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今回の研究では、価数切り替えに伴う軌道変化が冷却に寄与する条件が解析的に整理され、周回ごとに位相空間分布(イオンの位置と運動方向の分布)が自律的に収縮する過程がCECとして定式化された。この冷却過程は、外部からの逐次的な観測や制御を介さず、ビーム自身の状態に応じて高速に進行する自律性が大きな特徴だ。
提案された原理の有効性を検証するため、CSR実機を想定した磁場配置やビーム光学条件を用いた計算機シミュレーションが行われた。二価数系および多価数系のモデルを構築し、荷電変換確率を含む条件下で、周回数に対する位相空間分布の変化を追跡。これにより、冷却挙動の定量的な評価が行われた。その結果、冷却効果が数マイクロ秒以内に現れることが示された。サブ秒から数秒を要する従来法と比較して、約1万分の1から10万分の1という時間スケールに相当する。