Physics of the enhanced optical cooling of particle beams in storage rings
讨论了储存环中粒子束增强光学冷却的物理机制、冷却的非线性特性以及对储存环晶格、光学和激光系统的要求
2005-09-23 physics.acc-ph
Summary Report of AF1 to Snowmass 2021: Beam Physics and Accelerator Education within the Accelerator Frontier
本报告总结了AF1专题小组的调查结果，以Snowmass 2021，该小组调查了加速器前沿（AF）内的束流物理和加速器教育。该报告主要关注基础加速器和束流物理学的机遇，并将其归纳为四大挑战。此外，报告还研究了加速器教育、外联和多样性问题的现状。对未来对撞机极限束流的物理极限也作了简要的讨论。
2022-09-16 physics.acc-ph
Accelerator and Beam Physics Research Goals and Opportunities
这份报告是两个预备研讨会的摘要，记录了国家加速器和束流物理研究计划的社区愿景。它确定了加速器和束流物理（ABP）领域的重大挑战，并记录了应对这些重大挑战的研究机会。该报告将用于制定加速器科学领域的战略研究路线图。
2021-01-25 physics.acc-ph
An Integrated Multi-Physics Optimization Framework for Particle Accelerator Design
本文提出一个集成多物理模块的统一全局优化框架，用于束线设计，以替代传统分离优化方法，实现高亮度电子束的全局优化。
2023-10-18 physics.acc-ph
Physics Design Considerations of Diagnostic X Beam Transport System
诊断X射线（D-X）传输系统将从双轴射线照相流体动力学测试设备（DARHT-II）的第二轴的下游传输线提取射束，并通过射束线的四个分支将该射束传输到D-X点火点，以便为X射线照相提供四条视线。设计目标是在每条视线上产生四个类似DARHT-II的X射线脉冲。在本文中，我们讨论了几个潜在的束流质量退化过程中的被动磁铁晶格束线，并指出他们如何约束的D-X束线设计参数，如背景压力，管道尺寸和管道材料
2000-08-17 physics.acc-ph
Accurate and confident prediction of electron beam longitudinal properties using spectral virtual diagnostics
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
纵向相空间（LPS）为各种科学应用提供了关于电子束动力学的关键信息。例如，它可以洞察来自自由电子激光的高亮度X射线辐射。现有的诊断是侵入性的，并且通常不能以所需的分辨率操作。在这项工作中，我们提出了一个基于机器学习的虚拟诊断（VD）工具，使用非破坏性地从相对论电子束辐射收集的光谱信息来准确地预测每次拍摄的LPS。我们证明了三个不同的案例研究与实验或模拟数据的工具的准确性。对于每种情况下，我们介绍了一种方法来增加VD工具的信心。我们预计，光谱VD将改善能源部的用户设施，以及数据分类和分析的实验配置的设置和理解。光谱VD可以提供下一代高重复率直线加速器的纵向聚束特性的可靠知识，同时减少数据存储、读出和流式传输要求的负载。
2020-09-27 cs.LG physics.acc-ph
Comment on "Physics considerations for laser-plasma linear colliders" and on "Beamstrahlung considerations in laser-plasma-accelerator-based linear colliders"
C. B. Schroeder，E.埃萨雷角Benedetti和W. P. Leemans {Phys.Rev.STAccel. Beams 13，101301（2010）和15，051301（2012）}已经提出了基于等离子体尾场加速器原理的TeV级对撞机的一组参数。特别是，它建议，大于10^34 cm-2s-1的亮度是可以实现的电子-正电子对撞机。在这篇评论中，我们在第一原理的基础上对这组参数进行了争论。加速束与等离子体的相互作用对束的性质和可达到的亮度值施加了基本的限制。
2013-07-08 physics.acc-ph
Accurate single-shot measurement technique for the spectral distribution of GeV electron beams from a laser wakefield accelerator
我们提出了一种技术，基于偶极磁谱仪包含多个闪烁屏，精确地表征激光尾流场加速（LWFA）产生的GeV电子束的光谱分布。提出了一种优化算法，并编制了相应的数值计算程序，实现了单次测量电子束角、发散角和能谱的轨迹跟踪和重建。通过与电子束轨迹的蒙特卡罗模拟结果的比较，验证了该程序的有效性。我们应用该方法来分析从激光尾场加速实验中获得的数据，使用多拍瓦激光器加速电子束到多GeV的能量。我们的技术提供了更高的准确性，忠实地表征电子束与不可忽略的拍摄到拍摄的光束指向波动，特别是在国家的最先进的多GeV LWFA实验，以推动能源前沿。
