Hızlandırıcı Fiziği. Enine Demet Dinamiği II. Dr. Öznur METE University of Manchester The Cockcroft Institute of Accelerator Science and Technology

Benzer belgeler
MADX III (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

HPFBU. MADX III (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

ENİNE DEMET DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Abbas Kenan Çiftçi. Ankara Üniversitesi

MADX V (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

AccTR Virtual Institute of Accelerator Physics. The Physics of Particle Accelerators An Introduction. Chapter : 3.12, 3.13

Çağının ötesinde işleri yapma gücünü ve kararlılığını kendinde bulan insanları, belki şu an aramızda olmasalar da, herzaman hatırlayalım.

MADX-Emittans Hesabı. ZAFER NERGİZ Niğde Üniversitesi

Madx Nedir? MadX Kullanm MadX Uygulamalar. Madx Uygulamalar. Esin Çavlan. 28 Mays HF Çal³ma Toplulu u

HPFBU. MADX I (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

Hızlandırıcı Fiziği MADX I. (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı. Öznur METE

MADX I (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı

Theory Tajik (Tajikistan)

Doğrusal Hızlandırıcılar İle Düşük Enerjilerde Protonların ve İyonların Hızlandırılması. Veli Yıldız Mayıs 2012

Hızlandırıcı Fiziği-2. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

Hızlandırıcı Fiziği-2. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu 2011 Seçme Sınavı

The Physics of Particle Accelerators - Klaus Wille ( )

ş ş ş ç İ Ü ş ş ş ş ç ç ş ş ş ç ş Ü ç ş ş şç ş ş ş ş ç ş ç ş ç ş ş ç Ş ş İ ş Ş ş İ ç ş

Doğrusal Demet Işıksallığı 2. Fatma Çağla Öztürk

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

Hızlandırıcı Fiziği. İleri Hızlandırma Yöntemleri. Plazma Dalgası ile Hızlandırma

Şekil 5.1 Uçları dışa doğru açılmış, paralel plakalar sistemi

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

DENEY 3. IŞIĞIN POLARİZASYONU. Amaç: - Analizörün pozisyonunun bir fonksiyonu olarak düzlem polarize ışığın yoğunluğunu ölçmek.

MADX. (Methodical Accelerator Design) Yöntemli Hızlandırıcı Tasarımı Programı için PTC. (Polymorphic Tracking Code) Çok Biçimli İzleme Programı

Parçacık Hızlandırıcılar

Statik Manyetik Alan

FİZİK II - Final UYGULAMA

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

Proton Demeti Tanı Yöntemleri (Doğrusal Hızlandırıcılarda) Veli YILDIZ 5 Şubat 2015 HPFBU

Bugün Evreni oluşturan tüm enerji toplu iğne ucu büyüklüğünden LHC. Zaman, uzay ve madde Büyük Patlama sırasında ortaya çıktı.

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

3. V, R 3 ün açık bir altkümesi olmak üzere, c R. p noktasında yüzeye dik olduğunu gösteriniz.(10

Nokta uzayda bir konumu belirtir. Noktanın 0 boyutlu olduğu kabul edilir. Herhangi bir büyüklüğü yoktur.

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.


ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FİZİK-2 LABORATUARI DENEY RAPORU. 1. Aşağıdaki kavramların tanımlarını ve birimlerini yazınız.

Işınım Kaynakları İçin Benzetim Programları I: SPECTRA

Prof. Dr. Ömer YAVAŞ Ankara Üniversitesi

3. DOĞRUSAL HIZLANDIRICILAR: TEMEL İLKELER

X-Işınları. Çalışma Soruları. Doç. Dr. Numan Akdoğan Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü. X1 (X-ışınları hakkında genel bilgiler)

HPFBU. Parçacık Hızlandırıcılarına Genel Bakış Parçacık Hızlandırıcıların Tarihinden Kısa Notlar ve Bu Okulda Neler Yapacağız?

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

CERN Bağlamında İleri Fizik Uygulamaları

Parçacık Fiziği Söyleşisi

DENGELEME HESABI-I DERS NOTLARI

Fiz 1012 Ders 6 Manyetik Alanlar.

