Study of gams and related turbulent particle flux with hibp in the T-10 tokamak

The new findings in the behavior of geodesic acoustic modes (GAMs) and turbulent particle flux dynamics on the T-10 tokamak are presented. For the first time in T-10 the broadband oscillations ( 0.8, the dominated GAM peak with frequency ~ 14 kHz and noticeable peak of quasi-coherent oscillations in the frequency band 40…100 kHz were observed. The multichannel HIBP measurements were performed to measure poloidal electric field Epol and to retrieve the electrostatic turbulent radial particle flux driven by E×B drift. The preliminary experiment shows that in contrast to the power spectral density of plasma potentials, GAM peak was almost invisible in the Epol power spectrum and on the frequency resolved turbulent particle flux. These results are consistent with the general concept of GAM as a high-frequency branch of zonal flows, having symmetric poloidal structure of potential perturbation, which were supported by earlier observation of poloidal mode number m=0 in T-10.Представлены новые результаты исследований геодезических акустических мод (ГАМ) и турбулентного потока частиц на токамаке T-10. Впервые на Т-10 в разрядах с омическим и ЭЦР-нагревом (Bt = 1,6…2,4 Tл, Ipl = 0,15…0,3 MA, n‾e = (0.6…5)×10¹⁹ m⁻³) в горячей зоне плазмы с помощью зондирования пучком тяжёлых ионов (ЗПТИ) измерены широкополосные колебания электрического потенциала и плотности с частотами до 250 кГц. На периферии, r/a > 0,8, наблюдался преобладающий пик ГАМ с частотой ~ 14 кГц и заметный пик квазикогерентных колебаний с частотами 40…100 кГц. Многоканальные ЗПТИ измерения позволили оценить полоидальное электрическое поле Epol и найти радиальный электростатический турбулентный поток частиц, возбуждаемый E×B дрейфом. Предварительные эксперименты показали, что ГАМ пик виден на спектре колебаний потенциала, но практически не виден на спектре Epolи на частотно разрешённом потоке частиц. Эти результаты согласуются с общей теоретической концепцией, что ГАМ – это высокочастотная ветвь зональных потоков с симметричной полоидальной структурой возмущений потенциала, а также с прежними наблюдениями полоидального модового числа m = 0.Представлено нові результати досліджень геодезичних акустичних мод (ГАМ) і турбулентного потоку часток на токамаці T-10. Вперше на Т-10 в розрядах з омічним і ЕЦР-нагрівом (Bt = 1,6…2,4 Tл, Ipl = 0,15...0,3 MA, n‾e = (0.6…5)×10¹⁹ m⁻³) у гарячій зоні плазми за допомогою зондування пучком важких іонів (ЗПВІ) виміряні широкосмугові коливання електричного потенціалу та щільності з частотами до 250 кГц. На периферії, r/a > 0,8, спостерігався переважаючий пік ГАМ з частотою ~ 14 кГц і помітний пік квазікогерентних коливань з частотами 40…100 кГц. Багатоканальні ЗПВІ виміри дозволили оцінити полоїдальне електричне поле Epol і знайти радіальний електростатичний турбулентний потік часток, збуджуваний E×B дрейфом. Попередні експерименти показали, що ГАМ пік видно на спектрі коливань потенціалу, але практично не видно на спектрі Epol і на частотно дозволеному потоці часток. Ці результати узгоджуються із загальною теоретичною концепцією, що ГАМ - це високочастотна гілка зональних потоків з симетричною полоїдальною структурою обурень потенціалу, а також з колишніми спостереженнями полоїдального модового числа m = 0

Study of poloidal structure of geodesic acoustic modes in the T-10 tokamak with heavy ion beam probing

The poloidal structure of geodesic acoustic modes (GAMs) was studied on the T-10 tokamak by heavy ion beam probing with multichannel energy analyzer. GAMs were mainly pronounced on the plasma electric potential. The poloidal phase shift between the potential oscillations was determined by the two-point correlation technique. It was shown that GAM potential oscillations have the poloidal mode number m=0 in the core plasma. This experimental result agrees with theoretical predictions.На токамаке T-10 с помощью пучка тяжелых ионов исследована полоидальная структура геодезических акустических мод (ГАМ), которые явно видны на потенциале плазмы. Фазовый сдвиг между колебаниями потенциала определялся методом двухточечной корреляции с помощью многоканального энергетического анализатора. Показано, что ГАМ на потенциале имеют полоидальное модовое число m=0. Этот экспериментальный результат согласуется с теоретическими предсказаниями.На токамаці T-10 за допомогою пучка важких іонів досліджена полоїдальна структура геодезичних акустичних мод (ГАМ), що явно видно на потенціалі плазми. Фазове зміщення між коливаннями потенціалу визначається методом двохточечної кореляції за допомогою багатоканального енергетичного аналізатора. Показано, що ГАМ на потенціалі мають полоїдальное модове число m=0. Цей експериментальний результат узгоджується з теоретичними передбаченнями

