Автореферат (1149462), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Разработанный комплекс позволяет автоматизировать расчеты, возникающие при изучении ускорителей заряженных частиц, позволяет пользователю эффективно использовать возможности вычислительного ядра, выполнять задачи в параллельном режиме, обраба12тывать и хранить в базе данных результаты исследований. Пользовательвзаимодействует с программным комплексом при помощи веб-браузерачерез графический веб-интерфейс. Численные эксперименты могут проводиться параллельно на нескольких вычислительных ресурсах.Все выполненные задачи сохраняются для последующей обработки ипредоставляются по запросу пользователя.
Если виртуальный эксперимент был проведен ранее, то при необходимости результаты экспериментабудут извлечены из базы данных, без проведения повторного численного моделирования. После проведения моделирования данные могут бытьобработаны и проанализированы, а также представлены пользователю вграфической форме.Четвертая глава содержит результаты численного моделированиядинамики пучка в электростатическом ускорителе, проведены численныеэксперименты по исследованию метода переменных дефлекторов для увеличения времени декогеренции спина.
Из формулы (3) следует, что коэффициенты разложения поля δEx /E влияют на спиновую частоту. x 2δExx+ ...= −k1 + k2ExRRИзменение коэффициентов разложения поля k1 , k2 ,. . . ,kn возможно припомощи изменения формы дефлекторов или при помощи введения дополнительных секступолей в кольцо. Проведенное моделирование показало,что спин очень чувствителен к изменению коэффициентов. Выбирая значение секступольных компонент в дефлекторах можно увеличить SCTдо нескольких тысяч секунд, но значение коэффициентов должно бытьподобрано очень точно.На рис.
2 изображены графики изменения Sx для частиц с ∆K/K0 =±10−4 и начальным отклонением от оси x = 3 мм в структуре с оптимальными дефлекторами. Из рис. 2 следует, что за 5 · 105 оборотов спин частиц при ∆K/K = ±10−4 достигнет величины Sx = −10−4 рад, т. е. за 109оборотов горизонтальная компонента спина увеличится до Sx ≈ 0, 2 рад.Таким образом, SCT всего пучка составляет ∼ 5000 секунд.
При помощисекступолей в накопительном кольце таким же образом можно влиять наповедение спина.130 1e 41Sx ,23450123451e5Рис. 2. Движение спина частиц с начальным смещением x = 3 мм,∆K/K0 = 10−4 (красным) и ∆K/K0 = −10−4 (зеленым) в накопительномкольце с дефлекторами k1 = 0, 94, k2 = −0, 961, k3 = 1, 0, k4 = −1, 0, k5 = 1, 0При использовании дефлекторов со специально подобранными компонентами в разложении поля, изменяющимися при переходе от одного дефлектора к другому (alternating spin gradient), время декогеренции спинаSy ,может достигать нескольких тысяч секунд.3.5 1e 13.02.52.01.51.00.50.00.51.0−π−π20π2πΘ,Рис. 3.
Распределение спина в пучке после 108 оборотовТакже четвертая глава содержит результаты моделирования движения пучка на высокопроизводительном вычислительном кластере с учетом влияния ЭДМ. На рис. 3 изображено распределение спина в пучке через 108 оборотов в электростатическом ускорителе при ЭДМ dp =10−23 e · см. В качестве начального пучка были случайным образом выбраны 40960 частиц с нормальным распределением со средними квадратичными отклонениями начальных координат от равновесной частицыσx = σy = 3 · 10−3 м, σ∆K/K0 = 10−4 , σsx = σsy = 10−3 . За Θ обозначен14угол между проекцией спина на горизонтальную плоскость и импульсом, tg Θ = Sx /Sz . Для равновесной частицы Θ = 0.
Пока для частицы−π/2 < Θ < π/2, то Sy возрастает за счет взаимодействия ЭДМ с электрическим полем. На рисунке видно, что чем больше значение угла Θимеет спин частицы, тем меньше накопленная вертикальная компонентаспина Sy .В Заключении по результатам исследования сделаны краткие выводы и предложены основные направления развития работы.В Приложении A приведен синтаксис языка для задания структурыускорителя в программном комплексе RSX. В Приложении B приведеноописание графического интерфейса RSX.Положения, выносимые на защиту:1) математическая модель спин-орбитального движения в накопительном кольце для поиска электрического дипольного момента протона и результаты численного моделирования при больших временахудержания пучка;2) специальный программный комплекс, предназначенный для повышения эффективности, надежности и качества моделирования динамики спина, и допускающий распараллеливание вычислительныхпроцессов;3) методы и инструменты поддержки принятия решения, основанныена предоставлении адекватной графической информации с учетомструктурно-параметрического представления управляющих параметров ускорителя;4) результаты исследования системных связей и закономерностей функционирования управляющих систем ускорителя на основные характеристики пучка частиц с использованием инструментов обработкиинформации.Список публикаций по теме диссертацииПубликации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ1.
