En un acelerador circular, las partículas giran en círculo, como coches en una rotonda. Normalmente, al inyectar nuevas partículas, estas ocupan lugares aleatorios en la rotonda, y el haz se vuelve «difuso». En el nuevo experimento del acelerador SNS se aplicó el método de eigenpainting: las partículas se inyectaron de modo que solo cayeran en un «carril»: un modo de oscilación asociado con el anillo.
Es como si en la rotonda solo se dejara entrar a los coches por una trayectoria ideal, en lugar de por todos los carriles a la vez. Como resultado, el haz en el espacio de cuatro dimensiones (dos tamaños transversales y dos ángulos de inclinación de la trayectoria) ocupó un volumen casi nulo: todas las partículas se concentraron en un «hilo» fino en lugar de una mancha extendida. Incluso teniendo en cuenta la repulsión mutua de las partículas (carga espacial), se logró mantener esta forma.
Este control sobre la forma del haz abre el camino hacia haces más intensos y precisos para fuentes de neutrones y futuros aceleradores.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2601.13517
Multi-turn charge-exchange injection is the primary method of creating high-intensity hadron beams in circular accelerators, and phase space painting during injection enables tailoring of the accumulated phase space distribution. A technique we call eigenpainting allows injection of particles into a single mode of a coupled ring, providing full four-dimensional control of the phase space distribution. Under ideal conditions, uniform eigenpainting generates a linear-force equilibrium distribution in the transverse plane, with zero volume in four-dimensional transverse phase space, even including space charge. We have implemented eigenpainting for the first time in the Spallation Neutron Source (SNS) Accumulator Ring. Injecting 8.8 $$\mu$$C of 800 MeV beam, we obtain a final ratio of intrinsic transverse emittances of $$\approx$$2.4. We analyze the effect of space charge on the final distribution through comparison of the reconstructed phase space to particle-in-cell simulations.
La carga espacial es la repulsión mutua de las partículas en un haz: es como si muchas bolitas con la misma carga intentaran separarse, pero los campos magnéticos las mantienen juntas.