ILC Asia WG4 第7回ミーティングメモ

11月24日10:00
3号館4階会議室

(1) gamma-gamma option(高橋)

  (a)目的:gammaビームの生成の実証
     電子とレーザーの衝突を安定して実現し、連続的に compton photon を取り出す。
     これは、gamma-gamma 実験において、高ルミノシティーを実現できることの実証になる。
     (i)必要な物
        * mode-lock laser
        * cavity
     (ii)R&D 項目
        * 大強度レーザーパルスの安定した生成。(キャビティ,レーザー)
        * 電子バンチとのタイミング制御 <1ps
        * 電子バンチとの位置精度、pointing stability

  (b)生成ビームのモニター
        * 強度、エネルギー、偏極を測りたい。
        * コンプトン後の電子でモニターできるか?
        * 高エネルギー光子の偏極を直接はかる方法はあるか?
        * feed back に使えるような高速モニターができるか?

  (c)キャビティ関連光学技術が最も難しい
        * build up のデモンストレーション
        * 100mのリングキャビティの周長制御、温度・振動制御
        * アダプティブ・オプティクス
        * これらの素子の放射線耐久性

  (d)必要な資源
        * 337ns間隔(1.4nsよりも十分に間隔の開いた)電子ビーム
        * レーザー(高安定のモードロックレーザー)

  (e)ATF laser wire group の実績
        * 長さ 40cm、および80cm の cavity
        * pulse の build-up は大きい方では1000のオーダー,小さい方は100程度
        * interaction point へ focus していない。
        * build-up の限界は、元々のレーザーとcavity 長のフィードバックに起因する phase control の精度が決めている。
        * ATF では、cavity を大型化する予定はない。

  (f)海外の状況
        * LLNL の Jeff Gronberg氏が、Pol.positoron 用 cavity を念頭に R&D 資金を得る努力をするかもしれない。
        * 首尾良く開発できたとしても、どこで電子ビームに当てるか考えていない。
        * laser を使った pol.positoron source のデザイン自体が存在していない。

  (g)議論
        * laser のコストが劇的に下がるなら、cavity は不要かもしれない。
        * laser の低コストかを狙った R&D は、産業界や laser fusion 業界が進めるはずであり、我々が行うような課題ではない。
        * build-up のテクニックは、大型のものは LIGO, TAMA300、小型のものは ATF が経験を持っている。
          ただし,重力波はCWレーザー。
        * R&D の進め方としては、次の三段階。
          (i)弱いレーザー+小型cavity
          (ii)強いレーザー+大型キャビティ
          (iii)電子ビームに当てる。
          規模としては(i)は開始可能だが、マンパワーがない。
        * KEK にコアとなるチームが欲しいが、適任者は思いつかない。
        * 大学にもKEKにもコアになるメンバーが揃っていない段階で、他人の協力を仰ぐのは無理。

  (h)今後に向けて高橋氏にお願いしたこと。
        * 世界の主要なメンバー(US:Jeff Gronberg、Europe:Valery Telnov, Klaus Moenig, Albert de Roeck)と共に、今後の R&D について議論を開始する。
        * 12月にKEK、1月にSLACで開かれる ATF2 ミーティングを利用して、g-g についても議論する。
        * 重力波グループに話をするための簡単な資料を作る。


(2) "ATF2" のプロポーザル
     2005年1月にSLACで開かれるATF2 mini-workshop に合わせて準備するプロポーザルの内容・目次

1. Introduction

1.1 Goal
      Ensure collisions between nanometer beams to achieve high luminosity enough for ILC physics.

1.2 Background
      Relation to the SLAC-FFTB; achievements and remaining issues

  議論:これまではSLAC-FFTBで、ナノメータビームは実証済みだと言ってきた。
     しかし、実際に衝突させるためには、検討すべき項目が残っているというのが実感である。
     これまでの主張を覆すことにもなるが、計画が現実味を帯びてきた段階では、
     これまでの主張を貫き続けられるとは限らない。

1.3 Study item
    (a) FF compact optics  (focus)
          - 第1の目標は、35nm spot size のspot sizeを実現することにより、local correctionの
            proof of principleをおこなうこと
          - E=1.54GeV, emittance 1 x 10^-11 は ILCと大きく異なるが、磁石の許容誤差としては
            comparableなので、ILCに対してimpactを持つ
          - IPにおけるbeam size monitor (Shintake monitor)が必須である
          - 35nm の実現に関しては、ATFの取出しビームに要求される安定性は数分の1シグマでよい
          - 第2の目標は長期間にわたるビームサイズの維持である
               この目的のためには、ATFの取出しは、3-5? Hz、single bunch  or  2-3 bunches
               with sb=300-100nsecでよい
               議論:Shintake monitorが遅いので、もっとintensityが必要ではないか
          - emittance  - x-y coupling?      3 times of DR emittance at present
               couplingはもちろん小さいほどよいが、この程度なら十分意味があるだろう。

    議論:ILC では、ビームのサイズも軌道もnmで制御する必要がある。
          ATF2 では、ビームサイズが35nm、軌道がnm動いても良い。
          それでもやる意味があるのか?
               nanometer制御は次項でおこなう

    (b) nanometer stabilization at IP
          - NanoBPM    goal 2nm,   (replace Shintake monitor with nanoBPM)
          - ATF extracted beam jitterへの要求
              1/10 sigmaでも 3.5nmになるので、1/20 sigma以下にする必要がある
              現状は
                -DR    10% (best) beam jitter at the laser wire position (dispersion free)
                -EXT   must use the double kicker system (Imai's Dr thesis)
                       The extraction kicker will come next summer from SLAC.
                       feed-forward system consisting of DR and EXT BPM's and kicker.
                       active mover system for the final doublet

     (c) with the ILC-style beam  ( 20 bunches with sb=300nsec )
          - require completetion of fast extraction kicker
          - intra-pulse feedback  (active feedback)

2. Schedule
     before TDR: verification of the optics
     after TDR: adjustment of optics configuration with the ATF2 experience (tuning)
                education of young scientists

APPENDIX
    optional  -  laser facility

* To be discussed
        - 1.3(a)&(b) is relevant to ILC design ?
        - cost performance  ( tuning training,  education of young scientists )
        - risk reduction?
        - There are still R&Ds after the TDR.

議論:
* 2005年にCDR、2007年にTDRというスケジュールが示されている。
* これを境界条件と思うか、不可能なスケジュールであるから考慮する必要性が薄いと考えるか?
* 前者の場合、"ATF2"に建設意義を持たせるのは難しいのではないか。
* 後者の場合、ILC での物理実験を速やかに始める(ルミノシティを速やかに上げる)ために重要。
* TDRが2007年に完成するにしろしないにしろ、TDRで完全に設計がfreezeされるわけではない。
   とくに、BDSは直前まで設計改良作業が続く。

次回
 12月1日(水)10:00
 3号館4階会議室
 http://lcdev.kek.jp/Events

(1) "ATF2" proposal