Coherent γ-ray Generation By Partially Stripped Ion Beams
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）；University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）
该研究提出通过部分去离子束背向散射高强度可见激光产生相干γ射线的方案，利用集体不稳定性微束化离子，为可调相干γ射线源提供新途径。
2026-05-08 physics.acc-ph
The Gamma Factory proposal for CERN
2015年是爱因斯坦广义相对论发表一百周年，联合国大会将其命名为国际光和光基技术年。因此，现在讨论扩大目前欧洲核子研究中心研究计划的可能性是及时的，包括一个新的组成部分的基础上，一个新的概念的光源，可以铺平道路，走向多用途伽马工厂。建议的光源可以通过使用现有加速器的基础设施在CERN实现。它可以将目前运行的光源的强度极限至少提高7个数量级，达到10^17光子/秒的量级，在1 < Ephoton < 400 MeV的特别有趣的伽马射线能量域中。这一领域是自由电子激光光源所无法达到的。经能量调整的准单色伽马射束以及伽马射束驱动的高强度极化正电子、极化μ子、中子和放射性离子次级射束将构成拟议伽马工厂的基本研究工具。伽马工厂可以在未知的基础物理学和工业应用领域的广阔领域开辟新的研究机会。它将为TeV能级μ介子对撞机和基于极化μ介子束的中微子工厂提供前所未有的极化μ介子次级束流，从而加强CERN在高能前沿研究领域的主导地位。
2015-11-24 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Collimation of partially stripped ions in the CERN Large Hadron Collider
在对撞机之外的物理学研究范围内，伽马工厂倡议提出使用部分剥离的离子作为CERN大型强子对撞机（LHC）中新型高强度光子源的驱动器。2018年，LHC首次加速并储存了部分剥离的$^{208}\text{Pb}^{81+}$离子。在该测试期间记录的准直系统效率被发现是非常低的，使得只有非常低强度的光束可以被存储，而没有在发生常规的、微小的光束损失时触发光束收集器的风险。最严重的损失局限于电子感应加速器清洗插入的色散抑制器。本文通过分析来详细了解这些损失的来源。基于这种理解，可能的缓解措施，可以显着提高清洁效率，并使定期操作与部分剥离离子在未来的发展。
2020-07-24 physics.acc-ph
AI-Assisted Transport of Radioactive Ion Beams
Physics Division, Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA（阿贡国家实验室物理部）
本文提出利用贝叶斯优化的AI系统辅助放射性离子束输运，替代耗时的人工调参，在实际场景中优于标准方法，并可推广至全球设施以提升效率。
2025-06-24 cs.AI nucl-ex physics.acc-ph
The spiral1 charge breeder: key points for a performant 1+ beam injection
SPIRAL 1充电增殖器目前正在运行中。放射性核束已被输送[1]给物理学家进行实验。虽然电荷增殖效率证明了稳定离子束的高性能，但在第一次实验中发现放射性离子束的效率低于预期。在将1+离子注入SPIRAL 1电荷增殖器之前，束流光学对于获得如此高的效率至关重要。此外，放射性离子束的强度是如此之低，以至于很难调整电荷增殖器。用于放射性离子束的电荷增殖器的调谐需要通常被称为盲调谐的特定过程。在放射性核束调谐之前，需要一束具有接近Brho（百分之几）的稳定束来确定一组光学参数。因此，已经决定将我们的努力集中在该过程上，以获得1+束流光学的控制，从而导致高电荷增殖效率，无论使用的1+质量、能量和靶离子源系统（TISS）如何。考虑到每个TISS提供的离子束都有一个特定的能散Δ E，而且电荷增殖器的接受能窗很窄，该参数对整个电荷增殖效率也起着重要的作用。
2020-12-17 physics.acc-ph
Slow Extraction of Charged Ion Pulses from the REXEBIS