Q27.1 Yüklü bir parçacık manyetik alanfda hareket ediyorsa, parçacığa etki eden manyetik kuvvetin yönü?

FİZK Ders 5. Elektrik Alanları. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

Hızlandırıcılar ve Çarpıştırıcılar

ÖZET Yüksek Lisans Tezi TÜRK HIZLANDIRICI MERKEZİ PROJESİNİN 3,56 GeV ENERJİLİ DEPOLAMA HALKASINDA DEMET YAYINIMI VE ÖRGÜ OPTİMİZASYONU Kahraman ZENGİ

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

TAC PROTON HIZLANDIRICISININ LINAC ALTERNATİFİ İÇİN DTL SİMÜLASYONU. Abdullatif ÇALIŞKAN, Metin YILMAZ

2012 LYS MATEMATİK SORU VE ÇÖZÜMLERİ Niyazi Kurtoğlu

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

FIZ Arasınav 9 Aralık 2017

Bölüm: Matlab e Giriş.

EKİM MAKİNALARINA İLİŞKİN ÇÖZÜMLÜ PROBLEMLER

Parçacık Hızlandırıcılarına Genel Bakış. Parçacık Hızlandırıcılarının Kısa Tarihi Neden? Nasıl? Nereye? Öznur METE. CERN, Hızlandırıcı Fizikçisi

X-Işınları. Çalışma Soruları

BÖLÜMÜMÜZDE 2 Profesör 1 Doçent 5 Yardımcı Doçent 3 Araştırma Görevlisi bulunmaktadır.

X-Işınları TAC-SR. Numan Akdoğan.

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

A A A A A A A A A A A

YAZILI 3 8. SINIF EĞİTİM ÖĞRETİM YILI EKİM AYI MATEMATİK AÇIK UÇLU YAZILI SINAVLARI

INSA361 Ulaştırma Mühendisliği

DENEYİN AMACI Akım uygulanan dairesel iletken bir telin manyetik alanı ölçülerek Biot-Savart kanunu

FZM443 PARÇACIK HIZLANDIRICILARI. Prof. Dr. Ömer Yavaş

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

14. SİNÜSOİDAL AKIMDA DİRENÇ, KAPASİTE, İNDÜKTANS VE ORTAK İNDÜKTANSIN ÖLÇÜLMESİ

1. Hafta Uygulama Soruları

Işınım Kaynakları Hakkında Temel Bilgiler. Yrd. Doç. Dr. Zafer Nergiz Niğde Üniversitesi

Ahenk (Koherans, uyum)

Trigonometrik Fonksiyonlar

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

Küre Küre Üzerinde Hesap. Ders Sorumlusu Prof. Dr. Mualla YALÇINKAYA 2018

Ü Ş Ü

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

DERS: MATEMATİK I MAT101(04)

ÖRNEK 3712 nin esas ölçüsünü bulunuz. ÇÖZÜM esas ölçüsü 112 olur. ÖRNEK ÇÖZÜM cos 1, 1 sin 1

Hızlandırıcı Fiziğine ine Giriş

HIZLANDIRICI FİZİĞİ. Doğru Akım Hızlandırıcıları. Semra DEMİRÇALI Fen Bilimleri Öğretmeni DENİZLİ (TTP-7 Katılımcısı) 05/03/2018

İleri leri Kompanzasyon

Hızlandırıcı Fiziği-1. Veli YILDIZ (Veliko Dimov)

MANYETIZMA. Manyetik Alan ve Manyetik Alan Kaynakları

ARAZİ ÖLÇMELERİ. Temel Ödev I: Koordinatları belirli iki nokta arasında ki yatay mesafenin

ATOMİK YAPI. Elektron Yükü=-1,60x10-19 C Proton Yükü=+1,60x10-19 C Nötron Yükü=0

Parçacık Fiziği. Dr. Bora Akgün / Rice Üniversitesi CERN Türkiye Öğretmenleri Programı Temmuz 2015

Adı-Soyadı : Numarası : Bölümü : Grubu : A / B / C İmza : Numarası : 1 Adı : Elektrik Alan Çizgileri Amacı (Kendi Cümlelerinizle ifade ediniz) (5p)

ÖDEV SETİ 4. 1) Aşağıda verilen şekillerde her bir blok 5 kg olduğuna göre yaylı ölçekte ölçülen değerler kaç N dir.

