Лаборатория мезоатомов в 2005 Ю.М.Иванов. 27 декабря 20052 С.А.Вавилов Л.А.Вайшнене Н.П.Волков Ю.А.Гавриков А.С.Денисов В.В.Иванов Ю.М.Иванов А.А.Котов. - презентация

1 Лаборатория мезоатомов в 2005 Ю.М.Иванов

2 27 декабря С.А.Вавилов Л.А.Вайшнене Н.П.Волков Ю.А.Гавриков А.С.Денисов В.В.Иванов Ю.М.Иванов А.А.Котов А.В.Кравцов Л.П.Лапина П.М.Левченко Сотрудники лаборатории мезоатомов Д.Л.Николаев Л.Ф.Павлова А.А.Петрунин Т.Н.Савченкова В.В.Скоробогатов В.М.Суворов В.В.Сулимов С.И.Труш А.И.Щетковский Л.А.Щипунов

3 Ю.М.Иванов27 декабря Направления работы CMS –Тестирование мюонных камер и сборка мюонной системы CMS в CERN Каналирование –Наблюдение отражения 70 ГэВ протонов от изогнутых атомных плоскостей Мезоатомы –Проект изучения экзотических атомов в Фермилабе Ядерные реакции –Исследование деления тяжелых ядер протонами и нейтронами

4 Ю.М.Иванов27 декабря Наблюдение отражения протонного пучка от изогнутых атомных плоскостей Ю.М.Иванов, А.А.Петрунин, В.В.Скоробогатов, С.А.Вавилов, Ю.А.Гавриков, А.В.Желамков, Л.П.Лапина, А.И.Щетковский (ПИЯФ) А.Г.Афонин, В.И.Баранов, В.Т.Баранов, В.Н.Чепегин, Ю.А.Чесноков (ИФВЭ) В.Гвиди (Университет Феррары, ИНФН) А.Вомиеро (ЛНЛ, ИНФН) В.Скандале (ЦЕРН)

5 Ю.М.Иванов27 декабря Elastic quasimosaicity (Sumbaev) effect Studied by Sumbaev in 1957 Resulted in broadening of gamma-ray diffraction peaks from bent quartz plates Caused by bending of the reflecting atomic planes (initially flat and normal to large faces of plate) due to crystal anisotropy Depends on choice of crystallographic plane and orientation angle of plate cutting relative to a normal to the chosen crystallographic plane Figure from article: O.I.Sumbaev, Reflection of gamma-rays from bent quartz plates, Sov. JETP 32(1957)1276 ЖЭТФ, 1957, 32, 6,

6 Ю.М.Иванов27 декабря Bending in dependence on cut angle φ for Si (111) plane T – thickness of plate k 9 – deformation coefficient = 2k 9 T, where For bending radius R = 1 m (relationship from: V.M.Samsonov and E.G.Lapin, Preprint LIYaF-578, 1980 )

7 Ю.М.Иванов27 декабря Cut = 0 for Si(111) planes Yu.M.Ivanov, A.A.Petrunin, and V.V.Skorobogatov, JETP Lett. 81(2005)99

8 Ю.М.Иванов27 декабря Crystal design

9 Ю.М.Иванов27 декабря Crystal rocking curve measurement with X-rays

10 Ю.М.Иванов27 декабря Rocking curves for plate with cut angle = 0 before and after bending. Experimental result with X-rays

11 Ю.М.Иванов27 декабря Bending device

12 Ю.М.Иванов27 декабря Samples 0.3 mm and 2.7 mm with ~0.4 mrad bending angle

13 Ю.М.Иванов27 декабря Sample 10 mm with ~100 μrad bending angle

14 Ю.М.Иванов27 декабря Схема опыта Crystal 1 Magnets Crystal 2 Emulsion 1 S1 S2 S3 Background Channeled_1 30 m 35 m 4.6 m Collimator 1.3 m Emulsion 2 Channeled_2 70 GeV p-beam 5 m R=3 m

15 Ю.М.Иванов27 декабря Фотоэмульсии 1 and 2

16 Ю.М.Иванов27 декабря Объяснение результатов опыта: траектории частиц в горизонтальной плоскости, проходящей через центр кристалла.

