基于多维粒子模拟方法，得到了一种横向尺寸在纳米尺度上的针状质子丝，其密度和电荷量为。该机制是通过激光照射在一个固体靶与预沟道密度分布。理论分析表明，随着初始靶密度分布由均匀分布向预沟道分布的变化，横向电场由散焦偶极子结构向双偶极子结构急剧转变。电场的内部偶极子将质子束紧紧聚焦到纳米量级。三维仿真在实际条件下验证了该方案的有效性。各种预沟道密度分布，包括线性，抛物线和任意陡峭的证明是工作良好的制度，这表明该计划的鲁棒性和可执行的实验。
2022-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Frequency Domain Storage Ring Method for Electric Dipole Moment Measurement
基本带电粒子电偶极矩的精确测量将为物理学提供一个超越标准模型的重要探索。任何可测量的大EDM都意味着违反了时间反演和宇称守恒，这意味着宇宙中物质/反物质的不平衡，这在标准模型中是无法理解的。本文提出了一种测量电子、质子或氘核EDM的频域（即频率差）方法。质子EDM的预期精密度（即再现性）为$10^{-30}\,$ e-cm，具有相当的准确度（即包括系统误差）。这将比目前的上限小几乎六个数量级，并将提供对标准模型的严格检验。共振偏振法，实际上是由大极化光束电荷，是关键（最新颖，最少证明）的元素的方法。随着锁相，滚动偏振“库普旋转轮”，共振偏振测量光束偏振作为振幅，而不是作为强度。例如，在100Hz处并且可由恒定控制电流调节的极化滚转导致由于场误差导致的寄生转矩平均为零以达到高精度。由于这些扭矩被认为是真正冻结尾旋操作中系统误差的主要来源，因此这是滚动极化带来的重大改进。系统误差的重要来源仍然存在，主要来源是由于维恩滤波器反转不确定性。电子和质子自旋都可以在全电储存环中“冻结”，它们的EDM精度应该相当。冻结氘核自旋需要一个叠加的电磁引导场;否则滚动自旋的方法和精度应该是相似的。
2015-12-04 physics.acc-ph
Thomas-BMT equation generalized to electric dipole moments and field gradients
本文给出了一个相对论性运动方程的表达式，其中包括电场梯度，粒子及其自旋，电和磁偶极矩沿自旋轴排列。利用电磁对偶变换推广了一个带梯度项的BMT方程。修正粒子动力学在储存环的精确$(g-2)$和电偶极矩测量计算，并考虑到精密粒子跟踪程序的应用。
2015-07-16 physics.acc-ph
Dipole Mode Detuning in the NLC Injector Linacs
JLC/NLC的注入式直线加速器包括e+助推器、e-驱动直线加速器、e+助推器和两个预直线加速器。这四个系统一起将两种类型的束流从各自聚束器末端的80 MeV点传输到存储环，然后从存储环传输到聚束压缩器开始处的10 GeV点。名义上，e+助推器结构将是L波段，其他的是S波段。在通过这些直线加速器的传输中，重要的是发射度和粒子损耗保持在规定的公差内。特别是，偶极尾流场的影响，特别是长距离偶极尾流场，需要仔细考虑。我们目前的设计，采用简单的模式失谐，没有阻尼，并允许我们满足我们的公差要求，为标称（2.8 ns）和交替（1.4 ns）聚束间距选项的注入器直线加速器结构。
2000-08-19 physics.acc-ph
Field of a moving locked charge as applied to beam-beam interactions in storage rings
结果表明，洛伦兹变换一般不能正式应用于锁定在某一区域内的粒子的势和场。特别是，这种性质与原子核中的核子以及储存环中的粒子和原子核有关。即使它们以高速运动，它们的电场也由库仑定律定义。所得结果对计划中的储存环氘电偶极矩实验具有重要意义。
2015-11-21 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Storage Ring to Search for Electric Dipole Moments of Charged Particles -- Feasibility Study
所提出的方法利用带电粒子限制为一个存储环束（质子，氘核，可能$^3$他）搜索沿粒子自旋轴排列的固有电偶极矩（EDM）。统计灵敏度可接近10 $^{-29}$ e $\cdot$ cm。挑战将是将系统误差减少到类似的水平。将调整环以保持自旋极化，最初平行于粒子速度，时间超过15分钟。通过EDM作用的大径向电场将使极化从纵向旋转到垂直方向。垂直偏振分量的缓慢上升，通过从目标散射检测，信号EDM。该项目的战略是概述。设想了一个逐步的计划，从正在进行的COSY活动开始，这些活动证明了技术可行性。迄今为止的成就包括减少偏振测量误差，长的水平面偏振寿命，并通过散射测量的反馈控制偏振方向。该项目继续进行能力验证测量（前体实验;第一次直接氘EDM测量），中间原型环（原理验证;关键技术演示），最后是高精度电场存储环。
2021-06-25 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
A Comparison of Storage Ring Modeling with COSY INFINITY, ZGOUBI, and MAD8
