Simulation and optimisation of CLIC’s recombination complex

Abstract

Nesta dissertação apresentamos as primeiras simulações de recombinação com o software Placet2 do complexo de recombinação do feixe de aceleração (DBRC) do colisor linear compacto (CLIC). Começamos por apresentar uma revisão do projeto CLIC e do papel e design do DBRC neste projeto. Continuamos discutindo alguns princípios básicos de dinâmica de feixes e a forma como programas de seguimento como o Placet2 os implementam. De seguida, apresentamos os possíveis problemas de design levantadas pelas nossas simulações e a estratégia que propomos para os superar. A principal descoberta é uma correlação parabolica da posição logitudinal com o momento (T566), que ameaça a eficiência das estruturas de extração de potência. Através de otimização iterativa do design, esta aberração foi eliminada no circuito de atraso e no anel de combinação 1. Também descobrimos que a emitância horizontal do feixe se encontra significativamente acima do orçamento (150 μm) e tentámos ir de encontro a este, reduzindo-a para 157 μm. Para obter este valor de emitância, foi necessário atualizar o esquema de injeção do anel de combinação 2. No plano vertical, que tem o mesmo orçamento de emitância, esta foi mantida a 127 μm

In this thesis we present the first Placet2 recombination simulations of the drive beam recombination complex (DBRC) design for the compact linear collider (CLIC). We start by presenting a review of the CLIC project and the DBRC’s role and design within it. We then discuss some of the core principles of beam dynamics and how tracking codes like Placet2 implement them. We follow that by presenting the design issues raised by our simulations and our proposed strategy to address them, key among which is a previously unknown parabolic dependency of the longitudinal position to the momentum (T566), which threatens the efficiency of the power extraction structures. Through iterative optimisation of the design, we eliminated this aberration both in the delay loop and in combiner ring 1. We also found the beam’s horizontal emittance to be significantly over the design budget (150 μm) and attempted to meet that budget, reaching 157 μm. In order to obtain this emittance value, an update to the combiner ring 2’s injection scheme was necessary. On the vertical plane, which has the same emittance budget, it was kept at 127 μm.