Proton-Spin-Flipping System Based on Orbit-Steerer Dipoles in the Nuclotron/JINR Operating at the γG = 7 Spin Resonance

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We propose a system to produce multiple spin reversals of a polarized proton beam based on orbit-steerer dipoles already installed in the Nuclotron, a superconducting synchrotron at the Joint Institute for Nuclear Research, when the latter operates in the spin-transparency regime. The beam momentum of 3.54 GeV/c corresponds to the integer spin resonance γG=7">γG=7. We report the results of numerical simulation of the proton spin dynamics pertinent to the acceleration up to γG=7">γG=7, including the adiabatic capture of spins by navigators and the subsequent multiple spin flips. A feasibility of the pilot experiment to verify our approach with the current magnetic lattice of the Nuclotron is discussed. To preserve the beam polarization during the crossing of integer resonances we propose to employ intentional resonance-strength enhancements effected by controlled variations of the beam orbit during acceleration.

About the authors

Yu. N. Filatov

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University);Joint Institute for Nuclear Research

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia;141980, Dubna, Moscow region, Russia

A. M. Kondratenko

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University);Science and Technique Laboratory Zaryad

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia;630090, Novosibirsk, Russia

N. N. Nikolaev

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University);Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia;142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

Yu. V. Senichev

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University);Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia;108840, Troitsk, Moscow, Russia

M. A. Kondratenko

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University);Science and Technique Laboratory Zaryad

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia;108840, Troitsk, Moscow, Russia

S. V. Vinogradov

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia

E. D. Tsyplakov

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Email: filatov.iun@mipt.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia

A. V. Butenko

Joint Institute for Nuclear Research

Email: filatov.iun@mipt.ru
141980, Dubna, Moscow region, Russia

S. A. Kostromin

Joint Institute for Nuclear Research

Author for correspondence.
Email: filatov.iun@mipt.ru
141980, Dubna, Moscow region, Russia

