Multiscale Representations for Solutions of Vlasov-Maxwell Equations for Intense Beam Propagation
本文应用变分小波方法计算Vlasov-麦克斯韦方程组的多尺度表示。
2000-08-13 math-ph math.MP nlin.PS
Longitudinal and transverse cooling of relativistic electron beams in intense laser pulses
随着未来几年新一代高功率激光装置的出现，了解与强激光脉冲相互作用如何影响相对论电子束的整体性质变得越来越重要。电子辐射冷却的详细分析表明，经典的，相等的贡献相空间收缩发生在横向和纵向方向。在弱量子机制中，除了光束冷却的总体减少之外，这种对称性被打破，导致纵向的冷却比横向的冷却少得多。通过引入一种有效的新技术来研究粒子分布的演化，我们证明了光束冷却中的量子减少，并发现它取决于激光脉冲中的能量分布，而不仅仅是经典情况下的总能量。
2015-05-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Spin polarized proton beam generation from gas-jet targets by intense laser pulses
提出了一种利用多拍瓦激光器从气体射流中产生自旋极化质子束的方法。利用现有的由光解卤化氢分子产生预极化单原子气体的技术和拍瓦激光器，可以获得能量约为50 MeV、极化度约为80%的质子束。本文采用完全自洽的三维粒子模拟方法，对质子的两级加速和自旋动力学进行了理论研究。我们的结果预测的光束偏振的驱动激光脉冲的强度的依赖关系。明亮的高能极化质子束的产生将打开一个领域的偏振研究与激光驱动的加速器，并有潜在的应用，使有效的探测量子色动力学的探索。
2020-07-24 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron Cooling Experiment for Proton Beams with Intense Space-charge in IOTA
电子冷却作为产生强离子束的方法，当涉及到在实践中可以实现的离子束的峰值相空间密度时，具有实际的上限。我们描述了一个新的实验，研究电子冷却的2.5兆电子伏的质子在强度极限使用集成光学测试加速器（IOTA），这是一个存储环，致力于在费米实验室的束物理研究。该系统将使研究磁化电子冷却的质子束的横向非相干调谐位移接近-0.5，由于强烈的空间电荷力的存在。我们提出了一个概述的硬件设计，模拟和具体的实验计划，这个项目。
2022-09-08 physics.acc-ph
Nonlinear Cnoidal Waves and Formation of Patterns and Coherent Structures in Intense Charged Particle Beams
本文利用 Vlasov 方程与 BGK 平衡研究强流带电粒子束在谐振腔中的纵向动力学，构造了 Maxwell 分布下的椭圆余弦波图案，并基于流体模型推导出一般形式的非线性振幅方程，揭示其除临界点外为双曲型、临界点处为抛物型的重要性质。
2024-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent instabilities of intense high-energy "white" charged-particle beams in the presence of nonlocal effects within the context of the Madelung fluid description
本文用流体力学方法描述了高能加速器中带电粒子惯性运动束流纵向动力学中的相干不稳定性。这是在热波模型提供的马德隆流体图像的框架内完成的。恢复了单色光束纵向耦合阻抗复平面内的相干不稳定性图。结果也解释的调制不稳定性分析的确定性方法通常给出的单色大振幅波列传播的非线性薛定谔方程。不稳定性分析，然后扩展到一个非单色惯性光束与给定的热平衡分布，认为是一个统计系综的单色非相干惯性光束（“白”光束）。在这个流体动力学框架下，预测的朗道阻尼现象，而不使用任何动力学方程的相空间演化的系统。
2005-09-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Wave breaking and particle jets in intense inhomogeneous charged beams
这项工作分析了不均匀的，磁聚焦的高强度带电粒子束的动力学。虽然对于均匀光束，整个系统以单一频率振荡，但任何不均匀性都会导致传播横向密度波，最终导致奇异密度积聚，导致波破碎和射流形成。本文提出的理论允许解析计算波浪破碎发生的时间。它也给出了一个很好的估计所需的时间为束放松到最终的稳定状态，包括一个冷的核心包围的光环的高能粒子。
