Erlangen 2001 – wissenschaftliches Programm

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HK: Physik der Hadronen und Kerne

HK 9: Postersitzung: Instrumentation und Anwendungen

HK 9.42: Poster

Dienstag, 20. März 2001, 10:30–12:45, R

Particle-Core-MD Simulationen zur Halobildung in intensiven Ionenstrahlen — •N. Uhlmann und G. Zwicknagel — Institut für Theoretische Physik, Universität Erlangen, Staudtstr. 7, 91058 Erlangen

Im Hinblick etwa auf intensive Neutronenquellen oder ’nuclear waste transmutation’ ist in jüngerer Zeit das Interesse an Linearbeschleunigern mit hohen Strahlintensitäten stark gestiegen. Ein wesentliches Problem für deren Konzipierung und späteren Betrieb ist der tolerierbare Verlust von Strahlionen, z.B. durch die Bildung sogenannter Haloteilchen, d.h. Ionen die sich weit außerhalb des eigentlichen Strahlquerschnitts befinden. Einen potentiellen Mechanismus für die Halobildung stellen dabei die Ion-Ion-Stöße im Ionenstrahl (Intra-Beam-Scattering) in Verbindung mit einem Mismatch des Strahls dar. Eine detaillierte theoretische Untersuchung dieser möglichen Art der Halobildung ist aber nur numerisch mittels molekulardynamischer (MD) Simulationen des Strahls, in der alle Teilchen voll miteinander wechselwirken, möglich. Dies ist für intensive Strahlen wegen der notwendigen hohen Teilchenzahlen und des damit verbundenen numerischen Aufwands jedoch nicht durchführbar und erfordert deshalb näherungsweise Beschreibungen der Strahldynamik und des Intra-Beam-Scatterings. In diesem Zusammenhang haben wir die sogenannte Particle-Core-MD (PCMD) Methode entwickelt, welche eine Kombination aus reiner Einteilchen-Simulation (Particle-Core-Modell) und MD Simulation darstellt und sowohl die Coulomb-Stöße zwischen den Ionen als auch die Raumladungseffekte in guter Näherung beinhaltet. Neben den Grundzügen der PCMD-Simulations-Technik werden die damit erzielten ersten Ergebnisse dargelegt und diskutiert und die sich daraus ergebenden Folgerungen für die Halobildung erörtert.