inp_cern_avpetrenko_201801_report.pdf
Работа была поддержана грантом РНФ № 14-12-00043 «Самоорганизация протонных сгустков высокой энергии в плазме». Руководитель проекта Лотов Константин Владимирович.
'В настоящее время в ЦЕРНе проводится эксперимент AWAKE по кильватерному ускорению электронов в плазменной волне, созданной протонным пучком высокой энергии. Новосибирская команда физиков из ИЯФ и НГУ занимается численными расчетами, необходимыми для проведения данного эксперимента. Данный эксперимент является первой попыткой использования ульрарелятивистского протонного пучка в качестве драйвера для плазменного кильватерного ускорителя. За счет большой энергии протонного пучка теоретически таким методом можно ускорить электроны до энергии, сопоставимой с энергией протонного пучка (0.5-7 ТэВ), в одной плазменной секции с высоким темпом ускорения. Основная сложность в использовании протонных пучков для возбуждения плазменных волн высокой амплитуды заключается в том, что типичная длина протонного сгустка, выпущенного из ускорителя, составляет десятки сантиметров, тогда как длина волны плазменных колебаний с высокой амплитудой электрического поля (∼ 1 ГВ/м) обычно порядка одного миллиметра или еще меньше. Таким образом для эффективного возбуждения плазменной волны протонный пучок необходимо либо многократно продольно сжать перед инжекцией в плазму, что технически очень сложно, либо разбить на последовательность коротких сгустков, которые смогут раскачать плазменную волну резонансно. В эксперименте AWAKE длинный протонный пучок разбивается на последовательность коротких микросгустков за счет поперечной двухпотоковой неустойчивости протонного пучка в плазме. Данный процесс является сильно нелинейным и в настоящее время его удается адекватно описать только при помощи численного моделирование методом частиц в ячейках.'