17 Ю.М.Иванов27 декабря A.Taratin and S.Vorobiev, 1985 A.M.Taratin and S.A.Vorobiev, Sov. Jourlnal of Technical Physics, v.55, p.1598, 1985 (in Russian) Explanation of volume capture through small angle scattering

18 Ю.М.Иванов27 декабря O.Sumbaev, 1986 O.I.Sumbaev, The theory of volume capture by a curved crystal in the channeling regime, Preprint LIYaF-1201, 1986 (in Russian) First mention on reflected protons

19 Ю.М.Иванов27 декабря A.Taratin and S.Vorobiev, 1987 A.M.Taratin and S.A.Vorobiev, Phys.Lett. A119 (1987) 425 and A.M.Taratin and S.A.Vorobiev, NIM in PR B26 (1987) 512 Prediction of deflection for reflected particles

20 Ю.М.Иванов27 декабря Каналирование в плоском кристалле (модель с прямоугольным потенциалом) U0U0 U0U0 U0U0 U0U0 θ1θ1 θ1θ1 Channeled ( Ландау и Лифшиц, Механика )

21 Ю.М.Иванов27 декабря Каналирование и объемное отражение в изогнутом кристалле (модель с прямоугольным потенциалом) U0U0 U0U0 U0U0 U0U0 U0U0 θ1θ1 θ3θ3 θ2θ2 Reflected Channeled

22 Ю.М.Иванов27 декабря Каналирование и объемное отражение в изогнутом кристалле (модель с гармоническим потенциалом) Reflected Channeled d U

23 Crystal collimation data from colliders

24 Ю.М.Иванов27 декабря Slide taken from report to EPAC02 (Paris, France) on Crystal Collimation at RHIC Made in PNPI (1999) Used for experiments on Crystal Collimation RHIC ( ) Tevatron (2005)

25 25 STAR Background 4 crystal scans with different scraper positions - x s Crystal not moved horizontally Taken from report of A.Drees to CC-2005 at CERN, March 7-8, 2005

26 Ю.М.Иванов27 декабря TeV Channeling, October 5, 2005 Taken from N.Mokhovs letter Not volume capture, but volume reflection !

27 Ю.М.Иванов27 декабря New approach to deflector Reflection phenomenon + new bending method for Si (111) p

28 Ю.М.Иванов27 декабря TeV Estimated parameters of deflector using reflection: Number of layers 5 Thickness of layer 0.8 mm Angle of deflection ~ 50 μrad Probability ~ 1 per 1 passage

29 Ю.М.Иванов27 декабря TeV Estimated parameters of deflector using reflection: Number of layers 5 Thickness of layer 1.5 mm Angle of deflection ~ 15 μrad Probability ~ 1 per 1 passage

30 Proposal to Study Proton Small-Angle Scattering by Oriented Crystals on CERN SPS External Beam

31 Ю.М.Иванов27 декабря SPS H8 Beam Line 10 5 protons/s 400 GeV/c 3μrad 5mmx5mm Beam line parameters taken from C.Biino et al., PL B403(1997)163 CrystalVacuum pipe Scintillator S1 0.5 mm (1 μrad) Silicon with X- and Y-strips X-position resolution 30 μm 0.3 mm (1.5 μrad) 20 m 2x30μm/20m 2 μrad 20 m Scintillators S2, S3 θ critical 10 μrad θ bending 100 μrad AMS type detector

32 Fermilab-Proposal P902-Exotic Atoms Cs137 и Sr > Cs138 и Sr91 Particle Mass Measurements and Strong Interaction Studies with Exotic Atoms using X-ray Crystal Spectrometer at the Fermilab Main Injector