Зюзин Д. В. Программный комплекс для моделирования спин-орбитальногодвижения в накопительных кольцах // Ядерная физика и инжиниринг,вып. 5, 2014. — С. 416–428.2. Зюзин Д. В., Сеничев Ю. В., Андрианов С. Н., Иванов А. Н. Моделирование динамики протонов в электростатических накопительных кольцах //Вестн. С.-Петерб. ун-та Сер. 10: Прикладная математика, информатика,процессы управления, вып. 1, 2014. — С. 51–62.15Публикации в других изданиях3. D. Zyuzin A New Tool for Automated Orbit and Spin Motion Analysis //Proc. of the 5th Int.
Part. Acc. Conf., IPAC’14, Дрезден, Германия. —С. 403–405.4. Yu. Senichev, A. Ivanov, A. Lehrach, R. Maier, D. Zyuzin, S. Andrianov SpinTune Decoherence in Multipole Fields // Proc. of the 5th Int. Part. Acc.Conf., IPAC’14, Дрезден, Германия. — С. 3017–3019.5. Yu. Senichev, A. Ivanov, A. Lehrach, R. Maier, D. Zyuzin, S. Andrianov SpinTune Parametric Resonance Investigation // Proc. of the 5th Int. Part. Acc.Conf., IPAC’14, Дрезден, Германия.
— С. 3020–3022.6. D. Zyuzin, S. Andrianov, N. Kulabukhova Data Management and Analysis forBeam Dynamics Simulation // Proc. of the 4th Int. Part. Acc. Conf., IPAC’13,Shanghai, China. — С. 927–929.7. A. Ivanov, S. Andrianov, N. Kulabukhova, R. Maier, Yu. Senichev, D. ZyuzinTesting of Symplectic Integrator of Spin-Orbit Motion Based on Matrix Formalism // Proc. of the 4th Int. Part. Acc. Conf., IPAC’13, Shanghai, China. —С. 2582–2584.8. Yu. Senichev, R. Maier, D. Zyuzin, N. Kulabukhova Spin Tune DecoherenceEffects in Electro- and Magnetostatic Structures // Proc.
of the 4th Int. Part.Acc. Conf., IPAC’13, Shanghai, China. — С. 2579–2581.9. Yu. Senichev, A. Lehrach, R. Maier, D. Zyuzin, M. Berz, K. Makino,S. Andrianov, A. Ivanov Storage Ring EDM Simulation: Methods and Results// Proc. of the 11th Int. Computational Acc. Phys. Conf., ICAP2012, Rostock,Germany. — С.
99–103.10. D. Zyuzin, R. Maier, Yu. Senichev, M. Berz, S. Andrianov, A. Ivanov Comparison of Different Numerical Modelling Methods for Beam Dynamics inElectrostatic Rings // Proc. of the 3rd Int. Part. Acc. Conf., IPAC’12, NewOrleans, Louisiana, USA. — С. 1335–1337.11. Yu. Senichev, R. Maier, D.
Zyuzin, M. Berz Alternating Spin AberrationElectrostatic Lattice for EDM Ring // Proc. of the 3rd Int. Part. Acc. Conf.,IPAC’12, New Orleans, Louisiana, USA. — С. 1332–1334.12. D. Zyuzin, R. Maier, Yu. Senichev High Order Non-linear Motion in Electrostatic Rings // Proc. of the 2nd Int. Part. Acc. Conf., IPAC’11, San Sebastian,Spain. — С. 2172–2174.13. Yu. Senichev, R. Maier, D. Zyuzin The Spin Aberration of Polarized Beam inElectrostatic Rings // Proc. of the 2nd Int.
Part. Acc. Conf., IPAC’11, SanSebastian, Spain. — С. 2175–2177.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
