我们正在设计, 发展中, 建筑, 以及测试各种加速器应用的新型SRF结构:线性加速器, 对撞机, 还有光源. 这些结构覆盖了很宽的频率范围, 粒子速度, 物质(电子), 质子, 离子), 并可用于粒子束的加速或偏转. 这一领域的研究是完全多学科的，并利用了应用数学, 计算机科学, 经典力学和电磁学, 机电工程.
我们的追求结合了原子碰撞和气体放电物理方面的专业知识，以推进等离子体科学方法，旨在解决当代加速器和基于加速器的光源的进展所产生的一些问题. 我们正在开发等离子体加工和光束生产技术, 这一切都是为了发明和推进新型紧凑型光源. 目前, 我们正在开发反映加速器腔的几何形状和加工目标的通用实验和模型. 在另一组实验中, 我们也在实际操作条件下研究带电粒子从污染壁面的固体/真空界面的输运. 我们正在努力解决二次电子发射对多因子和场发射现象的影响.
如果没有高保真的计算机模拟，加速器物理领域的进步是不可想象的. 一个由物理系的多学科研究人员组成的团队, 计算机科学, 应用数学, 工程和其他——设计, 开发和部署旨在模拟现有和未来粒子加速器的高性能计算机模拟. 当不同的计算平台提供不同程度的大规模并行性时, 我们的目标是通过匹配算法与底层计算机架构来实现最佳性能. CAS目前正在使用或正在开发的此类高性能计算工具的示例如下:
- 基于遗传算法的多维非线性优化代码. 我们将这些代码应用于与加速器性能和设计相关的各种问题, 例如射频注入器和腔体的优化, 粒子对撞机的亮度, 动态孔径, 动量验收, 色差校正等.
- 模拟粒子对撞机长期动态的计算机代码——包括光束效应, 动态孔径, 动量验收, 运行稳定性等效果.
- 光源和存储环中相干同步辐射模拟的计算机代码.
我们的计算机工作得到了杰斐逊实验室和ODU的CPU/GPU集群的支持.
加速器科学与技术的突出问题之一与基础物理和材料科学有关，这些问题限制了超导谐振腔的性能. 目前的铌腔可以产生非常高的电磁场，接近迈斯纳态的理论击穿极限，从而使表面电阻降低, 质量因子和射频击穿场是由非平衡超导性的复杂相互作用决定的, 杂质和材料缺陷. 在强电磁场的极端条件下超导的物理学, 材料改性对SRF性能影响的极限尚不清楚. SRF小组一直在理论和实验上研究超导体在加速器应用中的射频特性, 特别是在强射频场下超导体的非线性表面电阻和击穿. 我们在很宽的频率范围内测量传统超导体和新型超导体的射频特性, 温度, 以了解超导特性和材料缺陷的相互作用，并优化SRF空腔. 我们也在探索通过材料改性来改善超导腔性能的新方法, 杂质管理和使用新型超导材料的纳米级多层纳米结构将推动下一代粒子加速器的SRF性能超越Nb的固有极限.
当相对论性电子与高场激光束相互作用时, 康普顿散射产生强烈和高度准直的电磁辐射. 散射光子能量的相对论上移可用于从紧凑源产生有用的光子束. 我们正在利用我们的超导射频和光束传输专业知识，为紧凑型逆康普顿散射光源开发世界一流的集成设计. 我们的设计工作包括康普顿电子加速器的各个方面, 包括一个超导光注入器, 超导辐条腔加速直线加速器, 以及六维束压缩.
我们正在设计, 发展中, 建筑, 以及测试各种加速器应用的新型SRF结构:线性加速器, 对撞机, 还有光源. 这些结构覆盖了很宽的频率范围, 粒子速度, 物质(电子), 质子, 离子), 并可用于粒子束的加速或偏转. 这一领域的研究是完全多学科的，并利用了应用数学, 计算机科学, 经典力学和电磁学, 机电工程.
我们的追求结合了原子碰撞和气体放电物理方面的专业知识，以推进等离子体科学方法，旨在解决当代加速器和基于加速器的光源的进展所产生的一些问题. 我们正在开发等离子体加工和光束生产技术, 这一切都是为了发明和推进新型紧凑型光源. 目前, 我们正在开发反映加速器腔的几何形状和加工目标的通用实验和模型. 在另一组实验中, 我们也在实际操作条件下研究带电粒子从污染壁面的固体/真空界面的输运. 我们正在努力解决二次电子发射对多因子和场发射现象的影响.
如果没有高保真的计算机模拟，加速器物理领域的进步是不可想象的. 一个由物理系的多学科研究人员组成的团队, 计算机科学, 应用数学, 工程和其他——设计, 开发和部署旨在模拟现有和未来粒子加速器的高性能计算机模拟. 当不同的计算平台提供不同程度的大规模并行性时, 我们的目标是通过匹配算法与底层计算机架构来实现最佳性能. CAS目前正在使用或正在开发的此类高性能计算工具的示例如下:
- 基于遗传算法的多维非线性优化代码. 我们将这些代码应用于与加速器性能和设计相关的各种问题, 例如射频注入器和腔体的优化, 粒子对撞机的亮度, 动态孔径, 动量验收, 色差校正等.
- 模拟粒子对撞机长期动态的计算机代码——包括光束效应, 动态孔径, 动量验收, 运行稳定性等效果.
- 光源和存储环中相干同步辐射模拟的计算机代码.
我们的计算机工作得到了杰斐逊实验室和ODU的CPU/GPU集群的支持.
加速器科学与技术的突出问题之一与基础物理和材料科学有关，这些问题限制了超导谐振腔的性能. 目前的铌腔可以产生非常高的电磁场，接近迈斯纳态的理论击穿极限，从而使表面电阻降低, 质量因子和射频击穿场是由非平衡超导性的复杂相互作用决定的, 杂质和材料缺陷. 在强电磁场的极端条件下超导的物理学, 材料改性对SRF性能影响的极限尚不清楚. SRF小组一直在理论和实验上研究超导体在加速器应用中的射频特性, 特别是在强射频场下超导体的非线性表面电阻和击穿. 我们在很宽的频率范围内测量传统超导体和新型超导体的射频特性, 温度, 以了解超导特性和材料缺陷的相互作用，并优化SRF空腔. 我们也在探索通过材料改性来改善超导腔性能的新方法, 杂质管理和使用新型超导材料的纳米级多层纳米结构将推动下一代粒子加速器的SRF性能超越Nb的固有极限.
当相对论性电子与高场激光束相互作用时, 康普顿散射产生强烈和高度准直的电磁辐射. 散射光子能量的相对论上移可用于从紧凑源产生有用的光子束. 我们正在利用我们的超导射频和光束传输专业知识，为紧凑型逆康普顿散射光源开发世界一流的集成设计. 我们的设计工作包括康普顿电子加速器的各个方面, 包括一个超导光注入器, 超导辐条腔加速直线加速器, 以及六维束压缩.