2007-10-19 physics.acc-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Transverse beam shape measurements of intense proton beams using optical transition radiation
一些粒子物理实验被提议作为能源部HEP强度前沿的一部分。这些实验中的许多将利用兆瓦级质子束到目标上，以形成μ子、K介子和中微子的次级束。这些实验需要对每次射束溢出的入射质子束到靶上的横向尺寸进行测量。由于高功率水平，大多数光束拦截轮廓技术将不能在全光束强度下工作。讨论了利用光学渡越辐射（OTR）进行强流质子束剖面测量的可能性。此外，以前的测量OTR光束轮廓从NuMI光束线。
2012-10-03 physics.acc-ph
Optical Transition Radiation (OTR) Measurements of an Intense Pulsed Electron Beam
我们提出了第一次解决的OTR角分布测量的强流脉冲电子束（1.7 kA，60 ns）。双轴射线水压试验（DARHT）设施的第一轴上的这些初始实验和随后的分析，证明了从数据中提取3.8和20 MeV电子的能量和发散角的可能性。
2000-08-18 physics.acc-ph physics.ins-det
Short intense ion pulses for materials and warm dense matter research
我们已经在劳伦斯伯克利国家实验室的中和漂移压缩实验II上开始了强短脉冲离子束的实验，通过在2 ns FWHM内产生半径r < 1 mm的束斑尺寸和大约10^10个离子/脉冲。为了实现短脉冲持续时间和毫米级焦斑半径，1.2 MeV Li+离子束在位于最后一个加速器磁体之后的1.6米漂移压缩部分中被中和。一个8特斯拉的短焦距螺线管压缩束在存在的大体积等离子体附近的结束之前，这一部分的目标。将探讨的科学课题是热的致密物质、材料中辐射损伤的动力学、强束和束等离子体物理，包括与开发惯性聚变能重离子驱动器有关的选定课题。在这里，我们描述的加速器调试和时间分辨离子发光测量钇铝钙钛矿使用完全集成的加速器和中和漂移压缩组件。
2015-06-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Periodic solution for transport of intense and coupled coasting beams through quadrupole channels
本文提出一种新方法，将周期结构中的匹配传输概念从非耦合束推广到横向强耦合束，并通过模拟验证了该方法对强流耦合连续束沿四极通道传输的有效性。
2023-09-20 physics.acc-ph
A Method to Produce Intense Positron Beams via Electro Pair Production on Electrons
由于高电流电子束的可用性，可以通过与反应$e^{-} + e^{-} \rightarrow e^{-}+e^{+}+e^{-}+e^{-}$的电产生来制备强正电子束。螺线管的磁场内部的正面碰撞用于经由$e^{-}-e^{+}$对产生来产生非极化/极化正电子。对电子束流为10 mA，束流动量为$I_{e}$ =0.63 MeV/c和$p_{beam 2}$ =10.0 MeV/c的特殊情况进行了计算，得到了非极化正电子流$N_{positron}=6.55 \cdot 10^{11} s^{-1}$。在极化正电子的情况下，由于其中一个电子束的电流减小，强度小一个数量级。对正电子动量的适当削减允许实现从电子到正电子的$\geq $ 85%的极化转移，然而，强度降低到27%。
2016-07-13 physics.acc-ph
Dynamics of Intense Particle Beam in Axial-Symmetric Magnetic Field
轴对称磁场常用于粒子束的聚焦。大多数现有的离子低能束传输线是基于螺线管聚焦。现代加速器项目利用超导超导体与超导加速腔相结合来加速高强度粒子束。本文讨论了轴对称磁场中产生匹配束的条件。分析使我们能够最大限度地减少由于非线性空间电荷，透镜像差，并最大限度地接受的通道，束流发射度增长的功耗。导出了聚焦结构中最大束流、球差和非线性空间电荷力引起的束流发射度增长的表达式。
2020-01-11 physics.acc-ph
Space charge compensation for intense ions beams in booster synchrotrons
