1 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction chromatique et collimation du transport de faisceau de TESLA.

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1 1 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction chromatique et collimation du transport de faisceau de TESLA O. Napoly, J. Payet

2 2 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Plan TESLA Design Report (TDR) Motivations  Les inconvénients du design actuel  La correction chromatique du NLC Nouveaux schémas de correction chromatique  Schéma de correction du type NLC  Schéma de correction hybride Le système de collimation Conclusions

3 3 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 TESLA Collisionneur e + e -, de 250 GeV (400 GeV) Destiné à la physique du boson de Higgs Luminosité 3 10 +34 cm 2 s -1  L = N 1 N 2 / (  x  y  t) Dimensions @ IP (  x x  y ) 550 x 5 nm   Corriger les aberrations

4 4 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Luminosité et dimensions

5 5 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction de la chromaticité et l* Correction éloignée  peu efficace Réduire ξ  diminuer l* TESLA Design Report (TDR) l* = 3 m l* IP waist β* chromaticité : ξ = l* / β*  Support du masque en Tungstène compliqué  Quadrupoles dans le champ du solénoïde détecteur

6 6 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Augmenter l* Un design avec l* > 3 m présente des avantages Avantages du point de vue de l’acquisition :  Plus grande acceptance aux angles arrières  l* = 5m  Le Doublet Final est sorti du calorimètre   moins de bruit dans le détecteur  Le masque de Tungstène est plus léger et son support plus simple Avantages du point de vue de la machine :  l* = 5m  Le Doublet Final est hors du champ du solénoïde détecteur Conséquences :  Nouvelle optique pour la Focalisation Finale  Vérification de l’extraction du rayonnement synchrotron émis dans le Doublet Final (i.e. système de collimation)  Extraction du faisceau après interaction

7 7 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction de la chromaticité du NLC Sextupoles de correction de ξ dans le DF Sextupoles de compensation des aberrations géométriques en amont Correction proposée par Pantaleo Raimondi et Andrei Seryi D x ≠ 0 dans le DF, D x = 0,D’ x ≠ 0 au point d’interaction Paire Sextupoles :

8 8 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Section de correction chromatique Contraintes :  Longueur totale de l’ordre de 600 m  Préserver un espace libre de 250 m avant le point d’interaction Deux approches :  Correction de  x et  y « à la NLC » :   Deux paires de sextupoles entrelacées  Sextupole additionnel (+ octupoles, décapoles)  Correction  x « à la TDR » + correction  y « à la NLC » :   Les paires de sextupoles ne sont pas entrelacées

9 9 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction type NLC Long = 600 m, 5 sextupoles 2 paires entrelacées {SD1,SD2}, {SF1,SF3} Fonctions optiquesGrossissement d’émittance Luminosité  x = 5.6 10 -14 < 10 -11 m.rad à  E /E = 0.4 %, L/L 0 = 0.86

10 10 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction hybride Fonctions optiquesGrossissement d’émittance Luminosité Long = 662 m, 4 sextupoles 2 paires non-entrelacées {SD1,SD2}, {SF1,SF2}  x = 2.0 10 -13 < 10 -11 m.rad à  E /E = 0.4 %, L/L 0 = 0.70

11 11 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Espace de phase aux points d’émission Pour chaque énergie, les images des fentes sont transportées aux positions d’émission dans le Doublet Final. Leurs points d’intersections déterminent le volume de l’espace de phase final, et sont pris comme origines des rayons. L’enveloppe du rayonnement synchrotron émis est défini par les rayons issus de tous les sommets du volume 4D, pour toutes les énergies (discrètes). 6 collimateurs,  Ψ x,y =  /4

12 12 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Transport au 1 er ordre FFADA BETA Au 1er ordre, les ouvertures des collimateurs sont en accord avec les prédictions analytique « on- momentum » Acceptance : ±0.6 % (« NLC ») ±0.9 % (Hybride) -1.25 % <  < +1.25 %

13 13 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Transport à tous les ordres en moment -1.25 % <  < +1.25 % Optique « à la NLC » Optique Hybride Un transport à tous les ordres en moment génère des distorsions de la trajectoire centrale et de la focalisation. Les fentes en énergie doivent être fermées pour conserver une bonne extraction du rayonnement synchrotron.

14 14 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Conclusions Une nouvelle optique de la ligne de Focalisation Finale de TESLA avec l* = 5 m est possible, tout en respectant la contrainte de longueur du TDR, ~ 600 m. Deux solutions sont explorées, qui utilisent le schéma de correction de la chromaticité du NLC. Comparée au TDR, la luminosité obtenue est équivalente ou meilleure. L’étude de la collimation des particules « off-momentum » montre que l’ouverture des collimateurs en énergie doit être ~ 2 fois plus petites. Enfin, plusieurs optimisations sont encore nécessaires. Type l* (m)L/L 0 @ 0.4 %  x (m.rad) H/H TDR Long (m) TDR30.736.6 10 -14 1630 Hybride50.702.0 10 -13 0.57662 NLC50.865.6 10 -14 0.56600

15 15 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 La ligne de transport du faisceau du TDR

16 16 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction chromatique du TDR Longueur de 689 m, 250 m sans élément entre IP et Dump Deux paires de sextupoles non-entrelacées, ΔΨ x = ΔΨ y =  entre les sextupoles de chaque paires.

17 17 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction type NLC : fonctions optiques @ IP  ’ x = 10 mrad Paramètres ajustables :  x,  y à l’entrée du Doublet Final  x au sextupole SF2

18 18 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction type NLC : Luminosité

19 19 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction type NLC : grossissement d’émittance

20 20 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction hybride : fonctions optiques @ IP  ’ x = 2.6 mrad

21 21 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction hybride : Luminosité

22 22 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Correction hybride : grossissement d’émittance

23 23 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Section de collimation du TDR Avance de phase,  Ψ x et  Ψ y, est de  /4 entre les collimateurs

24 24 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Nouvelle section de collimation Section de collimation du TDR avec des modifications : Changement de signe du 1 er « bump » en dispersion Deux collimateurs en énergie (ΔΨ x = 2  entre les 2 collimateurs)

25 25 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Transport au 1 er ordre FFADA BETA Au 1er ordre, les ouvertures des collimateurs sont en accord avec les prédictions analytique « on- momentum » Fentes betatron : g x = 1.8 mm g y = 0.7 mm Fentes en énergies : g x = 1.8 mm (« NLC ») g x = 1.2 mm (Hybride) Acceptance : ±0.6 % (« NLC ») ±0.9 % (Hybride) -1.25 % <  < +1.25 %

26 26 DAPNIA SACM J.Payet / SFP Les Journées Accélérateurs Porquerolles5-7 Octobre 2003 Ouvertures des collimateurs Fentes betatron : g x = 1.8 & 1.3 mm g y = 0.7 mm Fentes en énergie : g x = 0.8 mm Optique « à la NLC » Acceptance : -0.39 %, +0.52 % Fentes betatron : g x = 1.8 & 1.2 mm g y = 0.7 mm Fentes en énergie : g x = 0.9 & 0.7 mm Optique Hybride Acceptance : -0.42 %, +0.57 % -1.25 % <  < +1.25 %