Физические основы высокоинтенсивного протонного ускорительного комплекса для физики средних энергий каонных и нейтронных фабрик

В настоящее время физика протонных пучков и техника ускорителей вступила в новую фазу своего развития и прежде всего это связано с качественно новым этапом физики частиц, физики твердого тела, а также с использованием протонного ускорителя, как мощного инструмента для развития новых технологий. В связи с этими тремя физическими задачами можно говорить о трех приложениях использования нового класса высокоинтенсивных протонных ускорительных комплексов — мезонных, каонных и нейтронных «фабрик».

Первое приложение — это физика элементарный частиц, где в результате интенсивных экспериментальных и теоретических исследований последних трех десятилетий были сформулированы и экспериментально подтверждены теория сильных взаимодействий и объединенная теория слабых и электромагнитных взаимодействий. Было выяснено, что фундаментальным принципом, лежащим в основе взаимодействий кварков и лептонов, является принцип калибровочной инвариантности, а переносчиками сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий служат калибровочные поля. Хотя все эти процессы описываются стандартной моделью, целый ряд внутренних трудностей указывают на тот факт, что стандартная модель не может претендовать на роль полной окончательной теории частиц и их взаимодействий. Поэтому «ускорительная» физика с использованием протонных пучков сейчас развивается по двум направлениям: создание ускорителей на сверхвысокие энергии, порядка несколько ТэВ (коллайдеры) и относительно невысокой интенсивности, и создание ускорителей сверхвысокой средней интенсивности (фабрики), на два порядка превышающие по интенсивности существующие машины и с энергией несколько десятков ГэВ. Если коллайдеры будут искать новые частицы методом прямого поиска в области энергий порога их рождения, то сильноточные ускорители-«фабрики» исследуют редкие распады, обусловленные новыми типами взаимодействия на малых расстояниях, соответствующих масштабам энергий порядка десятка ТэВ /1/. Для этого нужны прецизионные интенсивные пучки каонов, получение которых возможно только с помощью сверхинтенсивных протонных ускорительных комплексов-каонных фабрик. Каонная фабрика-это высокоинтенсивный ускорительный протонный комплекс со средним током 100−200 мкА, включающий в себя линейный ускоритель на энергию до 0.6−1 ГэВ, бустер-синхротрон на энергию 3−5 ГэВ и основной синхротрон с функциями медленного вывода на энергию 30−50 ГэВ /2−4/. Создание каонной фабрики позволяет на новом уровне осуществить поиск легких слабовзаимодействующих частиц фотино, аксиона, фамилона и т. д. Можно также ожидать, что эксперименты на каонной фабрике позволят выяснить вопрос о нарушении СР инвариантности. В области сильных взаимодействий каонная фабрика является уникальным инструментом для изучения спектра масс и основных низкоэнергетических характеристик адронов. Решение проблемы глюониев требует проведения экспериментов с высокой статистикой и возможностью варьирования состава пучка 71, К, р, р. Важным направлением исследования сильных взаимодействий является поиск четырехкварковых и шестикварковых состояний, обнаружение и изучение «обычных» мезонов с высокими спинами и наконец изучение кварковой структуры атомного ядра. Большой интерес в настоящее время вызывает обсуждение экспериментов с поляризованными частицами. В связи с этим, новые сильноточные ускорительные комплексы всегда рассматриваются в плане исследования возможного ускорения поляризованных протонов. Дополнительная задача обеспечения качества поляризованного пучка возникает при проведении эксперимента по исследованию эффектов нарушения пространственной четности в нуклон-нуклонных взаимодействиях. Этот эксперимент позволяет изучить слабое взаимодействие адронов в виде, наиболее свободном от поправок, связанных с ядерной структурой. Слабое взаимодействие адронов, в свою очередь, рассматривается сейчас в качестве «зонда» для теории сильных взаимодействий. При проведении этого эксперимента важно знать и контролировать распределение поляризации по сечению пучка, то есть значения первых моментов компонент вектора спина относительно поперечных осей координат. И наконец, каонная фабрика является сверхинтенсивным источником нейтрино, что само по себе представляет большой интерес для фундаментальной физики.

