Resfriamento de elétrons
O resfriamento de elétrons, também conhecido como resfriamento por feixe de partículas,[1] é um método para diminuir a emissão (tamanho, divergência e propagação de energia) de um feixe de partículas carregadas sem remover partículas do feixe. Como o número de partículas permanece inalterado e as coordenadas do espaço e suas derivadas (ângulos) são reduzidas, isso significa que o espaço de fase ocupado pelas partículas armazenadas é comprimido.
O método foi inventado por Gersh Budker[2] no INP,[3] Novosibirsk, em 1966, com o propósito de aumentar a luminosidade dos colisores de hádrons.[2] Foi testado pela primeira vez em 1974 com 68 protões MeV no anel de armazenamento NAP-M no INP.[4] Pesquisadores, em 2020, demonstraram o resfriamento por ionização de múons. Este é um passo significativo para o desenvolvimento do acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o que proporcionaria uma melhor compreensão dos constituintes fundamentais da matéria.[5][6]
Funcionamento editar
Basicamente, o resfriamento de elétrons funciona da seguinte maneira:[7]
- Um feixe de elétrons quase monoenergéticos densos é produzido e fundido com o feixe de íons a ser resfriado.
A velocidade dos elétrons é igual à velocidade média dos íons.
- Os íons sofrem dispersão de Coulomb no "gás" de elétrons e trocam momentum com os elétrons. O equilíbrio termodinâmico é alcançado quando as partículas têm o mesmo momento, o que requer que os elétrons muito mais leves tenham velocidades muito mais altas. Assim, a energia térmica é transferida dos íons para os elétrons.
- O feixe de elétrons é finalmente curvado para longe do feixe de íons.
Referências
- ↑ «Breakthrough made towards building the world's most powerful particle accelerator». Tech Explorist (em inglês). 11 de março de 2020. Consultado em 11 de março de 2020
- ↑ a b Budker, G. I. (1967). «An effective method of damping particle oscillations in proton and antiproton storage rings» (PDF). Soviet Atomic Energy. 22 (5): 438–440. doi:10.1007/BF01175204
- ↑ A. N. Skrinsly, "Accelerator field development at Novosibirsk (history, status, prospects)", Particle Accelerator Conference, Proceedings of the 1995.
- ↑ Dietrich, J (2006). «Electron Cooling of Intense Ion Beam». DOI: 10.1063/1.2190122. Consultado em 10 de abril de 2019
- ↑ Heo, Joo Hyeon (Fev. 2020). «Breakthrough Made Towards Building the World's Most Powerful Particle Accelerator». UNIST News Center
- ↑ Bogomilov, M.; Tsenov, R.; Vankova-Kirilova, G.; Song, Y. P.; Tang, J. Y.; Li, Z. H.; Bertoni, R.; Bonesini, M.; Chignoli, F. (fevereiro de 2020). «Demonstration of cooling by the Muon Ionization Cooling Experiment». Nature (em inglês). 578 (7793): 53–59. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/s41586-020-1958-9
- ↑ Derbenev, Yaroslav S. (28 de março de 2017). «Theory of electron cooling». arXiv:1703.09735 [physics]
