Beam phase space optimization in the NICA collider for the implementation of the stochastic cooling system

Abstract

В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ, Россия) разрабатывается новый ускорительно-коллайдерный комплекс NICA. Достижению максимальной светимости в коллайдере препятствует процесс нагрева пучка из-за внутрипучкового рассеяния. Для препятствия нагреву и стабилизации фазового объема пучка в коллайдере предусмотрена система стохастического охлаждения. В данной работе решена задача оптимизации параметров фазового объема пучка для получения минимального темпа нагрева вызванного внутрипучковым рассеянием. Приведено сравнение темпов нагрева от внутрипучкового рассеяния и стохастического охлаждения для проектного значения интенсивности пучка в коллайдере NICA. Вычислены значения интенсивности пучка и светимости коллайдера NICA при равенстве темпов нагрева от внутрипучкового рассеяния и стохастического охлаждения.

Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA) is under development at Joint Institute for Nuclear Research (JINR, Russia). Beam heating process due to intrabeam scattering prevents the achievement of the collider maximum luminosity. In order to counteract the heating and to stabilize the beam phase space volume in the collider the stochastic cooling system is provided. In the course of this paper the beam phase space volume optimisation problem is solved to obtain the minimal rates of heating caused by intrabeam scattering. The comparison of the intrabeam scattering and stochastic cooling rates for the project value of the NICA collider beam intensity is provided. The values of beam intensity and NICA collider luminosity at the equillibrium between the intrabeam scattering and stochastic cooling rates are calculated.