Manipulação da densidade eletrônica no espaço de fase longitudinal em fontes de luz síncrotron

Abstract

O coração está na fonte dos conhecimentos humanos de maior valor, conhecimentos que a razão não pode compreender nem justificar: as verdades da moral, da religião e da filosofia. À razão pertencem os conhecimentos científicos."Rogério Lacaz-Ruiz iii AgradecimentosGostaria de agradecer a todos que, de alguma forma, me ajudaram a concluir este trabalho. Meus sinceros agradecimentos aos funcionários do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, em especial ao grupo de Física de Aceleradores com quem aprendi muito, e também aos meus amigos e colegas da Unicamp. Quero agradecer especialmente aos meus pais, Aline e Álvaro, e também à minha irmã Clarissa por terem sempre me apoiado, incentivado e por terem orgulho do que sou e faço. Com muito carinho agradeço também ao meu Tio Jorge pelas conversas e pela torcida para que tudo desse certo. Finalmente meus sinceros agradecimentos ao meu companheiro e amigo Bernardo que me acompanhou de perto e foi imprescindível durante muitos momentos. " Valeu a pena? Tudo vale a pena Se a alma não é pequena. Quem quer passar além do Bojador Tem que passar além da dor. Deus ao mar o perigo e o abismo deu, Mas nele é que espelhou o céu." Fernando Pessoa " não fosse isso e era menos não fosse tanto e era quase" (no meu entender: foi exato) Paulo Leminski v ResumoEsta tese investiga a dinâmica longitudinal não-linear do feixe de elétrons de alta intensidade circulante no anel de armazenamento do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Em particular, analisamos os efeitos sobre os modos de oscilação coerentes instáveis e sobre as características de equilíbrio dos pacotes de elétrons decorrentes da manipulação da distribuição de densidade eletrônica no espaço de fase longitudinal, realizada por meio de dois mecanismos distintos: a modulação em fase dos campos estacionários aceleradores e o uso de cavidades harmônicas. Determinamos a viabilidade do uso de cada uma das técnicas estudadas visando melhorar as propriedades do feixe dadas as características específicas e parâmetros do anel de armazenamento Brasileiro.Observamos que a modulação em fase é um método capaz de amortecer modos de oscilação de pacotes acoplados (coupled bunch modes) do feixe de elétrons e apresentamos evidências teóricas e experimentais de que o mecanismo físico responsável por este amortecimento é o aumento da dispersão das freqüências de oscilação incoerente dos elétrons dentro dos pacotes, efeito chamado de amortecimento Landau. Observamos também um aumento no tempo de vida do feixe de elétrons devido à diluição da densidade eletrônica, o que diminui a probabilidade de espalhamento elétron-elétron dentro dos pacotes, reduzindo assim a contribuição Touschek para a taxa de perda de elétrons. Atualmente a modulação em fase é utilizada rotineiramente em turno de usuários no anel de armazenamento do LNLS.Uma análise teórica assim como simulações da ação de cavidades harmônicas passivas no anel do LNLS mostram que efeitos semelhantes são observados, no que se refere à estabilização de oscilações do feixe e ao aumento do...