对于助推同步加速器，如GSI的SIS，空间电荷是主要的强度限制之一。在注入能量下，助推同步加速器中的空间电荷诱导的调谐扩展很大，可达0.5，并且斜坡时间通常很短。我们研究了几个局域电子透镜均匀分布在周围的圆周，以补偿横向空间电荷力的效果。
2017-05-04 physics.acc-ph
Phase rotation of muon beams for producing intense low-energy muon beams
低能量μ子束对于罕见的衰变研究很有用，这为高能对撞机无法解决的新物理提供了途径。然而，μ子是在与所需的低能量不匹配的宽能量范围内产生的。在本文中，我们概述了一种相位旋转的方法，以显着提高低能量μ子的强度。μ子是由短脉冲质子驱动器产生的，并在产生后的漂移空间中形成时间-动量相关。一系列的射频腔被用来聚束μ子和相位能量旋转聚束到约100 MeV/c的动量。然后，另一组射频腔被用来将μ子束减速到低能量。这获得了每8 GeV质子约0.1 μ子，这明显高于目前计划的Mu 2 e实验，并将使下一代罕见衰变搜索和其他强μ子束应用成为可能。
2016-06-30 physics.acc-ph
Recent Developments in Simulations of an Inverse Cyclotron for Intense Muon Beams
最近的一些发展导致了反回旋加速器的模拟，用于冷却中微子工厂和μ子对撞机的强烈μ子束。这样的装置可以作为一种新型的μ子束流冷却机制，而且它比其他冷却通道设计要小得多，也更便宜。现实的设计仍在探索中，但在逆回旋加速器中的粒子跟踪的第一个模拟，在回旋加速器核心的积累，已经完成了静电模拟的粒子在细胞的代码VORPAL。我们提出了一个概述的μ子逆回旋的概念和最近的模拟结果。
2010-08-19 physics.acc-ph
Stability and Halo Formation in Axisymmetric Intense Beams
采用粒子模拟方法，分析了高强度轴对称二维光束在均匀聚焦通道中的光束稳定性和束晕形成。探讨了均匀（KV）分布的粒子横向相空间密度，以及更现实的（特别是，水袋分布），以确定稳定性限制和晕参数的调谐凹陷失配空间。数值结果表明，与晕形成的分析模型（R.L.）的预测一致。Gluckstern，Phys.Rev.Letters，73（1994）1247）。
1997-05-22 physics.acc-ph
Design of laser-electron storage ring lattice dedicated to generation of intense X-rays under Compton scattering
描述了用于在康普顿散射下产生强X射线的具有受控动量压缩因子的激光电子存储环晶格。在这样的储存环中，可以获得大的能量接受能力，并保持电子束的长时间稳定运动和大的能量扩展。由于采用了具有稳态参数的电子束进行康普顿散射，X射线的强度可以非常稳定。给出了用考虑康普顿散射的电子束动力学模拟得到的储存环、电子束和X射线的参数。
2004-06-03 physics.acc-ph
Measurements of the five-dimensional phase space distribution of an intense ion beam
没有强束流传输的模拟准确地再现了在束晕水平的测量。这种差异的一个可能的解释是缺乏对粒子在六维（6D）相空间中的初始分布的了解。最近，在空间中子源（SNS）束流测试设备（BTF）进行了离子束的直接6D测量，揭示了影响下游演化的束芯中的非线性横向-纵向相关性。不幸的是，直接的6D测量在分辨率和动态范围方面是有限的;在这里，我们讨论使用三个狭缝和一个屏幕来测量6D相空间分布的5D投影，以一维为代价克服这些限制。我们检查测量的5D分布之前和之后通过BTF运输和比较粒子在细胞模拟。我们还讨论了从5D和4D投影重建6D分布的可能性。
2022-08-11 physics.acc-ph
Collective Effects and Intense Beam-Plasma Interactions in Ion-Beam-Driven High Energy Density Matter and Inertial Fusion Energy
为了成功地产生离子束驱动的高能量密度物质和重离子聚变能，强流离子束必须以小的光斑尺寸传输并聚焦到靶上。实现这一目标的成功方法之一是在加速器中加速和传输强离子电荷聚束，然后将电荷聚束弹道聚焦在包含中和背景等离子体的加速器的一部分中。这需要在加速器和传输部分中的未中和（非中性）射束传输期间控制空间电荷效应的能力，以及通过使射束传播通过背景等离子体来有效地中和空间电荷和电流的能力。随着束流强度和能量在未来的重离子聚变（HIF）驱动器和快速点火（FI）方法中的增加，预计非线性过程和集体效应将变得比以前的实验更加明显。利用三维电磁粒子模拟（PIC）程序（BEST、WARP-X和LTP-PIC等），理论和建模研究将通过与100 kV普林斯顿高级试验台上的实验数据以及FAIR设施的未来实验进行比较来验证。所开发的理论预测将被缩放到与重离子聚变驱动器和快速点火场景相关的束和等离子体参数。因此，理论研究结果也将对离子束驱动的惯性约束聚变产生聚变能的长期目标做出重要贡献。
