八极聚焦相对论自磁强计电动存储环“Bottle”

一种拟议的用于测量带电基本粒子（如质子）的电偶极矩(EDM)的方法，是测量由径向电场 $E_r$ 引起的自旋进动，该场作用于在全电动存储环中循环的冻结自旋极化质子的EDM上。限制此类测量的主要系统误差来源于无意且未知的平均径向磁场 $B_r$ 作用于质子（大得多的）磁偶极矩(MDM)所引起的伪自旋进动。除采取极端磁屏蔽措施外，抵御该系统性误差的最佳保护是将存储环自身用作“自磁强计”；产生系统性EDM误差的精确磁场平均值 $\langle B_r\rangle$ 通过轨道位置控制以极高精度归零。通过使用八极而非四极聚焦，对于小振幅垂直类betatron运动恢复力可极小，而在大振幅时又足够强以捕获所有粒子。这极大增强了磁强计灵敏度。任何平均径向磁场误差 $\langle\Delta B_r\rangle$ 都会导致CW与CCW束流间的垂直轨道偏移。自磁强计测量此偏移，从而使其得以消除。对于此处提出的仅八极环，磁场控制精度为 $\langle\Delta B_r\rangle\approx \pm 3\times10^{-16}\,$Tesla。该值足够小，可将质子EDM测量中的系统误差降低到能够测量偏离标准模型预言的切实小偏差的范围。尽管新颖，此处给出的针对相对论性bottle（磁、电或两者兼具）的理论分析是初等的，且其行为预计完全令人满意。