Вторым приложением использования высокоинтенсивных протонных ускорительных комплексов является нейтронная физика. Рассеивание нейтронов дает фундаментальную микроскопическую информацию о структуре и динамике материалов, создающую основы понимания конденсированной материи. Благодаря исследованиям, проведенным на нейтронных пучках, сделан выдающийся вклад в детальное понимание на микроскопическом уровне таких материалов, как пластик, протеин, полимеры, фиброматериалы, жидкие кристаллы, керамика, сильные магниты и сверхпроводники. Изучены фундаментальные явления такие, как фазовые переходы, квантовые среды и спонтанное упорядочение. В настоящее время возникло целое новое направление в науке — рефлектометрия. Благодаря тенденции увеличения интенсивности нейтронных источников можно говорить о более высокой степени разрешения в пространстве и во времени, в материаловедении и в биологии. Традиционно нейтроны производятся за счет реакции деления в реакторах, оптимизированных для получения больших потоков нейтронов. Недостатком такого метода получения нейтронов является большое выделение тепла в реакторе, которое нужно отводить. Даже в наиболее технологичных реакторах, использующих обогащенное топливо, рассеивание тепла приблизилось к своему пределу. «Ускорительный» метод получения нейтронов основан абсолютно на другом принципе. Впервые такое предложение было сделано сотрудниками МРТИ и ИЯИ А. А. Васильевым, Р. А. Мещеровым, Б. П. Муриным и Ю. Я. Стависским 151. Нейтроны как бы «скалываются» (spallation process) при бомбардировании тяжелого металла протонами высокой энергии, полученными на ускорителе. Выход нейтронов зависит от энергии. Оптимальное значение лежит в диапазоне 1.0−1.4 ГэВ, хотя рассматриваются варианты и с большой энергией, например 30−40 ГэВ. С развитием ускорителей этот метод получения нейтронов становится все более перспективным. Для создания нейтронного источника, основанного на «ускорительном» методе, нужна нейтронная фабрика. Нейтронная фабрика — это высокоинтенсивный ускорительный протонный комплекс со средним током 3−5 мА, включающий в себя линейный ускоритель на энергию до 1.0−1.4 ГэВ и кольцо-группирователь, или синхротрон с конечной энергией от 3 ГэВ до 40−50 ГэВ /6,7/. В случае синхротрона средний ток может быть пропорционально энергии уменьшен, то есть порядка 0.1−1 мА. В настоящее время разрабатываются, по крайней мере, четыре ускорительных проекта: Национальный нейтронный источник в США (NSNS, Oak Ridge), Европейский нейтронный источник (ESS), Японский адронный проект (JHP, Tsukuba) и Российский нейтронный источник.

ИЯИ РАН, Троицк). Мощность, на которую ориентируются при разработке таких источников, достигает 5 МВт.

И наконец третьим приложением использования высокоинтенсивных пучков протонов являются технологические ускорители для уничтожения ядерных отходов и сжигания военного плутония /8−10/. Впервые применение технологии уничтожения ядерных отходов с помощью ускорителей стало обсуждаться в Лос Аламосе (accelerator driven transmutation technology, ADTT). Наличие большого запаса ядерного оружия и проблема его уничтожения стимулируют к разработке дешевых методов его уничтожения. Схематично этот метод выглядит так /9/: 1. протонный пучок, ускоренный до энергии 0.6−1.0 ГэВ, падает на жидкую свинцовую мишень, производя большое количество нейтронов (spallation process) — 2. нейтроны термолизируются и множатся в зоне воспроизводства, окруженной графитовым замедлителем и содержащей ядерное горючее и ядерные отходы в виде циркулирующих солей флюорита, растворенных в расплавленных солях-носителяхчисло нейтронов увеличивается в 10−20 раз, что соответствует увеличению мощности в 20−40 раз- 3. энергия, выработанная в высокотемпературных солях, направляется для производства электричества с эффективностью более 40%, при этом часть электроэнергии (20−30%) идет на питание ускорителя- 4. плутоний и другие актиноиды полностью сжигаютсяпродукты ядерного распада постоянно циркулируют и разделяются на долгоживущие и короткоживущие изотопыдолгоживущие изотопы возвращаются в рабочую зону для трансмутации, а короткоживущие посылаются в специальный отстойник-накопитель. Ускоритель, который требуется для такого технологического процесса, должен обеспечить пучок средней мощностью 10−300 МВт и энергией 400−1600 МэВ. Трансмутационный комплекс в значительной степени повторяет мезонную фабрику, сооруженную в Институте ядерных исследований.

