npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562922050025npe-129Research ArticleМатематическое моделирование в ядерных технологияхMathematical Modeling in Nuclear TechnologiesИсследование спин-декогеренции пучка при неадиабатичном изменении ориентации оси стабильного спинаInvestigation of a Beam Spin-Decoherence with a Nonadiabatic Stable Spin Axis Orientation ChangeАксентьевА. Е.AksentevA. E.

Москва, 117312

Moscow, 117312

a.aksentyev@inr.ruМельниковА. А.MelnikovA. A.

Москва, 117312

Moscow, 117312

СеничевЮ. В.SenichevYu. V.

Москва, 117312

Moscow, 117312

Институт ядерных исследований РАНРоссияInstitute for Nuclear Research of Russian Academy of SciencesRussian Federation202331122023145465469Copyright © Аксентьев А.Е., Мельников А.А., Сеничев Ю.В., 20232023Аксентьев А.Е., Мельников А.А., Сеничев Ю.В.Aksentev A.E., Melnikov A.A., Senichev Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/129

Новый эксперимент по измерению электрических дипольных моментов (ЭДМ) элементарных частиц, основанный на методе измерения частоты спин-прецессии поляризованного пучка, был предложен к реализации на ускорителе NICA (ОИЯИ, Дубна). Эксперименты с поляризованными пучками требуют длительного времени когерентности спина, порядка 1000 с; предложенный же метод вовлекает дополнительную сложность (позволяющую увеличить точность измерений на несколько порядков): как часть его CW−CCW процедуры инжекции, требуется смена полярности ведущего поля ускорителя. Для реализации последнего требуется калибровочная процедура, во время которой ось поляризации пучка меняет ориентацию из радиального (использующегося при измерениях) в вертикальное (использующееся при калибровке) направление. При адиабатическом изменении направления спин-векторы частиц пучка следуют за направлением оси поляризации, что негативно сказывается на эффективности калибровки; однако, если производить это изменение неадиабатически, возникает вопрос о сохранении спиновой когерентности пучка. Ответ на этот вопрос и есть цель данного исследования.

A new experiment to measure electric dipole moments (EDMs) of elementary particles, based on measuring the polarized beam’s spin precession frequency, has been proposed for implementation at the NICA facility (JINR, Russia). Polarized beam experiments in general require long spin-coherence times at around 1000 seconds. The proposed method involves a further complication (enhancing the measurement precision by several orders of magnitude): a switching of the accelerator guide-field polarity as part of its CW−CCW injection procedure. For the realization of this latter procedure a calibration process is necessary, during which the beam polarization axis changes its orientation from the radial (used for the measurement) into the vertical (used for the calibration) direction. In case this change occurs adiabatically, the beam particles’ spin-vectors follow the direction of the polarization axis, which negatively affects the calibration accuracy; however, the violation of the adiabiticity condition raises the question as to the conservation of the beam’s spin-coherence. We address this question in the present investigation.

поляризованные пучкиуправление спиномадиабатичностьнакопительное кольцоэлектрический дипольный моментfrequency domainpolarized beamsspin manipulationadiabaticitystorage ringelectric dipole momentАвторы выражают благодарность за поддержку данной работы Российским научным фондом (РНФ) по гранту 22-42-04419.ReferencesFarley F.J.M. et al. // Phys. Rev. Lett., 2004. V. 93 (5). P. 052001. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.052001Farley F.J.M. et al. // Phys. Rev. Lett., 2004. V. 93 (5). P. 052001. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.052001Anastassopoulos D. et al. (srEDM Collab.), Search for a Permanent Electric Dipole Moment of the Deuteron Nucleus at the 10−29 e∙cm Level. 2008. Upton: BNL. https://www.bnl.gov/edm/files/pdf/deuteron_proposal_080423_final.pdf.Anastassopoulos D. et al. (srEDM Collab.), Search for a Permanent Electric Dipole Moment of the Deuteron Nucleus at the 10−29 e∙cm Level. 2008. Upton: BNL. https://www.bnl.gov/edm/files/pdf/deuteron_proposal_080423_final.pdf.Abusaif F. et al. (CPEDM Collab.). Storage Ring to Search for Electric Dipole Moments of Charged Particles: Feasibility Study. 2021. Geneva: CERN. https://doi.org/10.23731/CYRM-2021-003Abusaif F. et al. (CPEDM Collab.). Storage Ring to Search for Electric Dipole Moments of Charged Particles: Feasibility Study. 2021. Geneva: CERN. https://doi.org/10.23731/CYRM-2021-003Senichev Y., Aksentyev A., Melnikov A. // Proc. RuPAC’21. P. 44. https://doi.org/10.18429/JACoW-RuPAC2021-TUB03Senichev Y., Aksentyev A., Melnikov A. // Proc. RuPAC’21. P. 44. https://doi.org/10.18429/JACoW-RuPAC2021-TUB03Aksentev A.E., Senichev Y.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1435 (1). P. 012026. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1435/1/012026Aksentev A.E., Senichev Y.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1435 (1). P. 012026. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1435/1/012026Saleev A. et al. // Phys. Rev. Accel. Beams. V. 20 (7). P. 072801. https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.20.072801Saleev A. et al. // Phys. Rev. Accel. Beams. V. 20 (7). P. 072801. https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.20.072801Aksentyev A.E., Senichev Y.V. // Proc. IPAC’19. P. 864. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2019-MOPTS012Aksentyev A.E., Senichev Y.V. // Proc. IPAC’19. P. 864. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2019-MOPTS012Kovalenko A.D. et al. // Proc. IPAC’15. P. 2031. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2015-TUPTY017Kovalenko A.D. et al. // Proc. IPAC’15. P. 2031. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2015-TUPTY017Berz M. et al. // Comput. Differentiation: Techniq. Appl. Tool. 1996. No. 89. P. 363.Berz M. et al. // Comput. Differentiation: Techniq. Appl. Tool. 1996. No. 89. P. 363.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.