2022-01-31 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Adaptive Machine Learning for Time-Varying Systems: Towards 6D Phase Space Diagnostics of Short Intense Charged Particle Beams
随着带电粒子束团变得更短和更强，非线性束团内集体相互作用的影响，如空间电荷力和束团到束团的影响，如尾场和相干同步辐射也增加。更短、更强的聚束也更难以准确成像，因为它们的尺寸超出了现有诊断的分辨率，并且它们可能对拦截诊断具有破坏性。对于强高能束流的详细诊断的有限可用性是加速器社区的一个根本挑战，因为束流和加速器都是以不可预测的方式变化的时变系统。从源出射的光束的详细6D（x，y，z，px，py，pz）分布由于诸如演变的光阴极激光强度分布和光阴极的量子效率的因素而随时间变化。加速器磁体、射频放大器和控制系统会受到外部干扰、束流加载效应、温度变化和未对准的干扰。虽然机器学习（ML）方法近年来在加速器社区中越来越受欢迎，但当涉及到时变系统时，它们从根本上受到限制，对于这些系统，目前的大多数方法只是简单地收集大型新数据集并进行重新训练，这对于繁忙的加速器用户设施来说是不可行的，因为详细的束测量通常会中断操作。需要为时变系统设计的新的自适应机器学习（AML）方法，通过将深度学习工具（例如基于卷积神经网络的编码器-解码器架构、模型独立反馈、物理约束和在线模型）与实时非侵入性光束数据相结合，来帮助诊断和控制高强度超短光束，以提供强束团动态的详细虚拟视图。
2022-03-22 physics.acc-ph
Producing an Intense, Cool Muon Beam via e+e- Annihilation
我们考虑了一种非常非传统的方法来产生中微子工厂或μ子对撞机的μ子和反μ子束：电子正电子湮没刚刚超过μ子-反μ子阈值。这种方法可以在高能量下产生低发射度的聚束，从而缓解此类设施中的μ子冷却和加速挑战。然而，小（< 1 $μ$ b）的可用生产截面意味着必须满足特别的束功率和目标挑战。我们推测这可能需要什么。
2007-07-11 physics.acc-ph
Ultrafast Polarization of an Electron Beam in an Intense Bi-chromatic Laser Field
在这里，我们证明了高能电子束与超短脉冲双色激光场碰撞的辐射偏振。采用玻尔兹曼动力学方法的电子分布，使我们能够模拟在很宽的参数范围内的光束偏振，并确定最大的辐射偏振的最佳条件。这些结果进行了对比与蒙特卡罗算法，光子发射和相关的自旋效应完全量子力学处理自旋相关的光子发射率。后一种方法包括现实的聚焦激光场，这使我们能够模拟一个短期的实验可行的情况下，从1 PW激光脉冲散射的8 GeV的电子束，并提供一个测量，将验证超快的辐射偏振在高强度的激光脉冲，我们预测。自旋相关的辐射反应方面进行了讨论，自旋极化导致一个可测量的（5%）分裂的自旋和自旋下降的电子的能量。
2019-12-04 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
First application studies at the laser-driven LIGHT beamline: Improving proton beam homogeneity and imaging of a solid target
在过去的二十年里，基于激光驱动源的强流离子束的产生已经成为一个广泛研究的领域。LIGHT合作将激光驱动强离子源与基于激光、等离子体和加速器物理学家专业知识的传统加速器技术相结合。我们的合作已经在GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung安装了一个激光驱动的多MeV离子束线，在亚纳秒范围内提供强烈的质子束。我们调查了这种光束线的可能应用，特别是在本报告中，我们专注于成像能力。我们报告我们的质子束均匀化和第一成像结果的固体目标。
2018-01-30 physics.acc-ph
Theoretical studies of envelope oscillations and instabilities of mismatched intense charged-particle beams in periodic focusing channels
University of Maryland（马里兰大学）
针对螺线管与磁四极铁周期通道中的失配强流束，本文结合平滑近似、扰动 K-V 方程、数值积分与 PARMILA 模拟，分析包络振荡、相移和不稳定性增长率。