位于欧洲核子研究中心的同位素质量分离器在线装置设施通过REX/HIE-ISOLDE直线加速器产生和输送低能量或高能量的放射性离子束，用于核物理、天体物理、固态物理和应用物理目的。提高离子的电荷状态是有效加速的先决条件，并通过电子束离子源（REXEBIS）完成。为了在实验检测器（诸如MINIBALL谱仪）处更有效地辨别事件，增加从该EBIS提取的离子的脉冲宽度是有利的。提出了一种慢提取方案，该方案使用由离散电压阶跃组成的函数来将提取电势施加到EBIS陷阱势垒。该功能有效地延长了具有不同质荷比的稳定和放射性离子束的脉冲长度，并提供了毫秒范围内的提取脉冲宽度。影响平均离子温度和轴向能量扩散的EBIS的关键操作参数进行了讨论，以预期在实验运行过程中产生的离子脉冲时间结构的变化。
2018-08-08 physics.acc-ph
Gamma Factory at CERN -- novel research tools made of light
我们讨论了通过在欧洲核子研究中心的加速器复合体中产生和存储高度电离的原子的高度相对论性光束，以及通过用激光激发原子自由度来产生高能光子束来创造新的研究工具的可能性。在0.1-400 MeV的特别令人感兴趣的伽马射线能量域中，这种光子束的强度将比目前工作的光源所提供的强度高几个数量级。在这个能量范围内，高强度光子束可以用来产生极化电子、极化正电子、极化μ子、中微子、中子和放射性离子的次级束。基于上述初级和次级射束的伽马工厂科学方案可以在基础物理和应用物理的广泛领域开辟新的研究机会。
2019-06-14 physics.acc-ph physics.ins-det
Analysis of a Cyclotron Based 400 MeV/u Driver System for a Radioactive Beam Facility
强放射性核束的产生需要强而高能的原束。一个工作队对这一问题的分析建议，一个能够在1粒子uA下发射400 MeV/u铀的加速系统是这种设施的适当驱动器。驱动器系统应该能够以更高的强度加速更轻的离子，使得维持恒定的最终束功率（~ 100 kW）。本文件是一个更详细的后续对这种系统的前面的分析，包括回旋加速器。所提出的驱动器预加速系统由离子源、射频四极杆和直线加速器链组成，能够产生30 MeV/u的最终能量和Q/A ~1/3的电荷（Q）/质量（A）。该加速系统之后将是最终输出能量为400 MeV/u的分离扇区回旋加速器。与具有相同初级束输出参数的完全直线加速器系统相比，该系统在初始资本投资以及操作方面提供了更具成本效益的解决方案。
1999-08-20 nucl-ex physics.acc-ph
Collective Effect Studies of a Beta Beam Decay Ring
β束是一种通过加速放射性离子在衰变环（DR）中进行β衰变来产生纯净而强烈的（反）中微子束的概念，它是拟议中的下一代中微子振荡设施之一的基础，是完整研究中微子振荡参数空间所必需的。未知的中微子振荡参数的灵敏度取决于DR的离子强度和占空因数（环的填充比）。不同的方法，包括分析计算和多粒子跟踪模拟，被用来估计DR的潜力，以包含足够的离子在环的一小部分所需的灵敏度。由于共振尾流场的梁的横向爆破的研究表明，一个非常具有挑战性的横向宽带阻抗的上限是必需的，以避免不稳定性和梁损失。
2011-09-08 physics.acc-ph
Heavy-Ion Storage Rings and Their Use in Precision Experiments with Highly Charged Ions
储存环已经被应用于各种高电荷离子的核物理和原子物理学实验中超过三十年。储存环操作和精密物理实验受益于束流冷却的可用性，这是几乎所有设施的共同点。存储环组件的基本方面和在各种离子光学模式的环的操作，以及可实现的光束条件进行了描述。离子储存环为稳定的放射性核束的高精度实验提供了无与伦比的能力。用于束操纵的通用技术和方法允许在任何感兴趣的能量下制备最高质量的束。因此，环是实验的一部分。最近进行的实验在很宽的能量范围和各种实验装置进行了讨论。活动和计划中的设施，新的实验装置和拟议的物理实验的概述完成这一审查。
2020-03-11 nucl-ex physics.acc-ph physics.atom-ph
TITAN's Digital RFQ Ion Beam Cooler and Buncher, Operation and Performance
