Space charge physics for particle accelerators

درک و کنترل فیزیک اثرات بار فضایی در شتاب‌دهنده‌های پروتون و یون خطی و دایره‌ای برای عملکرد آنها و تأسیسات با شدت بالا در آینده ضروری است. این کتاب وضعیت موجود این حوزه را از منظر نظری ارائه می‌کند، رویکردهای تحلیلی را با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای چند ذره و - در صورت وجود - با آزمایش‌ها مقایسه می‌کند. این کتاب مفاهیم بنیادی حرکت فضای فاز، پرتوهای منطبق و حالت‌های اغتشاش را به همراه مدل‌های ریاضی تحلیل - از پوشش تا معادلات ولاسوف-پواسون مورد بحث قرار می‌دهد. تاکید اصلی بر ارائه یک توصیف سیستماتیک از پدیده های تشدید نامنسجم و منسجم است. ناپایداری های پارامتری و حالت های جمع. عدم تطابق و هاله؛ رزونانس های خطا محور؛ و تبادل نشری به دلیل ناهمسانگردی و همچنین نقش میرایی لاندو. ویژگی‌های متمایز آن‌ها در زمینه شبیه‌سازی‌های نمونه متعدد توضیح داده می‌شود و تأثیرات بالقوه آنها بر کاهش کیفیت تیر و تلفات پرتو مورد بحث قرار می‌گیرد.

این کتاب برای مبتدیان پیشرفته در تحقیقات شتاب دهنده، و برای کارشناسان علاقه مند به مکانیسم های تعامل مستقیم بار فضایی و مدل سازی آنها در نظر گرفته شده است.

</ p>

Understanding and controlling the physics of space charge effects in linear and circular proton and ion accelerators are essential to their operation, and to future high-intensity facilities. This book presents the status quo of this field from a theoretical perspective, compares analytical approaches with multi-particle computer simulations and – where available – with experiments. It discusses fundamental concepts of phase space motion, matched beams and modes of perturbation, along with mathematical models of analysis – from envelope to Vlasov-Poisson equations. The main emphasis is on providing a systematic description of incoherent and coherent resonance phenomena; parametric instabilities and sum modes; mismatch and halo; error driven resonances; and emittance exchange due to anisotropy, as well as the role of Landau damping. Their distinctive features are elaborated in the context of numerous sample simulations, and their potential impacts on beam quality degradation and

The book is intended for advanced beginners in accelerator research, and for experts interested in the mechanisms of direct space charge interaction and their modeling.