Ultrabright single-photon emission from germanium-vacancy zero-phonon lines: deterministic emitter-waveguide interfacing at plasmonic hot spots

Striving for nanometer-sized solid-state single-photon sources, we investigate atom-like quantum emitters based on single germanium-vacancy (GeV) centers isolated in crystalline nanodiamonds (NDs). Cryogenic characterization indicated symmetry-protected and bright (>106 counts/s with off-resonance excitation) zero-phonon optical transitions with up to 6-fold enhancement in energy splitting of their ground states as compared to that found for GeV centers in bulk diamonds (i.e. up to 870 GHz in highly strained NDs vs. 150 GHz in bulk). Utilizing lithographic alignment techniques, we demonstrate an integrated nanophotonic platform for deterministic interfacing plasmonic waveguides with isolated GeV centers in NDs, which enables 10-fold enhancement of single-photon decay rates along with the emission direction control by judiciously designing and positioning a Bragg reflector. This approach allows one to realize the unidirectional emission from single-photon dipolar sources, thereby opening new perspectives for the realization of quantum optical integrated circuits

Electric field study with HIBP in OH and ECRH plasmas on the T-10 tokamak

The plasma potential φ and radial electric field Er were studied on T-10 in a wide range of ohmic and ECRH regimes. At densities ne> 10¹⁹ m⁻³, the potential has negative sign over the whole plasma cross section. At lower densities, the outer zone with positive φ and Er is formed. The absolute value of potential at mid-radius grows with density up to ne ≈ 3×10¹⁹ m⁻³ and then saturates. In regimes with ECR heating, |φ| decreases owing to the density pump-out and the electron temperature increase. Measurements of Er are compared with numerical simulations with several codes including nonambipolar fluxes due to the toroidal field ripple. The change of radially averaged ¬Er with density and temperature qualitatively agrees with neoclassical expectations.Потенциал плазмы φ и радиальное электрическое поле Er исследовались на токамаке T-10 в широком диапазоне омических и ЭЦР-режимов. При плотностях ne> 10¹⁹ м⁻³ потенциал имеет положительный знак во всем сечении плазмы. При меньших плотностях во внешней зоне потенциал и Er меняют знак. Абсолютное значение потенциала на середине радиуса растет с плотностью вплоть до ne ≈ 3×10¹⁹ м⁻³, а затем насыщается. В режимах с ЭЦР-нагревом абсолютная величина |φ| уменьшается за счет откачки плотности и роста электронной температуры. Измерения Er сравнивались с численными расчетами по нескольким кодам, учитывающим неамбиполярные потоки за счет гофрировки тороидального поля. Изменение среднего поля ¬Er с плотностью и температурой не противоречит неоклассическим ожиданиям.Потенціал плазми φ та радіальне електричне поле Er було досліджено на токамаці Т-10 у широкому діапазоні омічних та ЕЦР-режимів. При щiльностях ne> 10¹⁹ м⁻³ потенцiал має позитивний знак в усьому перетинi плазми. При менших щiльностях у зовнiшнiй зонi потенціал та Er змiнюють знак. Абсолютне значення потенцiалу на серединi радіуса росте зi щiльністью майже до ne ≈ 3×10¹⁹ м⁻³, а потiм насичується. У режимах з ЕЦР-нагрiвом абсолютна величина |φ|зменшується за рахунок відкачки щiльностi та росту електронноï температури. Вимiрювання Er порiвнювалися з числовими розрахунками за декiлькома кодами, які враховують неамбіполярнi потоки за рахунок гофрировки тороïдального поля. Зміна середнього поля ¬Er з щiльнiстю та температурою не протирiчить неокласичним сподiванням

