The Influence of Nonlinear Processes and Travelling Focus on Luminosity in e- e+Erl-Ring Type Colliders

Abstract

One of the most important parameter that determines the performance of an accelerator is the Luminosity that gives the number of particles interacting in a second in the one square centimeter area of the collider and determines the performance of the collider. There are many factors that determine the Luminosity. One of them is incoherent processes. In this study, the effect of nonlinear-processes on luminosity of electron-positron colliders with ERLring type collider with center of mass energy 3.77 GeV is investigated in Breit-Wheeler, BreitHeitler and Landau-Lifshitz processes. Furthermore the crab waist effect and travelling focus (dynamic focus) of colliding beams effects on the Luminosity has been discussed. In this study, CAIN 2.42 computer simulation program was used for Luminosity. Using the simulation program, nonlinear-processes in electron-positron parameter sets were calculated for energy recovery linac (erl)-ring type colliders including travelling focus and crab waist.

Keywords

• Luminosity,nonlinear processes,travelling focus

Erl-Halka Tipli e- e+ Elektron-Pozitron Çarpıştırıcılarında Lineer Olmayan Süreçlerin ve Dinamik Odaklamanın Luminosity (Işınlık) Üzerine Etkisi

Abstract

Bir çarpıştırıcının performansını belirleyen önemli parametrelerden biri, çarpıştırıcının 1 saniyede 1 cm2 alanda etkileşen parçacık sayısını veren ve çarpıştırıcının performansını belirleyen ışınlık değeridir. Işınlık üzerine belirleyici olan birçok etken vardır. Bunlardan bir tanesi lineer olmayan (incoherent) süreçlerdir. Bu çalışmada, ERL-halka tipli kütle merkezi enerjisi 3.77 GeV olan elektron-pozitron çarpıştırıcısı olan Türk hızlandırıcı merkezi parçacık fabrikasında Breit-Wheeler, Breit-Heitler ve Landau-Lifshitz lineer olmayan süreçlerin ışınlık üzerine etkisi incelenmiştir. Bunun yanında dinamik odaklamanın (travelling focus) ışınlık üzerine etkisi ile beraber yengeç geçişi (crab waist) etkiside yüksek ışınlık elde etmek üzere tartışılmıştır. Çalışmada CAIN 2.42 simülasyon programından yararlanılmıştır. Simülasyon programı kullanılarak elektron-pozitron parametre setlerinde lineer olmayan süreçlerin, dinamik odaklamanın ve yengeç geçişinin (crab waistin) dahil edildiği enerji geri kazanımlı linak (erl)- halka tipli çarpıştırıcılarda ışınlık değerleri hesaplanmıştır.

Keywords

• Işınlık,lineer olmayan süreçler,travelling focus

References

1. E. Recepoğlu and S. Sultansoy, “A high luminosity on ring electron-positron collider for super charm factory,” Turk. J. Phys., vol. 35, pp. 257–263, 2011.
2. S. Benson et al. “High PowerOperation of the JLab IR FEL Driver Accelerator,” Proc. PAC07, 2007.
3. A. K. Çiftçi, O. Gürkan, T. Olgar, E. Recepoğlu, S. Sultansoy, Ö. Yavaş, and M. Yılmaz, “Linac-ring type phi factory of basic and applied research,”, Turk. J. Phys., vol. 24, pp. 747-758, 2000.
4. S. Sultansoy, "Regional project for elementary particle physics: linac-ring type c-τ-factory," Turk. J. Phys., 17, p. 591, 1991; "Linac-ring type c-τ-factory: luminosity and physics," Turk. J. Phys. 19, p. 787, 1995.
5. D. Schulte, “Beam-beam interactions at ILC”, EU contract number RII3-CT-2003-506395, CARE/ELAN Document-2006-010, 2003.
6. C. Rimbault, P. Bambede, K. Mönig, and D. Schulte, “Study of incoherent pair generation in Guinea-Pig”, EUROTeV Report-2, 2005.
7. P. Chen, T. Tauchi, and D.V. Schroeder, “Pair Creation at Large Inherent Angles,” Stanford Linear Accelerator Center, Stanford, CA 94309, SLAC-PUB 12486, 1990.
8. K. Yokoya, “User’s Manuel of CAIN”, 2011.

9. K. Yokoya, özel iletişim, 15.03.2018
10. V. Balakin, “Travelling focus”, LC-91, 1991.
11. L. Malysheva, O. S. Adeyemi, V. Kovalenko, G. A. Moortgat-Pick, and A. Ushakov “The lumınosity for the ILC travelling focus regime with offsets and angular scans,” Proc. Of IPAC 2011, San Sebastian, Spain, 2011.
12. A. Seryi. Power Saving Optimization for Linear Collider Inretaction Region Parameters, Slac-Pub-13767.
13. H. Aksakal, E. Recepoğlu ve A. K. Çiftçi, “TAC Phi fabrikasının pozitron halkası için empedans hesabı”, TFD-21. Fizik Kongresi, S.D.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, cilt 8, sayı 2, s. 272-275, 2004.