LYS MATEMATİK DENEME - 1

HPFBU2012. Hızlandırıcı Fiziği. Boyuna Demet Dinamiği. Öznur METE. CERN, Accelerators Beam Transfer Group.

Kinetik Problemleri için Çözüm yöntemleri i.) Newton un 2. yasası F = m a. ii.) İş-Enerji Yöntemi. iii.) İmpuls-momentum yöntemi

DİNAMİK TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

HIZLANDIRICILARA DAYALI IŞINIM KAYNAKLARI

Transkript:

Hızlandırıcı Fiziği Enine Demet Dinamiği II Dr. Öznur METE University of Manchester The Cockcroft Institute of Accelerator Science and Technology İletişim Bilgileri oznur.mete@cockcroft.ac.uk oznur.mete@manchester.ac.uk www.cern.ch/omete 1

2015 - Enine Demet Dinamiği II 2 ile ilgili bazı eşitlikler

2015 - Enine Demet Dinamiği II 3 Bir depolama halkası dipole magnetinin magnetik alan haritası. = ds dl = B dl B Bir halkanın bütünü için: = Bdl B =2 Bdl =2 p q

2015 - Enine Demet Dinamiği II 4 Dairesel Yörünge Halka tipli bir hızlandırıcıda parçacıkları dairesel bir yörüngede tutabilmek için iki-kutuplu (dipole) magnetler kullanılır. Temel olarak, dairesel bir hızlandırıcıda geometriyi dipole magnetler belirler. Bds = N B 0 eff =2 p q l eff -> magnetin etkin uzunluğu, N -> magnet sayısı Örnek: LHC Dipoles... N = 1232 l = 15m q = +1e Bdl = NlB =2 p/e B 2 7000 10 9 ev e 1232 15m 3 10 8 m/s =8.3T esla

2015 - Enine Demet Dinamiği II 5 Periyodik örgü hücreleri için iletim matrisi

2015 - Enine Demet Dinamiği II 6 Beta fonksiyonu cinsinden iletim matrisi (1) sin(a + b) = sin(a) cos(b)+cos(a) sin(b) cos(a + b) = cos(a) cos(b) sin(a)sin(b) (2) (3) x(s) = s(cos s cos sin s sin ) x (s) = ( s cos s cos ssin s sin + sin s cos + cos s sin ) s Başlangıçta, cos = x 0 sin = 1 0 (x 0 0 + 0 x 0 x(0) = x 0, (0) = 0 ) 0 (4) x (s) = x(s) = s 0 (cos s + 0 sin s )x 0 +( s 0 sin s )x 0 1 s 0 (( 0 s )cos s (1 + 0 s )sin s )x 0 + 0 s (cos s s sin s )x 0 (5) M = 1 s 0 s (cos s + 0 0 sin s ) ( s 0 sin s ) 0 (( 0 s )cos s (1 + 0 s )sin s ) (cos s ssin s s )

2015 - Enine Demet Dinamiği II 7 M = 1 s 0 Periyodik örgü için iletim matrisinin bulunması s (cos s + 0 0 sin s ) ( s 0 sin s ) 0 (( 0 s )cos s (1 + 0 s )sin s ) (cos s ssin s s ) Periyodik örgüde bir devir sonunda Twiss parametreleri başlangıçtaki değerlerini alacaktır. s = s+l s = s+l s = s+l 0 = s, 0 = s, M(1,1) cos turn + s sin turn M(1,2) M(2,1) ssin turn (1 + 2 s) s sin turn M(2,2) cos turn s sin turn M(s) = cos turn + s sin turn s sin turn s sin turn cos turn s sin turn

