Основы физики и техники ускорения заряженных частиц

1. Физические основы ускорения заряженных частиц.
   • Основные этапы развития ускорителей. Высоковольтное ускорение. Индукционное ускорение. Принцип резонансного ускорения. Принцип автофазировки.
2. Описание системы частиц в фазовом пространстве. Поперечная устойчивость и фокусировка. Устойчивость в аксиально-симметричном магнитном поле. Аксептанс и эмиттанс.
3. Принцип сильной фокусировки. Влияние ускоряющенго поля на фокусировку.
4. Основные типы ускорителей и их особенности.
   • Классификация ускорителей. Циклические ускорители с постоянным полем (циклотронного типа). Циклотрон и фазотрон. Изохронные циклотроны.
5. Кольцевые ускорители с постоянным полем (микротрон). Ускорители с постоянным радиусом орбиты. Синхротрон. Особенности электронных синхротронов. Бетатрон.
6. Источники заряженных частиц. Высоковольтные линейные ускорители. Ускорители трансформаторного типа. Каскадные ускорители. Электростатические ускорители. Сильноточные импульсные ускорители.
7. Основы электродинамики ускоряющих систем.
   • Распространение волн в однородной периодической структуре. Основные характеристики ускоряющих систем. Особенности систем со стоячей волной.
8. Дисперсионные характеристики диафрагмированного волновода. Дисперсионная характеристика резонатора с трубками дрейфа.
9. Динамика частиц в линейных резонансных ускорителях.
   • Продольное движение в поле медленной волны. Продольное движение в поле волны с бета-ф=1. Предгруппировка частиц.
10. Фокусировка частиц в линейных резонансных ускорителях.
11. Эффекты пространственного заряда в линейных ускорителях.
    • Уравнения продольного движения в самосогласованном поле. Влияние кулоновского поля.
12. Нагрузка током и оптимизация параметров ускорителя. Эффект обрыва импульса тока.
13. Динамика частиц в циклических ускорителях.
    • Поперечная динамика частиц Основной курс оптики ускорителей.
14. Нелинейности и резонансы бетатронных колебаний.
15. Синхротронные колебания. Критическая энергия.
16. Радиационные эффекты в циклических ускорителях электронов.
    • Излучение электронов в циклических ускорителях (синхротронное излучение). Влияние излучения на синхротронные и бетатронные колебания. Возбуждение бетатронных и синхротронных колебаний квантовыми флуктуациями излучения.
17. Пространственный заряд в циклических ускорителях.
    • Статические эффекты пространственного заряда.
18. Когерентные неустойчивости пучка.
19. Магниты ускорителей и их питание.
    • Формирование магнитного поля. Расчет магнитной цепи. Конструкция магнита и обмоток. Схемы питания.
20. Ускоряющие системы циклических ускорителей.
21. Применение сверхпроводимости.
    • Физические предпосылки. Сверхпроводящие магниты. Сверхпроводящие ускоряющие структуры.
22. Накопительные установки.
    • Метод встречных пучков. Накопление легких частиц. Накопление тяжелых частиц. Техника охлаждения частиц.
23. Инжекция и вывод частиц.
24. Диагностика пучка и системы управления ускорителями.
25. Применение ускорителей для физических исследований.
    • Особенности эксперимента в физике средних и высоких энергий. Использование синхротронного излучения. Перспективы применения ускорителей в ядерной энергетике. Использование ускорителей в народном хозяйстве. Характеристики пучков ускорителей. О радиационной защите ускорителей.
26. Проекты ускорителей нового поколения.
    • Ускорители лаборатории Фермилаб, УНК (Протвино) и LHC (ЦЕРН). Электрон-позитронные коллайдеры.
27. Коллективные методы ускорения.
    • Когерентное ускорение. Механизмы коллективного ускорения. Ускорение электронных колец.