A dual heavy ion beam probe diagnostic on the TJ-II stellarator

The aim of the report is to show the development of HIBP diagnostics on the TJ-II stellarator and, as a result, the expansion of the range of plasma parameters measurements. The first Heavy Ion Beam Probe (HIBP-1) diagnostic is being used on TJ-II stellarator since 2000. It has been shown significant progress in the measurements of plasma profiles and oscillations. The second HIBP-2 system was installed on TJ-II in 2012. Dual HIBP system, consisting of two identical HIBP-1 and HIBP-2 located ¼ torus apart, provides the measurement of the long-range correlations of plasma parameters in the full plasma column. Low noise high gain (10⁷ V/A) preamplifiers with 1 Hz bandwidth sampling is used. They allow to study broadband turbulence and quasi-coherent modes like geodesic acoustic modes, Alfven eigenmodes, suprathermal electron induced modes, etc. New capabilities of the dual HIBP diagnostic in plasma potential and density investigations were demonstrated on TJ-II stellarator in the measurements of the correlation between fluctuations in different poloidal and toroidal locations: on the same field line, on the same magnetic surface or on different magnetic surfaces at different points, separated toroidally and/or poloidally.На стелараторі TJ-II створена подвійна система зондування плазми пучком важких іонів (ЗППВІ). Система складається з двох ідентичних комплексів, розташованих на відстані ¼ тора. Перший діагностичний комплекс почав діяти в 2000 році. Другий комплекс був встановлений в 2012 році. Використання підсилювачів детекторних сигналів з низьким рівнем шуму (10⁷ В/A) з пропускною здатністю 1 МГц дозволяє вивчати широкосмугову турбулентність та квазікогерентні режими, такі як геодезичні акустичні моди; альфвенівські моди; супертермальні моди, які збурюються швидкими електронами, тощо. Нові можливості подвійної системи були продемонстровані при вимірюваннях далеких кореляцій між флуктуаціями в різних полоїдальних та тороїдальних місцях: на одній лінії магнітного поля, на одній або на різних магнітних поверхнях у різних точках, розташованих тороїдально та/або полоїдально.На стеллараторе TJ-II создана двойная система зондирования плазмы пучком тяжелых ионов (ЗППТИ). Система состоит из двух идентичных комплексов, расположенных на расстоянии ¼ тора. Первый диагностический комплекс начал действовать в 2000 году. Второй комплекс был установлен в 2012 году. Использование усилителей детекторных сигналов с низким уровнем шума (10⁷ В/A) и полосой пропускания 1 МГц позволяет изучать широкополосную урбулентность и квазикогерентные моды, такие как геодезические акустические моды; альфвеновские собственные моды; моды, индуцированные надтепловыми электронами и т.д. Новые возможности двойной системы были продемонстрированы при измерениях дальних корреляций между флуктуациями, измеренными в различных полоидальних и тороидальных положениях: на одной или на разных магнитных поверхностях, в различных точках, смещенных тороидально и/или полоидально

Heavy ion beam probing – a tool to study geodesic acoustic modes and alfven eigenmodes in the T-10 tokamak and TJ-II stellarator

Heavy ion beam probing (HIBP) is a unique diagnostic for core plasma potential. It operates in the T-10 tokamak and TJ-II flexible heliac. Multi-slits energy analyzers provide simultaneously the data on plasma potential φ (by beam extra energy), plasma density (by beam current) and Bpol (by beam toroidal shift) in 5 poloidally shifted sample volumes. Thus, the poloidal electric field and the electrostatic turbulent particle flux are derived. The fine focused (<1 cm) and intense (100 μA) beams provide the measurements in the wide density interval ne=(0.3...5)×10¹⁹ m⁻³, while the advanced control system for primary and secondary beams provides the measurements in the wide range of the plasma currents in T-10 and magnetic configurations in TJ-II, including Ohmic, ECR and NBI heated plasmas. Low-noise high-gain (10⁷ V/A) preamplifiers with 300 kHz bandwidth and 2 MHz sampling allow us to study quasi-coherent modes like Geodesic Acoustic Modes (GAMs) and Alfvén Eigenmodes (AEs). The spatial location, poloidal rotation velocity and mode numbers for GAMs and AEs were studied in the core plasmas.Зондирование пучком тяжёлых ионов (ЗПТИ) является уникальной диагностикой для исследования потенциала горячей плазмы, она работает на токамаке T-10 и стеллараторе TJ-II. Многощелевые анализаторы позволяют одновременно определять потенциал, плотность и полоидальное магнитное поле в пяти точках измерения в плазме, что позволяет найти полоидальное электрическое поле и турбулентный поток частиц. Хорошо сфокусированные (< 1 см) интенсивные (100 мкА) пучки позволяют вести измерения в широком интервале плотностей n‾e=(0.3...5)×10¹⁹ m⁻³, а система управления первичным и вторичным пучками обеспечивает измерения в пределах изменения параметров T-10 и TJ-II, включая режимы омического, электронно-циклотронного и инжекционного нагревов плазмы. Исследованы геодезические акустические моды и альфвеновские собственные моды частотой до 300 кГц.Зондування пучком важких іонів (ЗПВІ) є унікальна система діагностики для дослідження потенціалу в гарячій плазмі на токамаці Т-10 та стелараторі TJ-II. Аналізатори з багатою кількістю апертур дозволяють одночасно вимірювати потенціал, густину та полоїдальне магнітне поле у п’яти об’ємах плазми, що дозволяє знайти полоїдальне електричне поле та турбулентний потік часток. Гарно сфокусовані (< 1 см) інтенсивні (100 мкА) пучки дозволяють провести вимірювання в широкому інтервалі n‾e=(0.3...5)×10¹⁹ m⁻³ густини, а система керування первинним та вторинним пучками забезпечує вимірювання у межах діапазону зміни параметрів T-10 та TJ-II, які включають у себе режими омічного, електронно-циклотронного та інжекційного нагрівів плазми. Досліджено геодезичні акустичні моди і альфвенівські коливання особистої моди частотою до 300 кГц