2026-11-04 physics.acc-ph
Radiation damage and thermal shock response of carbon-fiber-reinforced materials to intense high-energy proton beams
关于高能质子对碳纤维复合材料和化合物的影响的全面研究正在考虑用作未来大功率加速器中的低Z π介子生产目标和在大型强子对撞机上拦截TeV级质子的低阻抗准直元件，研究涉及两个关键领域，即热冲击吸收和抗辐照损伤。
2017-12-01 physics.acc-ph
Six-dimensional matching of intense beam with linear accelerating structure
束流匹配是加速器设计中经常采用的一种常用技术，其目的是使束流损失最小化并保持束流亮度。尽管被广泛使用，但对6D中的光束匹配的完整理论理解仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个高强度的光束到RF结构的6D光束匹配的分析处理。我们在线性模型的框架内开始我们的分析，并将平均方法应用于一组3D光束包络方程。因此，我们得到一个匹配的解决方案，它是由平滑的信封和周期性条款，描述的包络振荡与聚焦结构的周期。然后，我们考虑的非线性政权，光束的大小是可比的分界线的大小。从6D相空间中的哈密顿分析出发，我们得到了自洽的光束轮廓，并表明它与通常使用的椭球形状有显着不同。随后，我们分析了所有自由度之间具有相等空间电荷凹陷的平衡的特殊情况。给出了等分区、等空间电荷抑制和等发射度束流动力学的比较。最后，我们给出了在LANSCE直线加速器中束流匹配的实验结果。
2021-04-28 physics.acc-ph
An Intense $γ$-ray Beam Line of 10 MeV Order Based on Compton Backscattering
上海激光电子γ源是最近提出的一条10 MeV量级的$γ$射线束线。在上海同步辐射装置3.5GeV储存环中，该束线将通过CO $_2$激光与电子的后向康普顿散射产生最大能量为22 MeV的$γ$ -射线。如果采用100 W量级输出功率的商用CO $_2$激光器并以优化设置注入，则非准直$γ$ -射线的通量可以是10 $^9$ $\sim$ 10 $^{10}$ s $^{-1}$。
2006-10-24 physics.acc-ph physics.ins-det
Proton beam dynamics in bare IOTA with intense space-charge
本文研究强空间电荷下裸 IOTA 中的质子束动力学，通过 Xsuite、PyORBIT 和 MADX 模拟代码比较横向空间电荷模型下的发射度增长和束流损失，发现核心相空间密度预测一致性在 2 倍以内，但尾部分布和束流损失差异显著。
2024-05-30 physics.acc-ph
Intense high-quality medical proton beams via laser fields
在过去的十年中，高强度激光与固体靶的相互作用引起了人们的极大兴趣，因为它在加速带电粒子方面具有潜力。尽管在基于激光等离子体的加速方面取得了巨大的进展，但仍然不清楚在即将到来的多拍瓦（1 PW = 10 $^{15}$ W）激光产生中哪种粒子束质量将是可获得的。在这里，我们显示与耦合的相对论运动方程的基础上，质子产生的激光等离子体过程可以有效地后加速使用交叉激光束聚焦到几个激光波长的光斑半径的模拟。我们表明，交叉光束产生单能加速质子的动能$> 200$ MeV，小的能量扩散（$\approx$ 1 $%$）和强子癌症治疗所需的高密度。据我们所知，这是第一个允许基于全光设置的重要应用的方案。
2010-10-18 physics.acc-ph
Accessing defect dynamics using intense, nanosecond pulsed ion beams
获得在现场访问的弛豫动力学的辐射诱导的缺陷将导致更好地理解材料，是重要的理论模型和模拟的验证。我们展示了劳伦斯伯克利国家实验室新的中和漂移压缩实验（NDCX-II）的初步实验结果，该实验将通过泵探测实验原位获得缺陷动力学。在这里，NDCX-II加速器的独特能力，以产生强烈的，纳秒脉冲离子束被利用。使用锂和钾离子和硅膜沟道实验的初步数据。我们将这些数据与使用Crystal Trim的模拟结果进行比较。此外，我们讨论了加速器的改进，以更高的性能水平和新的诊断工具，正在纳入。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.ins-det
Irradiation of Materials with Short, Intense Ion pulses at NDCX-II