2019-07-04 physics.acc-ph physics.ins-det physics.plasm-ph
Spectral distribution and flux of $γ$-ray beams produced through Compton scattering of unsynchronized laser and electron beams
强，准单色，偏振的$γ$ -射线光束产生的康普顿散射的激光光子对相对论电子用于基础研究和应用。在NewSUBARU同步辐射装置上进行的巨偶极共振能区的一系列光中子截面测量之后，我们开发了eliLaBr蒙特卡罗模拟程序，用于表征散射$γ$射线光子束。代码是使用Geant 4实现的，可以在GitHub存储库（https：//github.com/dan-mihai-filipescu/eliLaBr）上找到。在这里，我们报告了对NewSUBARU LCS $γ$射线束通量和光谱分布数据的eliLaBr代码的验证，以及使用它针对非对称横向发射度轮廓电子束（同步加速器的特征）进行的两项应用。第一个应用程序是基于横向准直器偏移相对于激光和电子束轴的系统调查。我们表明，LCS $γ$射线束的最大能量被改变的垂直准直器偏移，其中的边缘移向较低的能量与偏移的增加。其次，利用eliLaBr程序，研究了激光偏振面取向对非对称发射电子束产生LCS $γ$光束特性的影响。我们表明：1。垂直偏振激光器的使用有助于通过增加垂直准直器对准的精度来保持LCS $γ$射线束最大能量边缘。2.在电子和激光束相空间分布相同的条件下，散射的LCS $γ$射线束的能谱随激光束偏振平面取向而变化：使用垂直偏振激光束略微劣化LCS $γ$射线束能量分辨率。
2022-11-26 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Review and Recent Advances in PIC Modeling of Relativistic Beams and Plasmas
粒子单元（PIC）模拟代码具有广泛的适用性，多维非线性等离子体现象的第一性原理建模，包括尾场加速器。本文综述了有限差分和伪谱PIC算法，包括数值不稳定性抑制和谱场求解器的推广。
2014-08-05 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation pressure acceleration of high-quality ion beams using ultrashort laser pulses
产生紧凑的高能离子束是强激光与物质相互作用最有前途的应用之一，但束流光谱质量的控制仍然是一个突出的挑战。我们表明，在辐射压力加速薄的固体目标的电子加热的发病是由在前表面的瑞利-泰勒样不稳定性的增长，必须加以控制，以产生高光谱质量的光帆制度的离子束。的不稳定性的增长率施加的激光脉冲的持续时间和强度的上限，以实现高光谱光束质量，我们证明，在此最佳制度下，每个核子的最大峰值离子束能量是独立的目标密度，成分，和激光能量（横向光斑尺寸）。我们的预测验证了二维和三维粒子细胞模拟，这表明，最近和即将到来的实验设施，使用超短（$\lesssim 25$ fs）激光脉冲，它是可能的生产$100 - 300$兆电子伏的质子束与$\sim 30\%$能量扩散和高的激光到质子的能量转换效率。
2022-06-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Accurate modeling of plasma acceleration with arbitrary order pseudo-spectral particle-in-cell methods
粒子模拟（PIC）是一种广泛使用的工具，用于研究激光和光束驱动的等离子体加速。这是一个已知的问题，光束质量可以人为地降低数值切伦科夫辐射（NCR）主要是由一个不正确的色散关系建模。具有无限阶扩展的伪谱解算器可以大大降低NCR，甚至抑制它，因此非常适合于正确建模光束特性。然而，对于PIC算法的有效并行化，本地化求解器是不可避免的。任意阶伪谱方法提供了这种所需的局部性。然而，这些方法可能再次倾向于NCR。在这里，我们表明，可接受的低求解阶数足以正确地模拟感兴趣的物理，同时允许并行计算的区域分解。
2017-03-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Fundamental Neutron Physics Beamline at the Spallation Neutron Source at ORNL
我们描述的基本中子物理束线（FnPB）设施位于美国橡树岭国家实验室的Sputterus中子源。FnPB的设计目的是使用脉冲慢中子束进行实验，研究核物理学、粒子物理学、天体物理学和宇宙学中的科学问题。我们提出了一个详细的描述的设计理念，光束线组件，并测量多色和单色光束的通量。
2014-08-04 nucl-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Accelerator and Beam Physics: Grand Challenges and Research Opportunities