目前，人们对利用储存环来寻找强子的电偶极矩（EDM）产生了极大的兴趣。这就需要利用储存环作为精密测量装置。理解储存环的详细行为的一部分来自于对边缘场的仔细分析，但是各种可用的跟踪代码在模拟这种行为的能力上是不同的。这是本文的目的是调查这些差异。
2015-03-06 physics.acc-ph
Quantum mechanics of radiofrequency-driven coherent beam oscillations in storage rings
储存环实验中质子电偶极矩的精确搜索要求在皮米范围内进行束流位置监测。我们提出了相关的全量子力学推导的射频驱动的集体振荡的光束在存储环。
2021-11-16 hep-ph nucl-ex nucl-th
Octupole Focusing Relativistic Self-Magnetometer Electric Storage Ring "Bottle"
提出了一种测量带电基本粒子（如质子）电偶极矩（EDM）的方法，该方法是测量径向电弯曲场$E_r$作用于全电储存环中循环的冻结自旋极化质子的EDM所引起的自旋进动。限制这种测量的主要系统误差来自于由作用于质子的（大得多的）磁偶极矩（MDM）的无意和未知的平均径向磁场$B_r$引起的伪自旋进动。除了采取极端的磁屏蔽措施外，防止这种系统误差的最佳保护措施是使用储存环本身作为“自磁力计”;产生系统EDM误差的精确磁场平均值$\langle B_r\rangle$通过轨道位置控制被精确地归零。通过使用八极而不是四极聚焦，回复力对于小振幅的垂直电子感应加速器样运动可以小得几乎为零，但在大振幅下足够强以保持所有粒子被捕获。这大大提高了磁力计的灵敏度。任何平均径向磁场误差$\langleΔB_r\rangle$都会引起CW和CCW射束之间的垂直轨道偏移。自磁力测量法测量这种变化，使其消除。对于这里提出的八极环，磁场控制的精度为$\langleΔB_r\rangle\approx \pm 3\times10^{-16}\,$特斯拉。这足够小以将质子EDM测量中的系统误差减小到可以测量到与标准模型预测的实际小偏差的范围内。虽然新颖，这里给出的相对论瓶子的理论分析，磁或电或两者兼而有之，是基本的，他们的行为被预测是完全令人满意的。
2015-12-02 physics.acc-ph
The Three-Dipole Kicker Injection Scheme for the ALS-U Accumulator Ring
ALS-U光源将采用在助推器和储存环之间的蓄压器实现轴上单列换出注入。蓄压器环设计是一个十二周期的三弯消色差透镜，将沿着储存环通道的内圆周安装。一种非传统的注入方案将用于从助推器到累积器环中的顶部离轴注入，这意味着将大的$\sim 300$ ~nm发射度束容纳到具有小至$8$ mm的限制水平孔径半径的真空室中。该方案包括分布在三个扇区上的三个偶极反冲器，其中两个冲击器扰动存储的射束，第三个冲击器影响存储的射束和注入的射束轨迹。本文介绍了这种"3DK“注入方案，以及它如何符合蓄能器环的特殊要求。我们描述的设计和优化过程，以及我们如何评估其适合作为一个解决方案，助推器蓄能器环注射。
2021-06-16 physics.acc-ph
Electrostatic Storage Ring
在测量质子电矩的试验\cite{BNL}中，考虑了静电晶格储存环。这里给出了关于这种聚焦的主要参数的概述。除了确认关于这个主题的所有问题之外，在处理向量$(x,x',Δp/p)$的所有$3\times 3$矩阵中引入了非空元素$M_{31}$，并讨论了它的作用。
2012-02-08 physics.acc-ph
Spin tune mapping as a novel tool to probe the spin dynamics in storage rings
精确的实验，例如使用储存环寻找带电粒子的电偶极矩，要求以前所未有的精度理解自旋动力学。最终目标是测量电偶极矩，其灵敏度比存储粒子的磁偶极矩高15个数量级。这项艰巨的任务需要理解的背景下的信号的电偶极子从旋转的自旋在寄生磁场的储存环。稳定自旋轴的角取向是观测量之一，对环中的不完整磁场特别敏感。到目前为止，稳定的自旋轴从未被实验确定，此外，JEDI合作首次成功地量化了储存环水平和纵向缺陷磁场中磁偶极矩错误旋转产生的背景信号。为此，我们开发了一种新的方法的基础上的自旋调谐响应的机器人为施加纵向磁场。这种新的技术，称为\textit{spin tune mapping}，出现作为一个非常强大的工具来探测储存环的自旋动力学。该技术于2014年在较冷的同步加速器COSY上进行了实验测试，并首次确定了环中两个不同位置的稳定自旋轴的角取向，其精度前所未有，优于$2.8μ$ rad。
2017-03-08 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Electric dipole moments, present and future
给出了基本粒子和原子电偶极矩的上限值，并讨论了它们的物理意义。中子实验和原子实验得出的界限是可以比较的。特别地，它们强烈地约束P奇，T偶相互作用。核EDM可以在离子储存环上进行研究，预期灵敏度远优于$10^{-24} e$ cm。这将是CP破坏研究的一个重大进展。
1999-06-29 hep-ph nucl-th physics.acc-ph