我们提出了一个概述的性能的中和漂移压缩实验-II（NDCX-II）加速器在伯克利实验室，并报告最近的目标实验束驱动熔化和传输离子能量损失测量纳秒和毫米级离子束脉冲和薄锡箔。在0.1 ~ 0.7 J/cm^2的范围内，已经产生了约10^11个离子、半径为1 mm、半高宽持续时间为2-30 ns的束团。为了实现这些短脉冲持续时间和毫米级焦斑半径，1.1 MeV He+离子束在漂移压缩部分中被中和，这消除了最终压缩和聚焦期间的空间电荷散焦效应。束流空间电荷和漂移压缩技术类似于重离子惯性聚变加速器中必要的束流条件和操纵。详细的粒子模拟与实验的定量比较在优化加速器性能方面起着重要的作用。
2017-04-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Recent Experiments At Ndcx-II: Irradiation Of Materials Using Short, Intense Ion Beams
我们提出了在伯克利实验室的中和漂移压缩实验-II（NDCX-II）加速器的性能的概述，并总结了最近的研究与纳秒和毫米级离子束脉冲产生的材料特性。正在探索的科学主题包括离子引起的材料损伤的动力学、远离平衡的材料合成、热致密物质和强束等离子体物理。我们总结了改进的加速器性能，诊断和薄样品的束诱导辐射的结果，例如，锡和硅。已经产生了具有超过3x10^10个离子、1 mm半径和2-30 ns FWHM持续时间的聚束。为了实现这些短脉冲持续时间和毫米级焦斑半径，1.2 MeV He+离子束在漂移压缩部分中被中和，该漂移压缩部分在最终压缩和聚焦期间去除空间电荷散焦效应。详细的粒子模拟与实验的定量比较在优化加速器性能方面起着重要作用;这些与加速器的重复率保持同步。
2016-10-17 physics.acc-ph
Influence of longitudinal chromatism on vacuum acceleration by intense radially polarized laser beams
我们报告与单粒子模拟的纵向色差，一种常见的时空耦合在超短激光脉冲，可以有一个显着的影响，通过高功率，紧聚焦径向偏振激光束的电子的纵向加速。这种效果可能是有利的，并且当与小的时间啁啾值组合时甚至更有利。然而，当纵向色差的幅度和符号不理想时，即使在非常小的幅度下，该效果也可以是高度破坏性的。这激发了驱动激光脉冲的表征和理解，并进一步研究类似的低阶时空耦合对这种加速的影响。
2019-06-17 physics.acc-ph physics.optics
Compton Process in Intense Short Laser Pulses
利用强场量子电动力学框架计算了电子与强激光束散射时的康普顿辐射谱。我们将这些强激光束模拟为有限长度的平面波前沿脉冲，类似于Neville和Rohrlich [Phys. Rev. D { \bf 3}，1692（1971）]，或模拟为这样的脉冲串。康普顿光子的能量和角分布的表达式推导出，这两种情况的比较变得有意义。比较了孤立激光脉冲和激光脉冲训练序列的频率分布，发现对于长脉冲持续时间的结果非常一致，而对于超短激光脉冲，结果却很不一致。还研究了发射辐射的角分布对脉冲持续时间的依赖性。对于很短的激光脉冲，角分布明显不对称，这种不对称随着激光场振荡次数的增加而逐渐消失。这些不对称性归因于描述入射激光束的矢势的不对称性。
2012-06-05 hep-ph physics.acc-ph physics.optics
Generation of High Quality Laser Accelerated Ion Beams
为了达到高质量，我。e.单能、强离子束，我们提出使用双层靶。第一层，在目标的前面，由高Z原子，而第二（后）层是一个薄涂层的低Z原子。用三维粒子模拟方法研究了超强激光脉冲辐照双层靶产生的高质量质子束流。
2002-11-26 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Beam-Plasma Collective Oscillations in Intense Charged-Particle Beams: Dielectric Response Theory, Langmuir Wave Dispersion, and Unsupervised Detection via Prometheus
本文研究了强流带电粒子束中束-等离子体集体振荡的理论和计算框架，通过介电响应理论、朗缪尔波色散关系以及Prometheus算法验证了束-等离子体过渡的特性，展示了其在中间能区的应用前景。
2026-06-04 cond-mat.stat-mech cs.LG physics.acc-ph
GeV-level $γ$-ray and positron beams produced by collisions of ultra-intense ultra-short laser on high-energy electron beam
