这些特殊的不稳定性被观察了几十年，但没有得到充分的理解。事实上是被曲解了，现在在发表的一篇研究论文中，新提出了一个关于这些不稳定性的新理论。将这一理论应用于费米实验室助推器加速器，预测了过渡区不稳定性的主要特征，提出了更好抑制不稳定性的方法。新的测量证实了预测，并且计划在不久的将来进行更详细的实验束流研究。
加速高强度光束是费米实验室科学计划的关键部分，对粒子束行为的坚实理论理解，使实验者能够更好地操纵加速器参数以抑制不稳定性。这促使费米实验室基础物理实验所需的高强度光束，它也适用于任何运行循环加速器的实验或机构。束流质子通过电磁场相互作用，电磁场有两种，其中一个被称为库仑场。
这些是局部的，并且它们本身不能驱动不稳定。第二种是尾流场。尾流场由粒子辐射，并跟随在它们后面，有时远远地在后面。当粒子偏离光束路径时，尾流场向后平移此偏离，在粒子留下的尾迹中。即使是很小的偏离路径也不能逃脱被这些电磁场带向后的情况，如果光束足够强，它们的尾流会使它们不稳定。在新理论中提出了一个紧凑的数学模型，有效地考虑了这两种场，意识到当它们足够强大时，它们都是重要的，因为它们通常是接近过渡能量。
这种巨大的放大发生在CERN的质子同步加速器上，如果不以这样或那样的方式抑制，这种放大可能会增长，直到光束接触到真空室壁而丢失。现在在费米实验室助推器的测量，证实了那里存在类似的不稳定性；计划在不久的将来进行更多的测量，以检查提出缓解这种不稳定性的新方法。这些现象被称为横向对流不稳定，它们如何产生的发现，为更好地理解和处理强质子束的理论、数值和实验方法打开了新大门。
博科园｜研究/来自：费米国家加速器实验室
参考期刊《Physical Review Accelerators and Beams》
DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.22.034202
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