Simon van der Meer and his legacy to CERN and particle accelerators
Simon van der Meer是一位杰出的科学家，也是加速器领域真正的巨人。他对加速器科学的开创性贡献是必不可少的，直到今天，在我们寻求满足现代粒子物理学的要求。无论我们谈论的是欧洲核子研究中心和费米实验室的长基线中微子物理学或反质子-质子物理学，还是大型强子对撞机的质子-质子物理学，他的技术和发明都是现代成功的重要组成部分。Simon van der Meer和Carlo Rubbia是1984年第一批获得诺贝尔物理学奖的CERN科学家。他不太为人所知的贡献涵盖了加速器科学的一系列主题，从磁铁设计到电源设计，束流测量，慢束流提取，复杂的程序和控制。
2012-12-18 physics.acc-ph physics.hist-ph
Remembering the Tevatron: The Machine(s)
25年来，Tevatron质子-反质子对撞机是世界上能量最高的对撞机。本次演讲将追溯Tevatron的起源，在创建质子和反质子的高亮度碰撞中克服的挑战，推动性能超过最初性能目标400倍的技术成就，以及Tevatron为更先进的对撞机铺平道路的遗产。
2011-09-13 hep-ex physics.acc-ph physics.hist-ph
Synchrotron radiation based beam diagnostics at the Fermilab Tevatron
同步辐射作为电子加速器的束流诊断已经使用了很多年。它通常与质子加速器无关，因为辐射强度太弱，无法进行实际检测。然而，如果利用源自弯曲磁体的边缘附近或来自短磁体的辐射，则快速变化的磁场用于增强比截止波长更短的波长，对于诸如费米实验室的Tevatron之类的最近的高能质子加速器，截止波长往往是可见光。本文讨论了两种设备的Tevatron的实现。横向束流剖面监测器分别对来自质子束和反质子束的同步辐射成像，并提供每个束流的剖面数据。第二个监视器测量中止间隙中的低水平束流强度，这对加速器的超导磁体和高能物理实验的硅探测器都构成了危险。比较的测量从轮廓监测器的测量飞线轮廓系统的应用程序的配置文件和中止间隙强度测量的Tevatron束流动力学建模的一些例子。
2011-09-15 physics.acc-ph physics.ins-det
Sir John Adams: his legacy to the world of particle accelerators
约翰·亚当斯因在欧洲核子研究中心早期设计和建造质子同步加速器（PS）而获得了无与伦比的声誉。1968年，在英国领导一个聚变实验室几年后，他回到日内瓦，主持超级质子同步加速器（SPS）项目的审批，然后指导其建设。到1984年他英年早逝的时候，他已经在欧洲核子研究中心建造了两个旗舰质子加速器，在他担任总干事的第二个任期内，他为质子-反质子对撞机奠定了基础，导致了中间矢量玻色子的发现。一个没有任何正式学历的人是如何做到这一点的？他的领导力背后的魔力是什么？这位与他共事多年的演讲者将讨论这些问题，并推测约翰·亚当斯爵士可能会如何看待今天的欧洲核子研究中心。
2011-02-23 physics.acc-ph physics.hist-ph
Coherent effects in crystal collimation
我们目前的理论，在晶体准直实验中观察到的相干效应，是在很好的定量协议与RHIC和Tevatron数据。我们表明，弯曲晶体中的相干散射强烈放大光束扩散，与非晶材料相比，有效辐射长度缩短了几个数量级。这种相干散射可以取代加速器准直系统中传统的无定形散射。我们预测，晶体准直的负粒子可以作为强的积极的，不像沟道效应。这为负粒子在加速器中的有效晶体操纵开辟了一条原则性途径。它可以用Tevatron上的反质子晶体准直来证明。我们预测即将到来的Tevatron实验，质子和反质子的强烈影响。
2006-11-26 physics.acc-ph
Tevatron Collider Status and Prospects
费米实验室的Tevatron质子-反质子对撞机继续作为世界上能量最高的粒子加速器运行，提供质心能量为1.96 TeV的亮度。我们回顾最近的性能和运行2剩余部分的计划。
2009-10-19 hep-ex physics.acc-ph
Electron Multi-Beams (Electron Grids, Electron Lattices and Electron Grates): New Elements for Accelerators
自20世纪90年代首次提出以来，电子透镜方法已被成功地发展并应用于Tevatron和RHIC等高能粒子对撞机。在这里，我们提出了一套新的电子多束元件（电子网格，电子晶格，电子栅等），采用许多光束在各种空间配置，可能随时间变化的电流。我们提出的主要原则的操作和生成这样的系统，并简要讨论了一组可能的应用在加速器。
2018-01-26 physics.acc-ph
