基于FFA单元的缪子积累环光学研究

产生强流、高能、低发射度的缪子束对于可能的缪子对撞机具有重要意义。意大利国家核物理研究所(INFN)的低发射度缪子加速器(LEMMA)团队正在研究由高能正电子束（能量为缪子能量的两倍）轰击固定薄靶产生22.5 GeV低发射度缪子束。LEMMA方案提出通过多个（$10^2$至$10^3$）正电子束团进行缪子积累，以增加单一缪子束团的粒子数，该束团利用两个小型积累环（每种缪子各一个）在靶处循环。三束粒子（22.5 GeV的$\mu^+$和$\mu^-$，以及能量为缪子两倍的正电子$e^+$）在每次正电子束团相互作用时在靶处共享相同的相空间，在保持的束流发射度内产生新的缪子。我们研究了利用固定场交变梯度(FFA)弧将缪子循环通过靶的积累环的要求与光学设计。结果表明，我们实现了一个紧凑的230 m长积累环，具有两个相互作用点、$\pm5$ %的能量接受度、靶处低特威斯 beta 函数$\beta^*_\mu=20$ cm，以及20 cm的漂移空间2$L^*$足以容纳多种材料选项下1 %的辐射长度$X_0$。这些光学参数使用类似于为FCC或CLIC等新对撞机所设想的磁体获得，并可通过新磁体设计进一步扩展。当前的缪子积累结果将作为束流组合研究的输入。