Demet dinamiğinde dağılma süreçleri ve soğutma teknikleri
Dispersive processes and cooling techniques in beam dynamics
Yazar: TURAN OLĞAR
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER YAVAŞ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1999
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Parçacık fiziği = Particle physic ; Soğutma sistemleri = Cooling systems

Özet:
Parçacık fiziği açısından, parçacık hızlandırıcılarında en önemli parametre ışınlık (luminosity)'tır. Parçacık fizikçileri yüksek olay sayıları için yüksek ışınlığa gerek duyarlar. Yüksek ışınlık ise her bir demette yüksek parçacık yoğunluğunun yanısıra, yüksek çarpışma frekansı ve düşük emittans değeri ister. Bu çalışmanın ilk kesiminde, ilk olarak çarpıştırıcılar için ışınlık ve kütle merkezi enerjisi tanımlanmış daha sonra ise demet dinamiği enine salınımlar için çözümlenmiş, rezonanslar ve ayar kaymalarının demet kalitesine ve dağılmasına etkisi detaylıca tartışıldıktan sonra, emittans büyümesinin nedenleri ve analitik olarak analizi tartışılmıştır. Ayrıca emittans değerini belirli bir limitte tutabilmek için geliştirilen soğutma tekniklerinin fiziksel ilkeleri incelenmiştir. İkinci kısımda ise ilk olarak TeV enerjili kütle merkezi enerjisine ulaşmada dörtüncü yol olarak önerilen lineer-halka tipli ep çarpıştıranları için ışınlık, kütle merkezi enerjisi, uzay yükü ve demet-demet ayar kaymalarının hesapları verilmiştir. Emittans büyümesi durağan olmayan demetler için serbest enerji parametresine göre incelenmiştir. Gaussiyen bir demet için yoğunluk bağımlı etkiler incelenmiştir. Daha sonra sırasıyla elektron demeti ile, stokastik, ışıma yolu ile ve lazer demeti ile soğutma teknikleri kullanılarak değişik iyon, proton ve elektron depolama halkaları için soğutma süreleri hesaplanmış ve tartışılmıştır. 1999, 86 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Parçacık hızlandırıcıları, çarpıştırıcılar, ışınlık, emittans, ayar kaymaları, demet-demet etkileri, emittans büyümesi, soğutma teknikleri.

Abstract:
From the particle physics point of view, most important parameter of a particle collider is luminosity. Physicists need higher luminosities for higher event rates in an experiment. Higher luminosity needs high particle densities, high collision frequency and very low transverse emittances and amplitude functions at interaction region for each beam. As a theoretical background, luminosity, and center of mass energy of a collider are defined, dynamics of betatron oscillations is analyzed and emittance is determined. The effects of resonances, space charge and beam beam tune shifts on the beam quality in view of instabilities are investigated. The reasons of emittance growth and the techniques of cooling processes are discussed in detail. Afterwards, luminosities, center of mass energies and tune shift values of linac-ring type ep colliders which are proposed for the fourth way to TeV scale collision experiments are calculated. Emittance growth of a nonstationary beam with respect to free energy parameter h is analyzed. Emittance growth of a Gaussian beam related with density profile is investigated. Cooling times are calculated and discussed for electron, stochastic, radiation and laser cooling techniques for some electron, proton and ion storage rings. Key Words: Particle accelerators, colliders, luminosity, emittance, tune shifts, beam-beam effects, emittance growth, cooling techniques.