Итак, каждый из комплексов может быть рассмотрен, как продолжение другого: мезонная и трансмутационная фабрики есть первая ступень нейтронного комплекса, а нейтронный есть первые две ступени каонного комплекса. Общей отличительной особенностью каонного, нейтронного и трансмутационного (или мезонного) комплексов является высокая средняя мощность пучка, что означает большие пиковые токи и высокую цикличность комплекса вплоть до непрерывного режима. В то же время, исходя из необходимого времени жизни установки 20−25 лет и радиационной стойкости материалов, из которых сделан сам ускоритель, потери частиц при ускорении должны быть уникально низкими на уровне 1нА на метр длины машины при среднем токе 1 мА /11/. Причем, с ростом энергии ограничение возрастает. Из этих значений абсолютных потерь легко определить, что относительные потери должны быть на уровне 1СГ3 10 7. Таким образом, при ускорении пучка на последней его стадии мы имеем право потерять одну частицу из 10 миллионов. Более высокий уровень потерь приведет к сокращению срока жизни установки в соответствующее число раз. Потери при такой постановке проблемы приобретают значение «быть или не быть» установке. Поэтому все системы ускорительного комплекса класса «фабрика» должны быть подчинены основной цели — уменьшению потерь.

При требуемом уровне потерь частиц, физические эффекты, ранее не принимаемые во внимание в других ускорителях, начинают играть определяющую роль. Это прежде всего эффекты, связанные с высокой интенсивностью: динамика пучка с учетом нелинейности движения и связанные с ними резонансные явления высокого порядкавзаимодействие пучка с высшими модами резонансных элементовфундаментальные процессы образования ореола пучка.

Кроме того, каонная фабрика имеет свои особенности в этом классе. Она должна иметь функции медленного вывода и возможность ускорять поляризованные протоны.

Целью диссертационной работы является разработка физических основ нового класса протонных ускорительных комплексов для физики средних энергий, имеющих классификацию «фабрика». Теоретические и экспериментальные результаты диссертационной работы были использованы при запуске линейного ускорителя мезонной фабрики ИЯИ РАН и разработке проекта каонной фабрики ИЯИ РАН, включающего линейный и кольцевые ускорители.

Работа выполнялась в соответствии с планами исследований РАН и Министерства Науки Российской Федерации в рамках Государственной программы «Физика высоких энергий» по темам «Создание линейного ускорителя Московской мезонной фабрики» и «Разработка сильноточного ускорительного комплекса Московской каонной фабрики» .

Диссертация состоит из шести глав.

В первой главе дана частотно-временная характеристика сильноточного ускорительного комплекса для физики средних энергий каонных, нейтронных и мезонных фабрик, даны основные характеристики всех ступеней комплекса. Рассмотрены особенности решения задач большой интенсивности, сформулированы методы исследования. Определены основные эффекты, приводящие к потерям пучка. Описан математический аппарат, разработанный и используемый для решения теоретической части задачи.

Вторая глава посвящена исследованиям и доработкам, проведенным при запуске сильноточного линейного протонного ускорителя Московской мезонной фабрики, разработанного МРТИ /5/, а также выработке требований к нему, как инжектору сильноточного синхротронного комплекса. Исследована динамика пучка в бипериодических структурах со ступенчатым изменением фазовой скорости, определено влияние изменения квазиравновесных параметров на область захвата. Изложена новая методика холодной настройки резонатора.