2015 - Enine Demet Dinamiği II 8 x x M = s = M C C Twiss parametrelerinin dönüşümü x x x s 0 x = M 1 x x 0 S M 1 S = S S C C s x 0 = S x x 0 = Sx C x + Cx = constant Liouville Theorem = s x 2 +2 s xx + s x 2 = 0 x 2 0 +2 s x 0 x 0 + 0 x 2 0 x0 ve x0 ifadelerini eşitlikte yerlerine koyalım; x ve x cinsinden düzenleyip katsayılarını karşılaştıralım. = 0 (Cx C x) 2 +2 0 (S x Sx )(Cx C x)+ 0 (S x Sx ) 2 (s) =C 2 0 2SC 0 + S 2 0 (s) = CC 0 +(SC + S C) 0 SS 0 s = C 2 2SC S 2 CC SC + CS SS C 2 SS S 2 0 0 0 (s) =C 2 0 ss C 0 + S 2 0 Twiss parametrelerinin örgünün herhangi bir noktası için verilen değerleri ve iletim matrisi kullanılarak halkanın herhangi bir noktasındaki değerleri hesaplanabilir. Transfer matrisi örgü bileşenlerinin odaklama özellikleri ile verilir.

2015 - Enine Demet Dinamiği II 9 Özetle Periyodik örgü hücreleri için iletim matrisi M = cosµ + (s)sinµ (s)sinµ (s)sinµ cosµ (s)sinµ Kararlılık koşulu T race(m) < 2 Twiss parametreleri için iletim matrisi s = C 2 2SC S 2 CC SC + CS SS C 2 SS S 2 0 0 0 İletim matrisi periyodik örgüler için basitleşiyor. Twiss parametreleri α, β, γ halka üzerindeki konuma, s, bağlıdır. Faz ilerlemesi, μ, (phase advance) ise konumdan bağımsızdır.

2015 - Enine Demet Dinamiği II 10 -.-.-.-.- Hatırlayalım: FODO Hücresi -.-.-.-.- yarım hücre M F odo = M QF M D M QD M D M QF M QF = cos 1 K s sin K s K K sin K s cos K s M D = 1 l d 0 1

2015 - Enine Demet Dinamiği II 11 -.-.-.-.- FODO Hücresi -.-.-.-.- İnce mercek yaklaşımı altında bir FODO hücresinin iletim matrisi: M F odo = 1 l 2 l 2f 2l(1 2 l 2f (1 + l 2 2f ) 1 l 2 2f 2 2f ) Evre ilerlemesinin FODO parametreleri cinsinden ifade edilmesi: cos(µ) = 1 2 (1 1 2sin 2 (µ/2) = (1 l 2 d 2 f 2 +1 l 2 d 2 f 2 ) sin(µ/2) = L Cell 4f Burada f yarım bir dört kutupluya ait odak uzaklığını vermektedir. l 2 d 2 f 2 ) f =2f l D = L Cell /2

2015 - Enine Demet Dinamiği II 12 -.-.-.-.- FODO Hücresi -.-.-.-.- Dört-kutuplu magnetlerin kuvveti ve magnet uzunlukları K = ±0.54102m 2 l q =0.5m l d =2.5m M F odo = 0.707 8.206 0.061 0.707 FODO hücresinin kararlılığı T race(m F odo )=1.415 < 2 Hücre başına evre ilerlemesi M(s) = cos turn + s sin turn s sin turn s sin turn cos turn s sin turn cos(µ) = 1 2 µ = arccos( 1 2 T race(m F odo )=0.707 T race(m F odo )) = 45 o Alpha, beta fonksiyonları = M(1, 1) cos(µ) sin(µ) =0 = M(1, 2) sin(µ) = 11.611m

2015 - Enine Demet Dinamiği II 13 Özetle FODO hücresi başına faz ilerlemesi (ince mercek yaklaşımı altında) sin µ 2 = L Cell 4f Q FODO hücresi için kararlılık f Q > L Cell 4 L Cell f Q µ, FODO hücresinin uzunluğu, dört kutuplunun odak uzaklığı, hücre başına evre ilerlemesi

FODO hücresinde beta fonksiyonları (ince mercek yaklaşımı altında) Hatırlayalım... M = 1 s 0 s (cos s + 0 0 sin s ) ( s 0 sin s ) 0 (( 0 s )cos s (1 + 0 s )sin s ) (cos s ssin s s ) FODO hücresindeki bir odaklayıcı (dağıtıcı) magnetin tam ekseninde α=0. Buna göre hücrenin ilk yarısı boyunca beta fonksiyonu βmax dan βmin e doğru evrilecektir. M = C C S S = ˇ ˆcosµ/2 ( ˇˆsinµ/2) 1 ˆ ˇsinµ/2) ˆ ˇcosµ/2 2015 - Enine Demet Dinamiği II 14 back...

