دینامیک و راه اندازی باریکه ی -h با انرژی متوسط و پایین در ماشین شتابدهنده ی خطی linac4

پروژه ی لینک4 ، اولین قدم از پروژه ی ارتقاء سیستم تزریق کننده به ماشین برخورددهنده ی بزرگ، ال آی یو ، در سرن می باشد. ماشین شتابدهنده ی خطی لینک4 در تونلی، 12 متر زیر زمین تحت ساخت می باشد که یون هیدروژن یک بار منفی را در طول 80 متر تا 160 میلیون الکترون ولت شتاب می دهد. این ماشین، جایگزین شتابدهنده ی خطی لینک2 خواهد شد و تزریق کننده ی پرتون به مجموعه ی شتابگرها در ماشین برخورددهنده ی بزرگ، ال اچ سی ، خواهد بود و درخشندگی ماشین را افزایش خواهد داد. لینک4 تشکیل شده است از: 1) چشمه ی موج رادیویی حجمی، تولیدکننده ی باریکه ی یونی با کارمایه ی 45 هزار الکترون ولت ، 2) بخش انتقال دهنده ی باریکه ی کم انرژی، لبیت ، که از دو سیملوله تشکیل شده است، 3) شتابدهنده ی چارقطبی موج رادیویی، آر اف کیو با فرکانس 2/352 مگاهرتز و کارمایه ی 3 میلیون الکترون ولت، 4) بخش انتقال دهنده ی باریکه با انرژی متوسط، مبیت ، 5) شتابدهنده ی خطی دی تی ال با کارمایه ی 50 میلیون الکترون ولت، 6) شتابدهنده-ی خطی سی سی دی تی ال با کارمایه ی 100 میلیون الکتون ولت، 7) ساختار شتابدهنده ی خطی مد پای (پیمز) که باریکه را تا 160 میلیون الکترون ولت شتاب می دهد. لازم به ذکر است که مبیت شامل یک دروگر است که وظیفه ی آن ها خارج کردن خوشه های اضافه از باریکه است که در هنگام تزریق باریکه به حلقه ی پی اس بی از دست خواهند رفت. باریکه ی لینک4 تا کارمایه ی 12 میلیون الکترون ولت راه اندازی شده است. مراحل راه اندازی باریکه ی لینک4 در لیبت، مبیت و یک قسمت از راه اندازی باریکه در اولین تانک دی تی ال با کارمایه ی 12 میلیون الکترون ولت در این پایان نامه ارائه شده است. برنامه های شبیه سازی به کار رفته در این پایان نامه عبارتند از: تراول ، دلتا و تریس تری دی . معرفی مجموعه شتابدهنده های سرن و لینک4، فیزیک ذره ی باردار در شتابدهنده ی خطی و مفاهیم بنیادین ابزارهای اندازه گیری به کار رفته در اندازه گیری مشخصات باریکه در فصل های 1، 2 و 3 پایان نامه انگلیسی ارائه شده است. نتایج اندازه گیری ها و شبیه سازی های انجام شده در راه اندازی باریکه در فصل های 4، 7 و 8 پایان-نامه انگلیسی خلاصه شده است. به کمک شبیه سازی و محاسبات عددی مشخصات ماشین و باریکه ی تولید شده، پیشگویی می شود و ویژگی های باریکه با استفاده از فن های توضیح داده شده در متن پایان-نامه، اندازه گیری می شود. سپس نتایج اندازه گیری با هم ارز شبیه سازی شده ی آن مقایسه شده است و الگوی پویایی پرتو به دست آمده است. مراحل شبیه سازی انتها تا انتهای ماشین با هدف سازگار کردن پرتو با ساختارهای شتابدهنده ی چارقطبی موج رادیویی، شتابدهنده ی خطی دی تی ال، شتابدهنده ی خطی سی سی دی تی ال، ساختار شتابدهنده ی خطی مد پای در فصل 6 پایان نامه انگلیسی بیان شده است. در زمان راه اندازی باریکه، سیملوله های لبیت و اجزاء مبیت شامل چارقطبی های مغناطیسی و کاواک های موج رادیویی براساس مقدارهای به دست آمده از شبیه سازی تنظیم شدند تا پرتو را با ترتیب به چارقطبی موج رادیویی و اولین تانک از شتابدهنده ی خطی دی تی ال جفت کنند . در زمان اندازه گیری و راه اندازی باریکه لینک4، جفت شدگی به خوبی آنچه در شبیه سازی پیش بینی شده بود، ارزیابی گردید. راه اندازی باریکه در مبیت در دو مرحله اجرا شد: 1) باریکه ی مبیت در یک مکان موقت به مدت 5 ماه (ژانویه تا جون ) در سال میلادی 2013 اندازه گیری شد. در این اندازه گیری، انتقال و نمایه ی عرضی باریکه در چندین مکان در راستای شتابگر اندازه گیری شد و پویایی و توانایی دروگر در حذف خوشه های غیرضروری و انتقال خوشه های موردنظر بررسی و تایید شد. 2) پس از انتقال و نصب ماشین شتابدهنده به مکان اصلی اش در تونل، راه اندازی و اندازه گیری های باریکه در لیبت و مبیت در فاصله زمانی نوامبر سال میلادی 2013 تا مارچ 2014 تکرار گردید. در این مرحله جنبه های بیشتری از اهداف اندازه گیری های باریکه با کارمایه ی 3 میلیون الکترون ولت در نمایه ی طولی و عرضی باریکه پوشش داده شد. مرکزیّت باریکه، شناسایی و تصحیح شد. با استفاده از اندازه گیری امیتنس به روش شکاف-و-توری ، همسانی امیتنس ، مربوط قسمت درونشده ی باریکه از نظر جهت و اندازه با معادل آن در زمان غیرفعال بودن دروگر، مشاهده شد. ابزارهای اندازه گیری که به صورت دائمی در مبیت نصب شده اند، بازسنجی شده و همچنین یک توزیع باریکه ی تجربی برای شبیه سازی های مورد نیاز در مراحل بعدی شتابدهی مهیا گردید. کاواک های موجود در مبیت مدرج شدند و پیش از جابه جایی میز اندازه گیری که به صورت موقت در زمان راه اندازی نصب می گردید، تنظیمات ابزارهای مبیت برای جفت کردن باریکه به شتابدهنده ی بعدی، تانک اول دی تی ال، اندازه-گیری و تایید شد. اولین تانک دی تی ال در ماه جولای ، سال میلادی 2014 در ادامه ی مبیت در تونل لینک4 نصب شد و اولین مرحله از راه اندازی و اندازه گیری بر روی باریکه خروجی، با کارمایه ی 12 میلیون الکترون-ولت، تا اواسط ماه آگوست به طول انجامید. اجزاء مبیت به منظور جفت کردن باریکه ی خروجی مبیت به دی تل ال تنظیم شدند تا باریکه ی 3 میلیون الکترون ولتی به 12 میلیون الکترون ولت شتاب داده شود. در هنگام راه اندازی، باریکه مطابق با پیش بینی انجام شده به کمک شبیه سازی، در راستای تانک حرکت کرد. در مدّت زمان این مرحله از راه اندازی باریکه، بخشی از ویژگی های باریکه ی شتاب داده شده شناسایی شد. مرحله ی بعد، عبارت خواهد بود از: اندازه گیری های تکمیل کننده ای که بر روی باریکه ی 12 میلیون الکترون ولتی، خارج شده از اولین تانک دی تی ال، در ماه اکتبر سال میلادی 2014 انجام خواهد گرفت و این باریکه به صورت کامل مشخصه یابی خواهد شد.