Третья глава посвящена физике пучка, характерной для такого класса установок. Рассматривается взаимодействие пучка с протяженным резонатором и в частности, эффекты, связанные с различной природой излучения пучка и генератора. Описывается природа нового эффекта неустойчивости пучка, объясняемого возбуждением нефундаментальных мод резонатора. Вводится понятие натуральной задержки сигнала в ускоряющей структуре, анализируется устойчивость работы обратной связи. Исследуется природа образования ореола интенсивного пучка в механическом и термодинамическом приближениях.

В четвертой главе разработана новая магнитооптическая структура для высокоинтенсивного синхротронного комплекса с комплексной критической энергией, отвечающая требованиям большой динамической апертуры после коррекции хроматичности, наличию бездисперсных прямых участков для размещения ускоряющих станций и получению необходимого компакт-фактора. Изложена теория нового класса структур, позволяющая спроектировать оптимальную магнитооптическую структуру.

В пятой главе исследуются проблемы инжекции и медленного вывода, а также размывания пучка в продольной плоскости в процессе ускорения методом фазовой модуляции. Определены физические требования к параметрам пучка из линейного ускорителя при инжекции в синхротрон. Рассмотрена разработанная магнитная оптика кольца растяжителя Московской каонной фабрики, определены основные конструктивные элементы, обеспечивающие требуемую процедуру вывода. Исследовано влияние погрешностей полей и установок магнитооптических элементов на потери частиц. На основе численного моделирования сделаны основополагающие рекомендации для реализации медленного вывода. Исследовано влияние эффекта пространственного заряда на резонансный вывод.

В шестой главе рассмотрены особенности разработки магнито-оптической структуры с учетом ускорения поляризованного пучка. Введено понятие резонансной и нерезонансной деполяризации пучка в магнитооптических системах. Сформулировано определение аберрационного момента спина, как основной характеристики качества поляризованного пучка в каналах транспортировки. Получено уравнение, описывающее поведение спина в канале ускорителя. Изложены основные принципы проектирования канала транспортировки поляризованного пучка Московской мезонной фабрики. Предложен новый метод компенсации аберрационных моментов с помощью магнитооптики. Исследованы эффекты деполяризации в синхротронах. Разработаны методы адаптации магнитооптики интенсивного синхротрона для ускорения поляризованного пучка.

Научная новизна работы. Диссертация является законченным научным исследованием по созданию физических основ нового класса высокоинтенсивных протонных ускорителей для физики средних энергий, результаты которого использовались при запуске Московской мезонной фабрики и разработке Московской каонной фабрики. В работе проведены исследования физических особенностей линейных и кольцевых протонных ускорителей, объединенных в класс «фабрика». Научная новизна работы заключается конкретно в следующем:

1. Описана обобщенная научная классификация ускорительных установок класса «фабрика». Определены физические требования к этому классу ускорителей, сформулированы критерии эксплуатационной надежности, определена оптимальная структура комплекса.

2. Для решения физико-математических задач разработан новый математический подход, необходимый для создания сильноточных ускорительных комплексов.

3. Исследована динамика пучка в ускоряющих резонаторах линейного ускорителя, применяемых для ускорения высокоинтенсивных пучков, конкретно, в длинных бипериодических ускоряющих структурах с учетом ступенчатого изменения фазовой скорости от секции к секции и её постоянства в пределах каждой ускоряющей секции.

4. Создана методика предварительной «холодной» настройки резонатора, позволившая скомпенсировать геометрические и электрические отклонения параметров резонаторов, сделанных на пределе технологических возможностей.

5. Обнаружен и исследован теоретически и экспериментально новый эффект в линейных ускорителях, связанный с различной природой излучения пучка и генератора и зависящий от дисперсионных свойств ускоряющего резонатора и ставящий предел по току для данного класса ускорителей.

6. Изучено явление образования ореола интенсивного пучка и дано теоретическое объяснение природы этого резонансного явления в случае доминирования пространственного заряда.

7. Сформулированы требования для систем стабилизации возможных коллективных неустойчивостей пучка в ускорителях класса «фабрика».

8. Разработан новый класс магнитооптических структур для высокоинтенсивных протонных ускорителей.

