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ビーム不安定性ー 子雲、イオン、CSR
CSR
BINP-PSR CERN-ISR
[2]
11
e-p
(R/Q) mA A
()
Q (mω0 + ωβ) (ωc) 0.1
80 ()
e-p [4]
90
(z1) (z2)
[6]
1
B A
PF
PF [5, 8]
KEKB ILC
2
CSR
x = (x, y, z)
8 500 mA B
KEKB
d2x ds2
+
Kx(s)x
=
? N r0 γL
∫∞
?∞
Wx(z
?
z
)ρ1,x(z
)dz
d2y ds2
+
Ky (s)y
=
? N r0 γL
∫∞
?∞
Wy (z
?
z
)ρ1,y (z
)dz
d2z ds2
+
μs2 L2
z
=
? N r0 γL
∫∞
?∞
W0(z
?
z
)ρ0(z
(1) )dz
px, py
(p0)
px(y) = x (y )
z
pz = δp/p0, z = s ? ct
c
(z 0) (z 0)
z ()
K
μs = 2πνs
J-PARC SNS LHC superKEKB SuperB L
Ls K → (μx/L)2
W
2 e-p
W (z) = 0 z 0
(2)
CSR
2
xy
?
W 1
(1
(s) L
x?y
(z )
(z) z ? z
z
(z ) z
? x?y
(ρ1,x, ρ1,y, ρ0)
∫ ρ1,x(z) = xΨ(x, px, y, py, z, pz)dxdpxdydpydpz
2
∫ ρ1,y(z) = yΨ(x, px, y, py, z, pz)dxdpxdydpydpz
∫ (3) ρ0(z) = Ψ(x, px, y, py, z, pz)dxdpxdydpydpz
3
3.1
Ψ Vlasov
(x ? y )
?Ψ = ?[Ψ, H] = ∑ ? ?Ψ dxi + ?Ψ dpi ?s i=xyz ?xi ds ?pi ds
(4)
1 y(x)
[] H
H = px2 + py2 ? αmpz2 2
Kxx2 +
+
Ky y2
?
zμ2s 2
αm L2
+ N r0 γ
∫∞
?∞
2 [W0(z
?
z
)ρ0(z
)
(5)
+xWx(z ? z )ρx(z ) + yWy(z ? z )ρy(z )] dz
[] exp ? Jy(a cos mφs) ? Jz
2εy εz
(8)
Jy(?y) = γy(y ? ?y)2 + 2αy(y ? ?y)py + βyp2y (9)
m = 1, 2, 3 φs
() y
ρ0 φs = tan αmpz/μsz
Vlasov
(1)
dx dy dz
ds = px ds = py ds = αmpz
dp ds
=
N r0 γL
∫∞
Wi(z
?∞
?z
)ρi(z
)dz
Vlasov
x = [x, H]
H
Vlasov (6)
4
(7)
()
()
y py
→ My?1
y py
φs → φs + μs
(10) (11)
(4,7)
(4) OHO
(
)
m = 0, M ? 1
m
m
n
1
ym(t)
=
a[n]
exp
( nm 2πi M
?
) iωβ t
2 n = 0, 1, 2
(12)
M (n)
3
y 1 0 -1
-1
z0
1
0 ?p/p 1 -1
y
1 0 -1
-1 z0
1 -1
0 ?p/p
1
y
1 0 -1
-1 z0
1 -1
0?p/p
1
1:
m=0 t = ?mT0/M
t=0
m
y(t)
=
∑∞
( )(
ym
? mT0 M
δ
t
?
) mT0 M
(13)
=
m=0
∑ a[n]
exp
[ 2πim (n M
+
] νβ )
δ
( t
?
mT0 M
)
m
∫
y(t)e?iωtdt
=
∑∞
{ exp im [(n +
νβ )ω0
+ ω]
} T0 M
m=0
(14)
∑∞ ∑∞
exp(imωT0) = ω0
δ(ω ? pω0)
m=?∞
p=?∞
(15)
n pM ω0
ω = (n + νβ + pM )ω0
(16)
(16)
4.1
RF OFF
[(
)]
2πn
Ψ(y, py, s) = δ y ? a cos
? ωt L
[ ( )]
2πn
δ py ? b sin
? ωt L
(17)
4
2:
z = s ? ct
Vlasov
) ?Ψ + ?Ψ dy ? ?Ψ dpy = 0 ?s ?y ds ?py ds
b = ak, ω ? nω0 = ωβ
py = ?ωβ2 y
ωβ
(z ? s
(18) ω
5
2
2
2
3
y 1 0 -1
-1
3:
1
0 ?p/p
0 z
1 -1
M →∞
n ω = (n + νβ)ω0
(19) 5
y(
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