下一代粒子加速器中超导射频理论面临的挑战与机遇

我们建议开展一项计划，利用强电磁场下非平衡超导的现代理论确立 srf 腔的理论性能极限。这些理论将用于计算 srf 腔的主要优值参数：品质因数 Q 及其对场幅值、温度和频率的依赖性，从而使我们理解 srf 腔性能可较当前最先进水平提升多少。鉴于品质因数由在差异极大的长度尺度上运作的多种机制决定，我们将处理相互关联的问题：非线性表面电阻、腔中俘获涡旋的射频损耗、材料缺陷与表面形貌的影响，以及通过表面纳米结构化、杂质调控与多层膜提升 srf 性能的机遇。我们提出以下理论 srf 研究方向以达成提升下一代粒子加速器性能的目标：1. 确立强射频场下非平衡超导体中的 Q 极限、非线性表面电阻机制与剩余电阻。2. 确立 srf 击穿场极限、动态过热场及其对频率、温度与杂质浓度的依赖性。3. 由强射频迈斯纳电流驱动的 srf 腔中俘获涡旋的损耗及超快涡旋的极端动力学。4. 通过腔表面纳米结构化、多层膜与杂质调控优化 srf 性能。