9. Теоретически исследованы эффекты пространственного заряда, влияющие на возбуждение резонанса третьего порядка, используемого для медленного вывода, а также предложен метод октупольной компенсации хроматической компоненты пространственного заряда.

10. Теоретически и экспериментально исследован метод фазовой модуляции высокочастотного поля для размывания продольного фазового объема пучка с целью увеличения порога коллективных неустойчивостей, который позволил реализовать метод увеличения времени жизни электронного пучка в источниках синхротронного излучения в три раза.

11. Теоретически исследована резонансная и нерезонансная деполяризации поляризованного протонного пучка в магнитооптических структурах ускорительного комплекса. Исследовано поведение аберраций вектора спина пучка поляризованных протонов в периодических ускоряюще-фокусирующих каналах и предложен метод их компенсации.

Совокупность данных результатов объединены важным достижением — разработкой физических основ нового класса ускорительных комплексов для физики средних энергий каонных и нейтронных фабрик. Все эти положения позволяют с новой единой точки зрения проектировать сильноточный протонный комплекс класса «фабрика».

На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:

Схема высокоинтенсивного протонного комплекса для физики средних энергий класса «фабрика».

Разработанный математический формализм для численного решения задач динамики интенсивного пучка с сохранением симплектичности уравнений движения и возможности включения любого порядка нелинейности. Теория квазиравновесного движения пучка в длинных бипериодических ускоряющих структурах с учетом ступенчатого изменения фазовой скорости от секции к секции и её постоянства в пределах каждой ускоряющей секции и экспериментальное приложение этой теории к методам настройки «холодного» резонатора.

Новый эффект в линейных ускорителях, связанный с различной природой излучения пучка и генератора. — Результаты исследований формирования ореола интенсивных пучков в периодических магнитооптических каналах.

Новый класс магнитооптических структур для высокоинтенсивных синхротронов с комплексной энергией перехода.

Метод октупольной компенсации хроматической компоненты пространственного заряда интенсивного пучка при медленном выводе.

Результаты исследований резонансной и нерезонансной деполяризации поляризованного протонного пучка в магнитооптических структурах ускорительного комплекса.

Результаты научных исследований прошли апробацию на семинарах по линейным ускорителям в 1979, 1981, 1987 годах (Харьков), на Всесоюзных семинарах по программе экспериментальных исследований на Московской мезонной фабрике в 1985, 1987, 1990 годах (Звенигород), на Международном семинаре по физике промежуточных энергий в 1989 году (Москва), на Международных конференциях по ускорителям высоких энергий в 1986 (Новосибирск), 1992 (Гамбург), на Европейских конференциях заряженных частиц в 1988 (Рим), 1992 (Берлин), 1994 (Лондон), на конференции по линейным ускорителям в 1989 (CEBAF), на рабочих совещаниях по адронным фабрикам в 1989, 1993 (Лос Аламос), на Международном симпозиуме по физике спина в 1990 (Бонн), на Совещаниях международной коллаборации по нейтронным источникам в 1990 (Цукуба), 1993 (Абингтон), на национальных конференциях США по ускорителям заряженных частиц в 1991 (Сан Франциско), 1993 (Вашингтон), 1995 (Техас), 1997 (Ванкувер).

Основные положения, разработанные автором для высокоинтенсивных ускорителей мезонных и каонных фабрик, прошли экспертизу международных комитетов в ИЯИ, TRIUMF, SSC иКЕК.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 60 статьях, опубликованных в журналах Технической физики, Приборы и техника эксперимента, Вопросы атомной науки и техники, Particle Accelerators, в Трудах международных конференций, авторских свидетельствах и препринтах ИЯИ, SSC, TRIUMF и КЕК.

В докторскую диссертацию вошли материалы, полученные при наладке линейного ускорителя Московской мезонной фабрики, в процессе которой были исследованы новые физические эффекты, разработаны ряд физических процедур, позволивших улучшить качество пучка и надежность ускорителя, а также результаты работы по созданию проекта Московской каонной фабрики.

