K-Modülasyonu Yöntemiyle Parçacık Hızlandırıcısı Demet Hattındaki Ortalama Manyetik Alanın Ölçümü
Hacıömeroğlu S.(Yürütücü), Doğan M., Özbey A.
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2023 - 2026
- Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
- Destek Programı: 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
- Başlama Tarihi: Eylül 2023
- Bitiş Tarihi: Eylül 2026
Proje Özeti
Bu projede, parçacık hızlandırıcılarında demet üzerine etki eden yatay manyetik alanın ortalama değerinin demet dinamiği sayesinde ölçümünü sağlayan bir prototip geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu ölçüm metodu kısaca şöyle özetlenebilir: Demet üzerine etki eden yatay manyetik alan demete dikey yönde bir ofset kazandırır. Eğer hızlandırıcıdaki odaklayıcı dört-kutuplu mıknatısların (quadrupole magnets) ürettiği manyetik alan az da olsa modüle edilirse, o frekanstaki modülasyon, hızlandırıcı boyunca yatay yönlü ortalama manyetik alanla doğru orantılı olarak demetlerin dikey hareketine yansır. Demet hattından yatay olarak bir kaç cm uzaklığa yerleştirilmiş manyetometreler demetin bu hareketini, dolayısıyla hızlandırıcı boyunca demetin maruz kaldığı ortalama manyetik alanı modülasyon frekansında algılayabilir. Bunun yanı sıra bu metod, karşılıklı yönlerden gelen demetler arasındaki dikey mesafeyi ölçmek için de etkin bir yöntem olacaktır.
Geliştireceğimiz prototip kontrollü bir yatay manyetik alan temin edecek, bunun yanı sıra hızlandırıcıdaki odaklamayı bir miktar modüle edecek, bu manyetik alanın ve modülasyonun demet hareketine yansımasını müteakip demet tarafından indüklenen manyetik alanı ölçecek ve analiz edecek bir sistemden ibaret olacaktır. Aslında bu bileşenlerin hemen hepsi hızlandırıcılarda çeşitli amaçlarla uygulanmaktadır. Bu projenin amacı bu yöntemleri mükemmelleştirmek değil, bu bileşenleri birleştirerek çok hassas manyetik alan ölçümleri gerçekleştirecek, özgün bir metot sunmaktır. Yine de projede demet borusunun modülasyona ve dışarıya yerleştirilecek olan manyetometrelerin ölçümlerine olan etkisi, manyetometrelerinin uygun bir konfigürasyonla hangi gürültü/sinyal oranında demetten gelecek sinyali okuyabileceği, optimum modülasyon genliğinin ve frekansının nasıl elde edileceği gibi Ar-Ge gerektiren kısımlar bulunmaktadır. Geliştirilecek olan prototipin nihai olarak proton elektrik dipol momenti (EDM) deneyine entegre edilmesi ve demet üzerindeki ortalama yatay manyetik alanın 3 nanotesla hassasiyetinde ölçülmesi hedeflenmiştir. Bununla birlikte literatürde yer almayan bu yöntem sayesinde, ulaşılacak hassasiyetten bağımsız olarak, geliştirilecek prototiple yapılacak olan tutarlı bir ölçüm hızlandırıcı teknolojisine önemli bir katkı sağlayacaktır. Bu proje demet hattındaki ortalama manyetik alanın ölçümüyle kısıtlı olsa da, hızlandırıcı boyunca periyodik olarak yerleştirilecek çok sayıda manyetometre ile bu manyetik alanın üst mertebeden Fourier bileşenleri de ölçülebilir.
Hızlandırıcıların parçacık fiziği araştırmalarının ötesinde, malzeme analizinden arkeolojiye, kanser terapisinden görüntülemeye, çeşitli yüksek teknoloji uygulamalarında yer almasından ötürü bu alanda yetişecek uzman kadroların önemi günden güne artmaktadır. Bu konu dikkate alındığında bu projenin ülkemiz adına en önemli kazanımlarından biri demet kontrolü ve diyagnostiği ve veri analizi özelinde hızlandırıcı teknolojileri alanındaki uzman eksiğimizin azaltmasına sunacağı katkı olacaktır. Bu bağlamda, projeden iki lisansüstü tezi çıkartılacak, en az iki makale yayınlanacak ve çeşitli ulusal ve uluslararası konferanslarda bildiriler sunulacaktır. Projede bursiyerlerin yanı sıra yürütücü dahil üç araştırmacı yer alacaktır.