加速器和束流物理学（ABP）是研究带电粒子束的运动、产生、加速、操纵、预测、观察和使用的科学。它专注于基本的长期加速器和束流物理研究和开发。加速器和束流物理学的研究在加速器科学方面取得了重要进展，但对这项研究的支持正在下降。NSF已终止其加速器科学计划，DOE通过GARD和加速器管理提供的资金一直稳定或下降。对加速器研究的支持减少将减缓进展，并威胁到加速器科学的学生培训和劳动力发展。我们提出了一个强大的和科学上具有挑战性的计划，在加速器和束流物理，这将定位美国高能物理领域是生产力和竞争力的几十年来。
2022-03-14 hep-ex physics.acc-ph
Test Beams and Polarized Fixed Target Beams at the NLC
本文介绍了一个将非线性液晶光束用于实验光束和固定靶物理的概念性方案。初级未被干扰的偏振光束将是最简单的使用，但对于NLC，被干扰的光束具有足够好的质量，使得它们也可以在低能量尾部的准直之后用于测试光束和固定目标物理。相关问题包括：什么是引人注目的物理，对束流和运行时间的要求是什么，以及对碰撞束物理运行的影响是什么。一个列表中的物理主题给出;一个主题莫勒散射处理更深入。
2001-01-17 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
Physics of beam self-modulation in plasma wakefield accelerators
自调制不稳定性是目前质子束作为等离子体尾场加速驱动器的一个关键因素。数值研究了均匀等离子体和具有小密度上升阶跃的等离子体中束流不稳定性的发展。台阶参数提供了最强的建立尾场，并确定了稳定的聚束训练形成的机制。
2015-03-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Proton beam quality enhancement by spectral phase control of a PW-class laser system
我们报告的实验研究的质子加速固体箔照射PW级激光脉冲，其中最高的质子截止能量实现的时间脉冲参数，从一个理想的傅里叶变换限制（FTL）脉冲的显着变化。通过声光可编程色散滤波器控制驱动激光器的光谱相位调制，使我们能够操纵主脉冲周围最后皮秒的时间形状，并研究薄箔靶对质子加速的影响。结果表明，对短脉冲施加正的三阶色散有利于质子加速，对于薄塑料薄膜，在18 J激光能量下，靶法线方向的最大能量可达70 MeV，与理想压缩的FTL脉冲相比，显著提高了最大能量。本文进一步证明了这种增强效果对于使用不同的靶材料和厚度以及激光能量和时间强度对比度设置的鲁棒性和适用性。我们证明，应用程序相关的质子束质量可靠地实现了许多个月的操作与适当的控制光谱相位和时间对比度的条件下，使用最先进的高重复率PW激光系统。
2021-03-04 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Physics perspectives at JLab with a polarized positron beam
极化正电子束在某些方面是极化电子束的强制性补充。极化正电子产生的PEPPo概念的出现为杰斐逊实验室开发连续极化正电子束提供了可能性。这样的束强子结构研究的好处进行了讨论，以及面临的技术和技术挑战。
2014-02-12 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
Muon beams towards muonium physics: progress and prospects
Sun Yat-sen University（中山大学）
加速器技术进步提升了muon束质量，推动muon和muonium研究，为基本常数测量和新物理探索提供新途径，同时高强极化muon束有助于材料科学中的原子级动态研究。
2026-05-15 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.acc-ph
Numerical Stability Improvements for the Pseudo-Spectral EM PIC Algorithm
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出几种方法结合数字滤波几乎消除数值切连科夫不稳定性，并研究了低能量束条件下PSATD算法的数值稳定性。
2013-08-31 cs.NA math.NA physics.acc-ph
Physics-informed neural network method for modelling beam-wall interactions
Saitama Institute of Technology（埼玉工业大学）
本文提出了一种无网格方法来模拟粒子加速器中的束壁相互作用。我们的方法的关键思想是使用深度神经网络作为一组涉及粒子束和表面阻抗概念的偏微分方程的解决方案的代理。将该方法应用于具有薄导电涂层的加速器真空室的耦合阻抗，并与现有的解析公式进行了比较。
2022-01-05 cs.LG cs.NA math.NA
