精确的实验,例如使用COSY这样的储存环寻找氘核电偶极矩,需要以前所未有的精度理解自旋动力学。在这样的企业中,数值预测对自旋跟踪算法的开发和后来的应用起着至关重要的作用。讨论了COSY中由RF Wien滤波器和静态极化引起的各种测量概念。这里应用的矩阵形式主义将\textit{solely}与机器的自旋旋转\textit{on the closed orbit}进行处理,并且旨在为环的束和自旋跟踪代码的开发提供\textit{numerical}指导,所述环采用对电和磁弯曲和聚焦元件等的真实描述,和一个真实建模的RF维恩滤波器。
英文摘要:
Precision experiments, such as the search for a deuteron electric dipole moments using a storage rings like COSY, demand for an understanding of the spin dynamics with unprecedented accuracy. In such an enterprise, numerical predictions play a crucial role for the development and later application of spin-tracking algorithms. Various measurement concepts involving polarization effects induced by an RF Wien filter and static solenoids in COSY are discussed. The matrix formalism, applied here, deals \textit{solely} with spin rotations \textit{on the closed orbit} of the machine, and is intended to provide \textit{numerical} guidance for the development of beam and spin-tracking codes for rings that employ realistic descriptions of the electric and magnetic bending and focusing elements, solenoids etc., and a realistically-modeled RF Wien filter.
ETEAPOT: symplectic orbit/spin tracking code for all-electric storage rings
用于测量质子电偶极矩(EDM)的拟议方法使用存储在全电存储环“陷阱”中的强烈极化质子束。在232.792 MeV的“神奇”动能下,质子自旋被“冻结”,例如总是平行于瞬时粒子动量。本文介绍了一个加速器模拟程序ETEAPOT,一个新的组件的统一加速器库(UAL),用于长期跟踪的粒子轨道和自旋的电弯曲加速器,以模拟EDM储存环实验。虽然在性质上与磁环非常相似,但带电环中的非恒定粒子速度赋予它们显著不同的性质,特别是在弱聚焦环中。像早期的代码TEAPOT(磁环模拟),这个代码执行\emph{exact tracking in an idealized (approximate) lattice},而不是更传统的方法,这是\emph{approximate tracking in a more nearly exact lattice.}的BMT方程描述的自旋矢量通过理想化的弯曲元素的演变也完全解决了-本文的原创。此外,理想化允许代码是完全辛的(没有人为的“辛化”)。任何残余的寄生阻尼或反阻尼都足够小,以允许长时间的可靠跟踪,例如在估计可实现的EDM精度时假设的1000秒。
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。
High Precision Fundamental Physics Experiments at JLab with Spin-transparent Storage Rings of Low-energy Polarized Electron Beams
Thomas Jefferson National Accelerator Facility(托马斯·杰斐逊国家加速器设施);Mississippi State University(密西西比州立大学);Brookhaven National Laboratory(布鲁克海文国家实验室);CERN(欧洲核子研究组织);Christopher Newport University(克里斯托弗纽波特大学);Duke University(杜克大学);Facility for Rare Isotope Beams, Michigan State University(密歇根州立大学稀有同位束设施);Michigan State University(密歇根州立大学);Universidade Federal do Maranhão(马拉尼昂联邦大学);Universidade Federal do Rio Grande do Sul(南里奥格兰德联邦大学);Universidade Federal do Triângulo Mineiro(米纳斯吉拉斯三角区联邦大学);Indian Institute of Technology Guwahati(古瓦哈提印度理工学院);Istituto Nazionale Fisica Nucleare - Sezione di Genova(意大利国家核物理研究所热那亚分部);Università degli Studi di Genova(热那亚大学);Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität, Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室)