References

  1. N. J. Abdulameer, U. Acharya, A. Adare et al. (PHENIX Collaboration), Phys. Rev. Lett. 130(25), 251901 (2023).
  2. U. A. Acharya, C. Aidala, Y. Akiba et al. (PHENIX Collaboration), Phys. Rev. D 105(3), 032003 (2022).
  3. J. Adam, L. Adamczyk, J. R. Adams et al. (STAR Collaboration), Phys. Rev. D 103(9), 092009 (2021).
  4. S. Karanth, E. J. Stephenson, S. P. Chang et al. (JEDI Collaboration), Phys. Rev. X 13(3), 031004 (2023).
  5. I. A. Savin, A. V. Efremov, D. V. Peshekhonov, A. D. Kovalenko, O. V. Teryaev, O. Yu. Shevchenko, A. P. Nagajcev, A. V. Guskov, V. V. Kukhtin, and N. D. Topilin, EPJ Web Conf. 85, 02039 (2015).
  6. V. V. Abramov, A. Aleshko, V. A. Baskov et al. (Collaboration), PEPAN 52(6), 1044 (2021).
  7. A. Accardi, J. L. Albacete, M. Anselmino et al. (Collaboration), Eur. Phys. J. A 52, 268 (2016).
  8. Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, Y. S. Derbenev, and V. S. Morozov, Phys. Rev. Lett. 124, 194801 (2020).
  9. Y. S. Derbenev, Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, and V. S. Morozov, Symmetry 13(3), 1 (2021).
  10. W. Cosyn, V. Guzey, D. W. Higinbotham, C. Hyde, S. Kuhn, P. Nadel-Turonski, K. Park, M. Sargsian, M. Strikman, and C. Weiss, J. Phys.: Conf. Ser. 543, 012007 (2014).
  11. S. Vokal, A. D. Kovalenko, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, V. A. Mikhailov, Yu. N. Filatov, and S. S. Shimanskii, PEPAN 6(1), 48 (2009).
  12. Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, V. V. Vorobyov, S. V. Vinogradov, E. D. Tsyplakov, and V. S. Morozov, Phys. Rev. Accel. and Beams 24(6), 061001 (2021).
  13. Yu. N. Filatov, A. D. Kovalenko, A. V. Butenko, E. M. Syresin, V. A. Mikhailov, S. S. Shimanskiy, A. M. Kondratenko, and M. A. Kondratenko, EPJ Web Conf. 204, 10014 (2019).
  14. A. D. Kovalenko, A. V. Butenko, V. D. Kekelidze, V. A. Mikhaylov, Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, and M. A. Kondratenko, in Proc. IPAC2015, Richmond, VA, USA (2015), p. 2031.
  15. Ya. S. Derbenev, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, V. S. Morozov, and Yu. N. Filatov, in Proc. XIV Advanced Research Workshop on HESP (DSPIN-11), Dubna (2011), p. 377.
  16. A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, Yu. N. Filatov, V. S. Morozov, Ya. S. Derbenev, F. Lin, and Y. Zhang, in Proc. NAPAC2016, Chicago, IL, USA (2016), p. 558.
  17. Y. Filatov, A. Kondratenko, M. Kondratenko, V. Vorobyov, S. Vinogradov, E. Tsyplakov, A. Butenko, E. Syresin, S. Kostromin, Y. Derbenev, and V. Morozov, JINST 16(12), P12039 (2021).
  18. V. S. Morozov, Z. B. Etienne, M. C. Kandes, A. D. Krisch, M. A. Leonova, D. W. Sivers, V. K. Wong, K. Yonehara, V. A. Anferov, H. O. Meyer, P. Schwandt, E. J. Stephenson, and B. von Przewoski, Phys. Rev. Lett. 91, 214801 (2003).
  19. H. Huang, J. Kewisch, C. Liu, A. Marusic, W. Meng, F. M'eot, P. Oddo, V. Ptitsyn, V. Ranjbar, and T. Roser Phys. Rev. Lett. 120, 264804 (2018).
  20. A. A. Smirnov and A. D. Kovalenko, Particles and Nuclei, Letters 1(6(123)), 11 (2004).
  21. Y. N. Filatov, A. V. Butenko, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, A. D. Kovalenko, and V. A. Mikhaylov, in Proc. IPAC2017, Copenhagen, Denmark (2017), p. 2349.
  22. V. D. Kekelidze, A. D. Kovalenko, I. N. Meshkov, A. S. Sorin, and G. V. Trubnikov, Phys. Atom. Nucl. 75, 542 (2012).
  23. Yu. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, E. D. Tsyplakov, A. V. Butenko, S. A. Kostromin, V. P. Ladygin, E. M. Syresin, I. L. Guryleva, A. A. Melnikov, and A. E. Aksentyev, Pis'ma v ZhETF 116(7), 411 (2022)
  24. JETP Lett. 116(7), 413 (2022).
  25. Yu. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, Y. S. Derbenev, V. S. Morozov, A. V. Butenko, E. M. Syresin, and E. D. Tsyplakov, Eur. Phys. J. C 81(11), 986 (2021).
  26. Yu. N. Filatov, A. M. Kondratenko, M. A. Kondratenko, Ya. S. Derbenev, V. S. Morozov, and A. D. Kovalenko, Eur. Phys. J. C 80, 778 (2020).
  27. V. S. Morozov, Y. S. Derbenev, F. Lin, Y. Zhang, Y. N. Filatov, A. M. Kondratenko, and M. A. Kondratenko, in Proc. of IPAC2018, Vancouver, BC (2018), p. 400.
  28. A. M. Kondratenko, Y. N. Filatov, M. A. Kondratenko, A. D. Kovalenko, and S. V. Vinogradov, J. Phys.: Conf. Ser. 1435, 012037 (2020).
  29. Y. S. Derbenev, A. M. Kondratenko, and A. N. Skrinskii, Sov. Phys. JETP 33, 658 (1971).
  30. F. M'eot, Nucl. Instrum. Methods A 427, 353 (1999).
  31. A. M. Baldin, N. N. Agapov, N. G. Anishchenko et al. (Collaboration), IEEE Transactions on Magnetics 32(4), 2197 (1996).
  32. M. Froissart and R. Stora, Nucl. Instrum. Methods 7(3), 297 (1960).
  33. P. K. Kurilkin, V. P. Ladygin, T. Uesaka et al. (Collaboration), Nucl. Instrum. Methods A 642, 45 (2011).
  34. A. A. Terekhin, I. S. Volkov, Y. V. Gurchin, A. Y. Isupov, V. P. Ladygin, S. G. Reznikov, A. V. Tishevsky, A. N. Khrenov, and M. Janek, Phys. Part. Nucl. 54(4), 634 (2023).
  35. L. S. Azhgirey, V. P. Ladygin, F. Lehar, A. N. Proko ev, G. D. Stoletov, A. A. Zhdanov, and V. N. Zhmyrov, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 497, 340 (2003).
  36. E. M. Syresin, A. V. Butenko, P. R. Zenkevich, O. S. Kozlov, S. D. Kolokol'chikov, S. A. Kostromin, I. N. Meshkov, N. V. Mityanina, Yu. V. Senichev, A. O. Sidorin, and G. V. Trubnikov, Phys. Part. Nucl. 52, 997 (2021).
  37. E. Syresin, A. Butenko, S. Kostromin et al. (Collaboration), in Proc. IPAC2022, Bangkok, Thailand (2022), p. 1822.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».