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1. Разработаны физические основы нового поколения ускорительных протонных комплексов класса «фабрика». Отличительной особенностью такого класса ускорителей является высокая средняя мощность пучка 5−10 МВт при среднем токе протонов порядка 1 мА с возможностью медленного вывода пучка и ускорения поляризованных частиц. По интенсивности — это ускорители, на два порядка превышающие ускорители предыдущего поколения.

2. Сформулированы физические требования к новому классу ускорителей «фабрика», критерии эксплуатационной надежности. Предложенная структура многоцелевого высокоинтенсивного ускорительного комплекса включает в себя линейный ускоритель (мезонная фабрика), бустер (нейтронная фабрика) и основной синхротрон с растяжителем (каонная фабрика).

Определены частотно-временная характеристика и основные параметры всех ступеней сильноточного ускорительного комплекса. Структура позволяет минимизировать пиковые значения тока для каждой ступени при максимальной технически реализуемой частоте повторения ускорительных циклов. В концепции, впервые отсутствует прохождение частицами критической энергии, что принципиально важно для высокоинтенсивного комплекса.

3. Сформулированы особенности решения задач большой интенсивности. Изучены основные эффекты, приводящие к потерям пучка. Разработан формализм численного решения уравнений динамики частиц в ускорителе с учетом собственного поля и с сохранением условия симплектичности. Данный метод позволил включить нелинейности магнитооптических элементов любого порядка. Это, в свою очередь, позволило решить задачу определения динамической апертуры системы с нелинейными элементами, что принципиально важно для ускорителей класса «фабрика».

4. Изучена динамика пучка в длинных бипериодических ускоряющих структурах со ступенчатым изменением фазовой скорости применительно к высокоинтенсивному линейному протонному ускорителю класса «фабрика». Исследовано влияние широкого класса малых возмущений электрических и геометрических параметров ускоряющего канала на продольное движение. Найден способ взаимной компенсации на резонаторе электрических и геометрических погрешностей, что позволило при существующих допусках получить требуемые параметры ускорителя. Определено, что рассмотренный класс возмущений, охватывающий все важнейшие на практике искажения, значительно влияет на точность проведения АТпроцедуры по установке амплитуды и фазы ускоряющего поля.

Разработана и применена оригинальная «холодная» предварительная настройка резонаторов для обеспечения согласования по синхронному уровню энергии.

5. Обнаружен и исследован новый эффект в линейных ускорителях, связанный с различной природой излучения пучка и генератора. Данный эффект в значительной мере зависит от дисперсионных свойств ускоряющего резонатора и интенсивности пучка. Определены условия исчезновения области устойчивости. Теоретические исследования подтверждены экспериментальными измерениями на ускорителях с двумя разными ускоряющими структурами.

6. Изучено явление образования ореола интенсивного пучка. Объяснена природа этого резонансного явления для случая, когда сам пучок есть причина образования ореола. Определен предел роста ореола, что тем самым дает важнейшую информацию для требуемой физической апертуры резонатора.

7. Определены пределы возможных коллективных неустойчивостей пучка в ускорителях класса каонных и нейтронных фабрик, инкременты их нарастания, сформулированы требования для систем стабилизации.

8. Разработан новый класс магнитооптических структур, отвечающий требованиям высокоинтенсивных протонных ускорителей. Характерными свойствами этих структур являются: простая регулировка критической энергии без значительного повышения дисперсииминимально возможное число семейств секступолей, необходимых для коррекции хроматичностибольшая динамическая апертура, достаточная для ускорения больших импульсных токовбез дисперсные прямые участки, позволяющие исключить синхробетатронные резонансы. Данная структура нашла применение практически во всех разрабатываемых и сооружаемых ускорителях мира, каонных фабриках ИЯИ и ТРИУМФа (Канада), бустере 8БС (США), адронной фабрике КЕК (Япония), мюонном коллайдере (США), радиационном комплексе (США).