该研究基于SHINE装置的100 PW激光与8 GeV电子束碰撞，通过粒子模拟提出产生GeV级γ射线和正电子束的方案，明确关键物理过程并获得高能量、亮度和低发射度的束流，可服务于多领域应用。
2025-04-18 nucl-ex physics.acc-ph
Experiments On Electron Cooling and Intense Space-charge at IOTA
本文介绍了费米实验室IOTA利用2.5 MeV质子束研究强空间电荷下束流动力学，探讨电子冷却、空间电荷与相干不稳定性的相互作用，并描述了机器设置、具体实验及数值模拟结果。
2023-10-23 physics.acc-ph
Summary of the Working Group on 'Beam-Beam Experience in Hadron Colliders'
在“强子对撞机中的束-束经验”会议期间有四个报告，报告了SPS [1]，Tevatron [2]，RHIC [3]和HERA [4]中的束-束观察。发言后进行了讨论。下面我们总结了主要的观察结果、发现和结果。
2014-10-14 physics.acc-ph
Noise In Intense Electron Bunches
我们报告我们的调查电子束团的密度波动。在直线加速器中加速的相对论性电子束团的噪声和密度涨落对于各种相干电子冷却（CEC）概念以及自由电子激光（FEL）都是至关重要的。对于CEC，束噪声导致抵消冷却的额外扩散。在SASE自由电子激光中，微波不稳定性始于光束中的初始噪声，并最终导致光束微聚束产生相干辐射，自由电子激光带宽中的初始噪声起着重要作用。相反，在种子FEL中，这种噪声干扰种子信号，因此降低初始种子波长处的噪声将降低种子激光功率要求[6-8]。将介绍该项目的现状。
2022-09-02 physics.acc-ph
MuSIC: delivering the world's most intense muon beam
在日本大坂大坂大学核物理研究中心（RCNP）建立了一条新的μ子束线，μ子科学创新通道（MuSIC），使用392 MeV质子束撞击靶。强μ子束的产生依赖于使用新型超导螺线管磁体系统有效捕获π介子，π介子随后衰变为μ子。在π子捕获螺线管之后，弯曲μ子传输线的第一个$36^\circ$投入使用，并测量了μ子通量。为了探测μ子，放置铜或镁的靶以阻止μ子束线末端的μ子。位于μ子靶上游和下游的两个塑料衰减器站被用来重建μ子的衰变谱。在一种检测带负电荷的μ子的补充方法中，在锗探测器中测量靶中μ子原子产生的X射线光谱。在质子束流为6 pA的条件下进行测量，每瓦特质子束功率（$μ^+$和$μ^-$）产生$(10.4 \pm 2.7) \times 10^5$ μ子，远远超过其他设施。在全束功率（400 W）下，这意味着$(4.2 \pm 1.1) \times 10^8$ μ子/$^{-1}$的μ子速率是世界上最高的。测量到的$μ^-$的数量大约低10倍，这也是迄今为止产生的最有效的μ子束。该装置是未来实验的原型，需要高强度的μ子束，如μ子对撞机或中微子工厂，或寻找罕见的μ子衰变，这将是粒子物理学标准模型之外的现象的签名。这样的μ子束也可以用于物理学的其他分支，核和凝聚态物质，以及其他科学研究领域。
2016-10-25 hep-ex physics.acc-ph
The State of the Art in Hadron Beam Cooling
强子束（包括重离子）的冷却是一种强有力的技术，世界各地的加速器设施都可以通过这种技术获得物理研究所需的束流亮度。在本文中，我们将给出强子束冷却的最新发展的概述，其中费米实验室的回收环和聚束束随机冷却在布鲁克海文国家实验室的RHIC设施的高能电子冷却代表两个最近的主要成就。还将介绍该领域的新想法。
2008-11-18 physics.acc-ph
Specific instrumentation and diagnostics for high-intensity hadron beams
本文综述了用于强流强子束的各种典型仪器。此外，还讨论了几种对这类光束有特殊意义的重要诊断方法。
2013-03-27 physics.acc-ph
Development of an intense positron source using a crystal--amorphous hybrid target for linear colliders
在由几个GeV电子束驱动的常规正电子源中，大量的热被加载到正电子转换器靶中以产生线性对撞机所需的强正电子，并且这最终会损坏转换器靶。本文提出了一种由单晶靶和非晶转换靶组成的混合靶方案来克服这一问题，并介绍了用这种混合靶研制的强正电子源。在KEKB直线加速器上用8 GeV电子束进行了一系列混合靶产生正电子的实验。我们观察到，从混合靶的正电子产额增加时，入射电子束对准的晶体轴，并超过了一个从传统的目标与相同厚度的转换器目标，当其厚度小于约2辐射长度。利用热电偶成功地测量了非晶转化靶的温升。这些结果导致建立的混合靶作为一个强正电子源的评估。
