Refrigeración de electrones

El enfriamiento electrónico ( en ruso : электронное охлаждение ) es un método para reducir la emitancia (tamaño, divergencia y dispersión de energía) de un haz de partículas cargadas sin eliminar partículas del haz. Dado que el número de partículas permanece invariable y las coordenadas espaciales y sus derivadas (ángulos) se reducen, esto significa que el espacio de fases ocupado por las partículas almacenadas se comprime. Es equivalente a reducir la temperatura del haz. Véase también enfriamiento estocástico .

El método fue inventado por Gersh Budker en el INP , Novosibirsk, en 1966 con el propósito de aumentar la luminosidad de los colisionadores de hadrones . ^{[ 1 ]} Fue probado por primera vez en 1974 con protones de 68 MeV en el anillo de almacenamiento NAP-M en el INP.

Se utiliza en ambos colisionadores de iones en funcionamiento: el Colisionador Relativista de Iones Pesados ​​y el Anillo de Iones de Baja Energía del CERN. El CERN también cuenta con dos enfriadores de electrones en su complejo de Fábrica de Antimateria, para el enfriamiento de antiprotones: uno en el anillo más grande, el Decelerador de Antimateria, y otro en el anillo más pequeño, ELENA.

Básicamente, el enfriamiento de electrones funciona de la siguiente manera:

• Se produce un haz de electrones cuasi-monoenergéticos densos que se fusiona con el haz de iones que se va a enfriar.
• La velocidad de los electrones se iguala a la velocidad media de los iones.
• Los iones experimentan dispersión de Coulomb en el “gas” de electrones e intercambian momento con estos. El equilibrio termodinámico se alcanza cuando las partículas tienen el mismo momento, lo que requiere que los electrones, al ser mucho más ligeros, tengan velocidades mucho mayores. De este modo, se transfiere energía térmica de los iones a los electrones.
• Finalmente, el haz de electrones se desvía alejándose del haz de iones.

• Refrigeración estocástica
• Refrigeración por haz de partículas