Search for displaced vertices arising from decays of new heavy particles in 7 TeV pp collisions at ATLAS

We present the results of a search for new, heavy particles that decay at a significant distance from their production point into a final state containing charged hadrons in association with a high-momentum muon. The search is conducted in a pp-collision data sample with a center-of-mass energy of 7 TeV and an integrated luminosity of 33 pb^-1 collected in 2010 by the ATLAS detector operating at the Large Hadron Collider. Production of such particles is expected in various scenarios of physics beyond the standard model. We observe no signal and place limits on the production cross-section of supersymmetric particles in an R-parity-violating scenario as a function of the neutralino lifetime. Limits are presented for different squark and neutralino masses, enabling extension of the limits to a variety of other models.Comment: 8 pages plus author list (20 pages total), 8 figures, 1 table, final version to appear in Physics Letters

Measurement of the polarisation of W bosons produced with large transverse momentum in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS experiment

This paper describes an analysis of the angular distribution of W->enu and W->munu decays, using data from pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC in 2010, corresponding to an integrated luminosity of about 35 pb^-1. Using the decay lepton transverse momentum and the missing transverse energy, the W decay angular distribution projected onto the transverse plane is obtained and analysed in terms of helicity fractions f0, fL and fR over two ranges of W transverse momentum (ptw): 35 < ptw < 50 GeV and ptw > 50 GeV. Good agreement is found with theoretical predictions. For ptw > 50 GeV, the values of f0 and fL-fR, averaged over charge and lepton flavour, are measured to be : f0 = 0.127 +/- 0.030 +/- 0.108 and fL-fR = 0.252 +/- 0.017 +/- 0.030, where the first uncertainties are statistical, and the second include all systematic effects.Comment: 19 pages plus author list (34 pages total), 9 figures, 11 tables, revised author list, matches European Journal of Physics C versio

Observation of a new chi_b state in radiative transitions to Upsilon(1S) and Upsilon(2S) at ATLAS

The chi_b(nP) quarkonium states are produced in proton-proton collisions at the Large Hadron Collider (LHC) at sqrt(s) = 7 TeV and recorded by the ATLAS detector. Using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 4.4 fb^-1, these states are reconstructed through their radiative decays to Upsilon(1S,2S) with Upsilon->mu+mu-. In addition to the mass peaks corresponding to the decay modes chi_b(1P,2P)->Upsilon(1S)gamma, a new structure centered at a mass of 10.530+/-0.005 (stat.)+/-0.009 (syst.) GeV is also observed, in both the Upsilon(1S)gamma and Upsilon(2S)gamma decay modes. This is interpreted as the chi_b(3P) system.Comment: 5 pages plus author list (18 pages total), 2 figures, 1 table, corrected author list, matches final version in Physical Review Letter

Measurement of the inclusive isolated prompt photon cross-section in pp collisions at sqrt(s)= 7 TeV using 35 pb-1 of ATLAS data

A measurement of the differential cross-section for the inclusive production of isolated prompt photons in pp collisions at a center-of-mass energy sqrt(s) = 7 TeV is presented. The measurement covers the pseudorapidity ranges |eta|<1.37 and 1.52<=|eta|<2.37 in the transverse energy range 45<=E_T<400GeV. The results are based on an integrated luminosity of 35 pb-1, collected with the ATLAS detector at the LHC. The yields of the signal photons are measured using a data-driven technique, based on the observed distribution of the hadronic energy in a narrow cone around the photon candidate and the photon selection criteria. The results are compared with next-to-leading order perturbative QCD calculations and found to be in good agreement over four orders of magnitude in cross-section.Comment: 7 pages plus author list (18 pages total), 2 figures, 4 tables, final version published in Physics Letters