High energy particle colliders are probably the most sophisticated machines ever built. Colliding beams have to be kept stable for many hours, and beam parameters should be preserved for delivering maximal information to the physicists. Optimization of collider performance is a very important and challenging task, due to the complexity and required precision of experiments, as well as the high cost of the operating the accelerator complexes. We review several promising directions for improvements in high energy collider performance that have been initiated and reported in scientific publications recently, namely: extraction by means of a crystal of the beam halo from high energy colliders for use in auxiliary experiments; compensation of mutual space charge effects of collider beams on one another; intelligent beam damping schemes and application of these to feedback systems; beam parameter diagnostics by use of low energy beam probes. To facilitate these developments an efficient software model of the collider was developed and applied to study details of the performance of the collider. A computer code for tracking charged particles in the collider environment was built, and some of its applications considered. All of these studies show promise of improving collider parameters and performance. Improvement of collider operations would extend the physics reach of existing and future colliding beam accelerators, and enhance the accessibility to scarce collider facilities for experimental groups.

Коллайдеры частиц высоких энергий являются, по-видимому, одними из наиболее сложных технических устройств. Ускоренные пучки частиц должны сохраняться в ускорителе в течение многих часов, причем их параметры должны оставаться стабильными, чтобы обеспечить получение максимума информации в экспериментальных исследованиях. Оптимизация работы коллайдеров является важной и очень непростой задачей из-за большой сложности и требуемой высокой точности экспериментов, а также высокой стоимости работы ускорительных комплексов. Дается обзор нескольких перспективных направлений в усовершенствовании работы коллайдеров, которые недавно были инициированы нами и опубликованы в научных журналах и сообщениях, а именно: вывод гало пучка из коллайдеров частиц высоких энергий с помощью изогнутых кристаллов для организации дополнительных экспериментов на фиксированных мишенях; компенсация влияния пространственного заряда встречных пучков на их стабильность; новые схемы гашения колебаний пучка и их применения в системах обратной связи; неразрушающая диагностика параметров циркулирующих пучков с помощью пучков частиц низких энергий. Для детального исследования этих предложений нами была разработана эффективная компьютерная модель коллайдеров, созданы компьютерные программы для расчета траекторий заряженных частиц в кристалле, а также в поле пространственного заряда, электрических и магнитных полях в условиях, характерных для коллайдеров частиц высоких энергий. Результаты исследований дают основания надеяться на возможность значительного улучшения работы коллайдеров. Это позволит расширить область физических исследований, достижимых на сталкивающихся пучках существующих и сооружаемых ускорителей, и увеличит доступность этих ускорительных комплексов для большего числа исследовательских групп.