利用射频电场抑制μ子g-2储存环实验中的相干betatron振荡

本工作表明，通过施加射频(RF)电场，可以降低两种系统误差——相干betatron振荡(CBO)与μ子损失，从而最终提高μ子$g-2$实验的灵敏度。当极化μ子集合绕弱聚焦储存环运动时，其自旋发生进动；当它们通过弱相互作用衰变，$\mu^+ \rightarrow e^+ \nu_e \bar{\nu_\mu}$，衰变正电子由电磁量能器探测。除正电子时间谱中预期的指数衰变外，弱衰变不对称性导致在所选能量范围内正电子数目以自旋频率与回旋频率之差频率$\omega_\text{a}$发生调制。该频率正比于磁反常$a_\mu =(g-2)/2$，其中$g$为μ子的g因子，略大于2。探测器接受度依赖于μ子衰变的径向位置，因此注入储存环后μ子束团的CBO以频率$\omega_\text{CBO}$调制所测得的μ子信号。此外，束流边缘的μ子种群在衰变前撞击真空室壁，也会影响信号。因此，抑制CBO与非期望的μ子损失可提高$a_\mu$测量灵敏度。采用射频电场的数值与实验研究使CBO降低一个数量级以上，且μ子损失与常规方法相当。