2015 - Enine Demet Dinamiği II 15 FODO hücresinde beta fonksiyonları (ince mercek yaklaşımı altında) Bir FODO hücresinde odaklayıcı magnetten dağıtıcı magnete doğru ilerleyelim yarım hücre M = 1 l d 2f l d 4f 2 l d 1+ l d 2f = C C S S = ˇ ˆcosµ/2 ( ˇˆsinµ/2) 1 ˆ ˇsinµ/2) ˆ ˇcosµ/2 S C = ˆ ˇ ld 1+ 2f = 1 l d 2f = 1+sinµ/2 1 sinµ/2 S C = ˆˇ =4f 2 = l 2 d sin 2 µ/2 ˆB = (1 + sin µ 2 )L Cell sinµ ˇB = (1 sin µ 2 )L Cell sinµ

Ek olarak FoDo Hücresi için Dağılım ifadesi ˆD = l2 1+ 1 2 sin µ 2 sin 2 µ 2 Ď = l2 1 1 2 sin µ 2 sin 2 µ 2 Düşük dağılım: zayıf dipoller geniş eğim açısı kısa hücreler Bir hücrenin renklilik ifadesi Q total = 1 4 (K(s) md(s)) (s)ds Düşük renklilik: zayıf odaklama küçük β 2015 - Enine Demet Dinamiği II 16

2015 - Enine Demet Dinamiği II 17 Özetle Bir göreli yüklü parçacık demeti için depolama haklası yayı genellikle düzenli tekrarlayan tekli magnet öğelerinden oluşur. Örnek: FODO örgüsü. Yaydaki demet parametreleri için birincil bir öngörüyü bu bölgedeki dört kutuplulardaki değerlerinden edinebiliriz. Bundan sonra Küçük bir ayrıntı! Ara eklentiler (Insertions)!!

CERN Atlas Deneyi 2015 - Enine Demet Dinamiği II 18

2015 - Enine Demet Dinamiği II 19 Ufak β lı ara eklentiler Yaydaki zamanda düzenli (periyodik) çözümü hesaplayalım. Ara eklenti için kullanılmak üzere sürüklenme boşluğu ekleyelim (algıç, RF malzemesi, ölçüm aletleri ). Etkileşme noktasına olabildiğince yakın bir yere bir dört kutuplu (quadrupole) yerleştirelim. Demet parametrelerini yayın başlangıcına denklemek için ek dörtlü kutuplu mercekleri yerleştirebiliriz. Bunun için yeğleştirilecek (optimization) ve denkleştirilecek parametreler: x,y, x,y,q x,y,d x,d x Etkileşim noktasındaki parametreler: L = 1 4 f rev N 1 N 2 x y Daha fazlası... Dağılım bastırıcı düzenekler (dispersion suppressors)

2015 - Enine Demet Dinamiği II 20 Örnek Alıştırmalar ve Ödevler

FBU2012 - MADX Giriş 21 O.Mete Alıştırma 1 Bu alıştırmada... 20 GeV/c momentumlu gercekci bir proton hızlandırıcısı tasarlayınız. Aşağıda verilen parametreleri kullanınız: Çevre = 1000 m Kullanılacak dört-kutuplu magnetlerin uzunluğu = 3.0 m Hızlandırıcınızı 8 tane FODO hücresi kullanarak tasarlayınız. Kullanılacak eğici magnetlerin uzunluğu 5 m, maksimum alanları 3 T Önceki derslerde öğrendiklerinizi kullanarak: Sınır koşullarına göre (eğici ve odaklayıcı magnetlerin konumu) bir örgü tanımlayınız. Maksimum beta fonksiyonu değerinin 300 m civarında olmasını sağlayacak optik değerlerini (eğici ve odaklayıcıların kuvveti) hesaplayınız. ˆ Modelinizi ince mercek yaklaşımı kullanarak MADX e uygulayacağız. Sonuçları hesaplarınızla karşılaştıracağız. max