1 A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino 14-15 mars 2005 Panorama des différentes options pour la production de neutrinos A. Chancé, J.Payet CEA/DSM/DAPNIA/SACM.

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1 1 A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino 14-15 mars 2005 Panorama des différentes options pour la production de neutrinos A. Chancé, J.Payet CEA/DSM/DAPNIA/SACM

2 2A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Plan Principe de la “neutrino factory” Le SPL Les super beams La machine beta beam

3 3A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Schéma possible de la “neutrino factory”

4 4A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Paramètres généraux du SPL Mean current during the pulse13 mA Duty cycle14 % Mean beam power4 MW Pulse frequency50 Hz Pulse duration2.80 ms Number of H- per pulse2.27E+14 Minimum distance between bunches2.84 ns N. of successive bunches/N. of buckets 5/8 Number of bunches in the accumulator144 Total number of buckets146 Bunch length (total)0.5 ns

5 5A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Pourquoi un anneau d’accumulation ? From SPL 2.8 ms 20 ms 20 ms / 2.8 ms ≈ 3.316  s 20 ms After accumulator 20 ms / 3.3  s ≈ SubGeV nue like events forward, 200 kton year = 1500 events SuperBeam = 10 events Bunch compressor 6000 7 Reduction needed : 150 Could provide an additional reduction factor Not enough

6 6A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Principe des deux anneaux E=2.2 GeV I=13 mA Accumulator ring Trev =3.316  s Charge exchange Injection 660 turns Compressor ring Trev =3.316  s Fast Injection 1 turn RF (h=146) Bunch rotation RF (h=146) Target 5 + 3 empty 140 + 6 empty per turn 26.7 ns 10 ns 2.8 ms17.2 ms 20 ms 140 bunches 20 ms 3.2  s 17.7 ns 5 ns H-H- H+H+

7 H. Schönauer Proton Driver WG Collaboration Meeting with RAL 22-Feb-2001 Nominal Beam No errors SPL Error of  W=10 MeV  1.34 MeV at Injection Point 5 SPL Micro - Bunches as Injected in the Accumulator

8 H. Schönauer Proton Driver WG Collaboration Meeting with RAL 22-Feb-2001 Bunches after Injection of 50 turns in the Accumulator  W Linac =10 MeV

9 H. Schönauer Proton Driver WG Collaboration Meeting with RAL 22-Feb-2001 Bunches after 660 turns (End of Injection) in the Accumulator  W Linac =10 MeV  L = 0.06 eVs  L = 0.1 eVs

10 H. Schönauer Proton Driver WG Collaboration Meeting with RAL 22-Feb-2001 Bunches after 8 turns in the Compressor  W Linac =10 MeV

11 H. Schönauer Proton Driver WG Collaboration Meeting with RAL 22-Feb-2001

12 12A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Schéma de principe de la beta beam Protons de 2GeV À construire Déjà existant 1 paquet toutes les 8 s 6 He 2+ 6 Li 3+ + e - + ν e 18 Ne 10+ 18 F 9+ + e + + ν e νe,νeνe,νe

13 13A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Hélium Néon

14 14A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 L’anneau de décroissance 688 m 2385 m injection L Totale = 6931 m L arc = 1080 m Injection dans l’arc toutes les 8s compensant les désintégrations. Possibilité d’extraction des produits désintégrés dans les sections droites. Problème de radioprotection des arcs.

15 15A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Adaptation fonctions optiques Adaptation orbite chromatique : H = ΔE/E.D m = h I +e s +h S Schéma du système d’injection X DOF : écart entre les axes des faisceaux dévié et non dévié h S : espace entre le septum et le faisceau stocké e s : épaisseur du septum (≈1 cm) h I : espace entre le septum et le faisceau injecté D m : dispersion ΔE/E : écart en énergie faisceau injecté faisceau dévié déviateur rapide hIhI hShS eses X DOF SEPTUM Région dispersive

16 16A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 φ E Fusion des 2 faisceaux 3 grandes étapes : _ injection d’un faisceau à une énergie différente _ rotation dans l’espace des phases longitudinal _ gymnastique de phase quand le faisceau injecté est à l’énergie nominale à l’aide de deux cavités RF dont l’une est à l’harmonique double : E φ E φ

17 17A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino14-15 mars 2005 Problème de radioprotection dans l’arc Dans le cas de pertes uniformes, P pertes = 15 W/m pour l’Hélium et P pertes = 2.5 W/m pour le Néon.  Acceptable a priori. MAIS les pertes ne sont pas uniformes dans l’arc. Produits de désintégration fortement déviés par les dipôles.  Points de forts dépôts dans l’arc.  Etude d’une configuration de l’arc minimisant les dépôts dans les éléments magnétiques et particulièrement dans les dipôles.  Besoin de davantage d’études avant de pouvoir conclure. Mais les premiers résultats semblent positifs.