我们提出了一个描述的射频四极杆（四极杆）离子阱作为泰坦设施的一部分。它由一个充气的、分段的、线性的保罗阱组成，是TITAN装置的第一级，目的是冷却和聚束ISAC-TRIUMF提供的放射性离子束。这是第一个数字驱动的此类设备，即，与典型的正弦波形式相比，使用高电压（$V_{pp} = \rm{400 \, V}$）、宽带宽（$0.2 < f < 1.2 \, \rm{MHz}$）方波。从调试的设备，以及稳定和放射性离子的系统研究的结果，包括效率测量与稳定的$^{133}$ Cs和放射性$^{124, 126}$ Cs。还展示了该设备的新颖且独特的操作模式，其中以反向模式提取冷却的离子束，即，与先前注入的方向相同。
2012-02-07 nucl-ex physics.acc-ph
Beta Beams Implementation at CERN
β束是通过加速放射性离子在储存环（称为衰变环（DR））中的β衰变产生纯净而强烈的（反）中微子束的概念，是拟议的下一代中微子振荡设施之一的基础，是完整研究中微子振荡参数空间所必需的。未知的中微子振荡参数的灵敏度取决于衰变环的离子强度和它的占空因数（环的填充比）。因此，有效的离子产生、剥离、聚束、加速和存储是Beta Beam合作中正在研究和开发的关键子项目。具体来说，这些任务作为欧洲核子研究中心Beta Beam实施的一部分的可行性将在本报告中讨论。还将讨论来自T2K的大θ13指示对β射束性能的积极影响。
2011-09-09 physics.acc-ph
RF phase effect in the ion-guide laser ion source (IG-LIS)
本文研究了IG-LIS中射频波形与激光脉冲的相位对离子束传输强度的影响，通过同步激光与射频相位实现离子提取效率提升10-50%，并提供离子调制及表面电离物种抑制功能。
2025-02-13 physics.acc-ph physics.ins-det
Storage ring mass spectrometry for nuclear structure and astrophysics research
在过去的25年里，离子储存环已被证明是原子核结构和天体物理领域中对不稳定核素进行精密实验的有力工具。目前世界上有三个储存环设施，可以对储存的放射性离子进行实验。这些是在GSI，达姆施塔特/德国的ESR，在IMP，兰州/中国的CSRe，和RIKEN，琦玉/日本的R3储存环。在这项工作中，介绍了设施。介绍了选定的特征实验结果及其在核物理和天体物理中的影响。计划的技术发展和设想的未来实验进行了概述。
2018-11-29 nucl-ex physics.acc-ph
Long distance nu_e -> nu_mu transitions and CP-violation with high intensity beta-beams
最近的实验测定一个大的θ_13角开辟了道路，以确定质量等级和CP违反阶段。基于喇叭产生的（反）中微子常规束的实验目前正在发展中。事件率是边际的一个明确的搜索，因为他们需要非常强烈的光束和非常大的探测器质量。Zucchelli提出了一种方法，即利用储存在高能储存环中的相对论放射性核素的β衰变产生纯（反）nu_e束，并指向远处的中微子探测器。由于它们的横向动量分布要小得多，中微子通量的集中范围要比喇叭窄得多。本文研究了Li-8（anti-nu_e，tau_1/2=0.84s）和B-8（nu_e，tau_1/2=0.77s）的同分异构双态。产生的中微子和反中微子束的平均横向动量约为6.5 MeV/c。放射性离子可以用专用的桌面储存环产生，以提供合适的离子源，在FNAL或CERN以高能量加速。然后，离子应该从加速器中提取出来，并积累在一个衰变储存环中，该储存环有一个长而直的部分指向中微子探测器。基于液态氩技术的大型探测器可能为未来的此类方案提供最佳机会。目前ICARUS LAr-TPC实验已经收集到了相关中微子能区的LNGS事件。它们应该为竞争信号的结论性实验研究提供第一个证据，更一般地说，它们应该为在CP破坏阶段的搜索中β束选择的实际可行性提供第一个证据。在不久的将来，ICARUS和MicroBooNe中微子实验可能会提供更多的数据，这些实验位于短距离中微子束上，将收集更多的中微子事件。
2013-06-10 hep-ph physics.acc-ph physics.ins-det
