Накопительное кольцо , накопитель — циклический ускоритель заряженных частиц , синхротрон , предназначенный для накопления и удержания интенсивного пучка частиц. Накопители используются в экспериментах по физике высоких энергий ( коллайдеры , эксперименты с выведенным пучком или с внутренней мишенью, бустеры, накопители пучков вторичных частиц, распадные кольца, замедлители и ловушки), электронные накопители используются в источниках синхротронного излучения , протонные и ионные накопители используются для радиотерапии .

Принцип накопителя основан на том, чтобы инжектировать в синхротрон порцию частиц, а затем каким-либо методом охладить пучок (уменьшить эмиттанс ), чтобы иметь возможность захватить новую порцию. В отсутствие затухания эмиттанса захват новой порции невозможен без выбивания предыдущей, вследствие теоремы Лиувилля о сохранении фазового объёма . В электронных накопителях охлаждение происходит вследствие радиационного затухания , в протонных и ионных кольцах используют стохастическое и электронное охлаждения. Многократная инжекция также возможна с использованием продольного движения сгустка. Также для многократной инжекции ионов применяются методы перезарядной инжекции с различной методикой обдирки электронов.

Фундаментальным ограничением интенсивности пучка в накопителе служат либо — для нерелятивистских или слабо релятивистских пучков тяжёлых частиц (протоны, ионы), либо коллективные эффекты — взаимодействие пучка с наведёнными его собственным зарядом на стенках вакуумной камеры электромагнитными полями (для ультарелятивистских электронных пучков).

Накопительные кольца были предложены в 1956 году Джерардом О'Нилом для получения и использования интенсивных пучков в физике высоких энергий.

Примечания