2013-10-16 physics.acc-ph
Plasma-Cascade micro-bunching Amplifier and Coherent electron Cooling of a Hadron Beams
在本文中，我们描述了一个不稳定性，我们称之为等离子体级联放大器，发生在沿直线轨迹传播的电子束。
2018-02-23 physics.acc-ph
Diffusion due to the Beam-Beam Interaction and Fluctuating Fields in Hadron Colliders
在强子对撞机中，在束-束相互作用的存在下，调谐、束偏移和束尺寸的随机波动会导致显着的粒子扩散和发射度增长。我们发现，远离共振的高频噪声造成的最扩散，而近共振的低频噪声是负责观察到的大发射度增长。不同涨落的比较表明，光束之间的偏移涨落导致最大的扩散粒子在束芯。
1996-02-15 acc-phys physics.acc-ph
Intense X-ray Vortices Generation via Wavefront Shaping in high-gain Free-Electron Lasers
提出一种在高增益自由电子激光器中通过调整波前倾斜产生强X射线涡旋光束的简单方法，无波长限制，可放大至饱和。
2025-05-04 physics.acc-ph physics.optics
Beam-beam Effects of 'Gear-changing' in Ring-Ring Colliders
在环-环对撞机中，碰撞频率决定了聚束结构，例如两个环中的聚束之间的时间应该是相同的。由于强子-强子和电子-离子对撞机中强子束的相对论速度相对较低，扫描强子束的能量需要改变其中一个环的周长，或者改变环中的聚束（谐波）数。后者会引起所谓的“变速”，即碰撞束的变化轮流轮流。在这篇文章中，我们研究的困难束动力学在这个“变速”计划。
2013-09-06 physics.acc-ph
Intense and Tunable Multi-color Terahertz Radiation from Laser-Shaped Electron Beams
提出结合多激光脉冲频率拍频与相干波荡器放大的技术，生成频率可调的高功率多色太赫兹辐射，峰值功率达数百MW，为多能级系统选择性激发与分子指纹识别的THz泵浦-探针实验铺平道路。
2025-10-14 physics.acc-ph
Beam Measurements and Machine Learning at the CERN Large Hadron Collider
本文介绍了最近在欧洲核子研究中心大型强子对撞机进行的束流测量进行的机器学习活动的审查。本文已被IEEE仪器和测量杂志接受出版，在出版的版本中没有提供摘要。
2021-07-27 physics.acc-ph
Proceedings of the ICFA Mini-Workshop on Beam-Beam Effects in Hadron Colliders (BB2013), CERN, Geneva, Switzerland, 18 - 22 Mar 2013
本报告载有2013年3月18日至22日在欧洲核子研究中心举行的ICFA强子对撞机束-束效应小型研讨会的会议记录。这是LHC成功启动后的第一次，在那里出现了大量的束-束观测。它汇集了该领域的58名国际专家，这次讲习班的目的是审查束-束理论、模拟和观测领域的现有知识。在总结会议上，与会者承认近年来取得的巨大进展以及新概念和工具的引入。讲习班最后讨论了未来的研究工作，重点是大型强子对撞机的运行和未来的圆形对撞机。
2014-10-23 physics.acc-ph physics.ed-ph
Four-dimensional phase space tomography from one-dimensional measurements of a hadron beam
提出利用一维剖面测量并结合最大熵约束重建SNS累积质子束四维相空间密度的方法，重建结果达到噪声水平且问题约束良好，可作为强子加速器束流动力学模拟基准。
2024-12-04 physics.acc-ph
Predicting Beam Transmission Using 2-Dimensional Phase Space Projections Of Hadron Accelerators
我们提出了一种方法来压缩的二维横向相空间投影从强子加速器和使用该信息来预测束流传输。该方法假设可以获得4D横向相空间的至少三个投影，并且可以为束线提供精确的仿真模型。使用模拟模型，我们表明，可以训练使用卷积自动编码器的过程，以减少相空间信息，这些信息可以稍后用于预测波束传输。最后，我们认为，虽然使用预测从一个现实的非线性分布产生不太准确的结果，该方法仍然推广。
2022-08-15 physics.acc-ph
