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AbstractAbstract
[en] The AGS provides a polarized proton beam to RHIC. The beam is accelerated in the AGS from Gγ = 4.5 to Gγ = 45.5 and the polarization transmission is critical to the RHIC spin program. In the recent years, various systems were implemented to improve the AGS polarization transmission. These upgrades include the double partial snakes configuration and the tune jumps system. However, 100% polarization transmission through the AGS acceleration cycle is not yet reached. The current efficiency of the polarization transmission is estimated to be around 85% in typical running conditions. Understanding the sources of depolarization in the AGS is critical to improve the AGS polarized proton performances. The complexity of beam and spin dynamics, which is in part due to the specialized Siberian snake magnets, drove a strong interest for original methods of simulations. For that, the Zgoubi code, capable of direct particle and spin tracking through field maps, was here used to model the AGS. A model of the AGS using the Zgoubi code was developed and interfaced with the current system through a simple command: the AgsFromSnapRampCmd. Interfacing with the machine control system allows for fast modelization using actual machine parameters. Those developments allowed the model to realistically reproduce the optics of the AGS along the acceleration ramp. Additional developments on the Zgoubi code, as well as on post-processing and pre-processing tools, granted long term multiturn beam tracking capabilities: the tracking of realistic beams along the complete AGS acceleration cycle. Beam multiturn tracking simulations in the AGS, using realistic beam and machine parameters, provided a unique insight into the mechanisms behind the evolution of the beam emittance and polarization during the acceleration cycle. Post-processing softwares were developed to allow the representation of the relevant quantities from the Zgoubi simulations data. The Zgoubi simulations proved particularly useful to better understand the polarization losses through horizontal intrinsic spin resonances The Zgoubi model as well as the tools developed were also used for some direct applications. For instance, some beam experiment simulations allowed an accurate estimation of the expected polarization gains from machine changes. In particular, the simulations that involved the tune jumps system provided an accurate estimation of polarization gains and the optimum settings that would improve the performance of the AGS. (author)
[fr]
L'AGS fournit un faisceau de proton polarise a RHIC. Le faisceau est accelere dans l'AGS de Gγ = 4.5 a Gγ = 45.5 et la transmission de la polarisation est critique pour le programme de spin de RHIC. Au cours des dernieres annees, divers systemes ont ete mis en oeuvre pour ameliorer la transmission de la polarisation dans l'AGS. Ces ameliorations consistent essentiellement en l'introduction de la configuration dite des deux serpents Siberien partiels et du systeme de saut de nombre d'onde. Cependant, la transmission de la polarisation n'atteint pas encore 100 % durant le cycle d'acceleration de l'AGS. L'efficacite actelle de la transmission de la polarisation est estimee a environ 85 % dans les conditions de fonctionnement typiques. Comprendre les sources de depolarisation dans l'AGS est essentiel pour ameliorer les performances en protons polarises de la machine. La dynamique complexe de faisceau et de spin, notamment en presence des aimants speciaux appele serpent Siberiens, justifient le fort interet pour des methodes de simulation originales. Le code Zgoubi, capable de resoudre l'equation du mouvement et de l'evolution du spin directement a partir d'une carte de champs, est utilise pour modeliser l'AGS. Un modele de l'AGS utilisant le code Zgoubi a pour cette raison ete developpe et mis en interface avec le systeme actuel par une simple commande: l'AgsFromSnapRampCmd. L'interface avec le systeme de controle de la machine permet la modelisation rapide en utilisant les parametres reels de la machine. Ces developpements ont permis de reproduire fidelement l'optique de l'AGS le long du cycle d'acceleration. Des developpements supplementaires sur le code Zgoubi, ainsi que sur des outils de post-traitement et de pre-traitement, ont fourni au code la possibilite de suivre les faisceaux sur de nombreux tours, ce qui s'avere etre fondamental pour une representation realiste du cycle d'acceleration complet de la machine. Des simulations de faisceaux sur de nombreux tours dans l'AGS, en utilisant des conditions realistes de faisceau et de machine, ont fourni une unique vision des mecanismes sous-jacents de l'evolution de l'emittance et de la polarisation du faisceau au cours du cycle d'acceleration. Des programmes de post-traitement ont ete developpes pour permettre la representation des quantites pertinentes des donnees simulees par Zgoubi. Les simulations se sont averees particulierement utiles pour mieux comprendre les pertes de polarisation a travers les resonances horizontales intrinseques de spin. Le modele Zgoubi ainsi que les outils developpes ont egalement ete utilises pour certaines applications directes. Par exemple, les simulations d'experiences de faisceau ont permis l'estimation precise des gains de polarisation attendus en fonction des changements apportes. En particulier, des simulations d'experiences impliquant le systeme de saut des nombres d'onde ont fournis des estimations precises de la polarisation gagne et permis le choix des conditions optimales de la machine. (auteur)Original Title
Modelisation de la dynamique de spin dans l'AGS basee sur une methode de resolution pas-a-pas du mouvement
Primary Subject
Source
8 Apr 2014; 201 p; 86 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These Docteur de l'Universite de Grenoble, Specialite: Physique Subatomique et Astroparticules
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
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