9. Разработаны и предложены рекомендации как минимизировать потери частиц при выводе пучка с применением сочетания магнитных и электрических предсептумов и септумов. Эти предложения послужили основой для разработанного в ИЯИ и ТРИУМФе кольцах-растяжителях. Исследованы эффекты пространственного заряда, влияющие на возбуждение резонанса третьего порядка, используемого для медленного вывода. Предложен и исследован метод октупольной компенсации хроматической компоненты пространственного заряда при медленном выводе на низких энергиях.

10. Исследован метод фазовой модуляции высокочастотного поля для размывания продольного фазового объема пучка для увеличения порога коллективных неустойчивостей. На основе метода фазовой модуляции предложен и экспериментально реализован новый метод увеличения времени жизни электронного пучка в источниках синхротронного излучения.

11. Аналитически и численно исследовано поведение векторов спина пучка поляризованных протонов в периодических ускоряюще-фокусирующих каналах. Исследована резонансная и нерезонансная деполяризации поляризованного протонного пучка в магнитооптических структурах ускорительного комплекса. Доказано, что максимальные значения поперечных компонент вектора спина и перекрестных моментов для продольно поляризованного пучка имеют периодический характер вдоль длины ускорителя относительно средних значений.

12.Определены условия подавления внутренних спиновых резонансов и резонансов несовершенств для адаптированных магнитооптических структур высокоинтенсивных ускорительных комплексов. Адаптация заключается в перестройке прямых участков структуры рейстрек таким образом, чтобы они были прозрачны для спина. В результате количество резонансов определяется только арками, имеющими высокую периодичность.

Результаты, включенные в докторскую диссертацию, были использованы при запуске линейного ускорителя мезонной фабрики ИЯИ РАН и разработке проекта каонной фабрики ИЯИ РАН, включающего в себя линейный ускоритель мезонной фабрики и основные экспериментальные образцы. В частности, на основе физических предложений, описанных в диссертации, были разработаны новые технологии при создании металлизированной вакуумной камеры для быстроцикличных синхротронов, новый тип быстроперестраиваемого тьюнера для ускоряющей станции бустера на основе магнетронного варактора, созданы стенд высокомощной ускоряющей станции для основного синхротрона, высокоскоростная диагностическая система для измерения параметров пучка. В свою очередь, результаты этих исследований были учтены при разработке физических основ. Они позволили, например, более точно определить поведение высших мод в цикле ускорения для резонатора, нагруженного ферритовыми кольцами, экспериментально померить вторичную электронную эмиссию с поверхности вакуумной камеры с металлизированной и открытой поверхностью, определить пределы возможности диагностики и так далее.

Работа выполнялась в соответствии с планами исследований РАН и Министерства Науки Российской Федерации в рамках Государственной программы «Физика высоких энергий» по темам «Создание линейного ускорителя Московской мезонной фабрики» и «Разработка сильноточного ускорительного комплекса Московской каонной фабрики» .

Основные положения, разработанные автором для высокоинтенсивных ускорителей мезонных и каонных фабрик, прошли экспертизу международных комитетов в ИЯИ, TRIUMF, SSC иКЕК.

В заключении автор хотел бы выразить глубокую признательность академикам В. А. Матвееву и А. Н Тавхелидзе за неоценимый вклад в создание в России направления «ускорительных фабрик», профессору С. К. Есину, как первому учителю за первые шаги автора в ускорительной науке и постоянную поддержку в течение всей работы в ИЯИ, профессору Б. П. Мурину, доктору физико-математических наук Остроумову П. Н. и доктору технических наук Кравчуку JI.B. за плодотворное сотрудничество при создании линейного ускорителя Мезонной фабрики и при разработке Каонной фабрики, всем сотрудникам лаборатории: кандидату физико-математических наук Баландину В. В., Брагину С. Е., кандидату физико-математических наук Волину С. П., кандидату физико-математических наук Голубевой Н. И., Илиеву А. И., Рейнгардт-Никулину П.И., кандидату физико-математических наук Парамонову В. В., Пашенькову A.C., кандидату физико-математических наук Решетову A.B., кандидату физико-математических наук Шапошниковой E.H., Чурсину А. Г., работая с которыми и благодаря которым автор смог получить результаты, послужившие основой диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.