Accelerator Preparations for Muon Physics Experiments at Fermilab
目前正在考虑利用现有的费米实验室设施为两个μ子实验-μ子到电子转换实验（μ 2 e）和新g-2实验-提供束流。在Tevatron对撞机运行II完成后，正在计划进行这些实验，利用今天用于反质子积累的束线和储存环，而不需要进行大量的重新配置。正在调查的操作方案和预期的加速器改进或重新配置将被提出。
2009-10-19 physics.acc-ph
Redis-Based Streaming Architecture for Accelerator Beam Instrumentation DAQ Systems
Fermilab（费米实验室）
针对费米实验室加速器束流仪器DAQ系统，本文提出基于Redis的流架构，以Redis适配器（RA）为核心解耦层，替换旧VME数字化仪，实现高吞吐低延迟，兼顾旧系统兼容与未来扩展。
2025-11-18 physics.acc-ph
Overview of Beam-Beam Effects in the Tevatron
在近四分之一个世纪的时间里，Tevatron质子-反质子对撞机是世界高能物理计划的核心，从1985年12月开始运行，直到2011年被LHC取代。Tevatron的初始设计光度为1030 cm-2 s-1;然而，经过二十年的升级，加速器已经能够为两个高光度实验提供430倍的光度，费米实验室的对撞机探测器（CDF）和D 0。在实现高亮度记录的过程中，许多与碰撞光束的电磁相互作用有关的问题已经得到解决。下面我们将简要介绍Tevatron中的束-束效应。
2014-10-13 physics.acc-ph
Dual fast-cycling superconducting synchrotron at Fermilab and a possible path to the future of high energy particle physics
我们简要概述了短期和长期的物理动机，在费米实验室的Tevatron隧道中建造一个双，快循环超导同步加速器（DSFMR -双超铁主环）。我们讨论了使用该加速器作为高强度双中微子束源的长基线中微子振荡搜索实验，也作为一个快速，双预注入加速器的VLHC（甚大强子对撞机）。
2010-05-06 physics.acc-ph
Overview of the Tevatron Collider Complex: Goals, Operations and Performance
二十多年来，Tevatron质子-反质子对撞机是世界高能物理计划的核心。对撞机可以说是有史以来最复杂的研究仪器之一，达到操作阶段，并被广泛认可的许多物理发现和许多技术突破。在这篇文章中，我们概述了导致Tevatron对撞机的建设的历史背景，在Tevatron的操作历史上的性能目标的演变应用的策略，并简要描述链中的每个加速器的操作和实现的性能。
2011-07-13 hep-ex physics.acc-ph
Beam extraction studies at 900 GeV using a channeling crystal
在费米实验室Tevatron的900 GeV研究中首次观察到亮度驱动的沟道提取。这个实验，费米实验室E853，证明了有用的TeV级的光束可以从超导加速器在高光度对撞机操作过程中提取，而不会过度影响在对撞机探测器的背景。发现多转萃取显著提高了该过程的效率。光束提取效率约为25%。时间相关效应的研究发现，匝间结构主要由加速器束流动力学。使用加速器飞线系统的预散射器的研究表明，光纤可以产生显著的提取通量，与预期一致。基于这些结果，从Tevatron对撞机上构造5-10 MHz的寄生质子束是可行的。
1999-09-29 physics.acc-ph
Studies of Nanotube Channeling for Efficient Beam Scraping at Accelerators
虽然粒子束转向（特别是“刮”）在加速器弯曲通道晶体是一个成熟的技术广泛测试在IHEP Protvino和其他主要的高能实验室，一个有趣的问题是如何可以提高通道能力通过应用现代纳米技术。纳米管沟道效应的理论研究是近年来发展起来的。在这项工作中，我们评估了真正的加速器系统的纳米管沟道的潜在好处。我们报告模拟研究的纳米结构材料（碳单壁碳纳米管和多壁碳纳米管）测试可能作为一个主要的刮刀的强子对撞机准直系统。纳米结构材料的优点作为一个潜在的选择，在高能加速器，如大型强子对撞机或Tevatron的主要刮刀进行了讨论相比，晶格和非晶材料。我们评估与此应用相关的物理过程，并揭示纳米技术的要求。
2005-02-25 physics.acc-ph
Measurements of beam halo diffusion and population density in the Tevatron and in the Large Hadron Collider
晕动力学影响全球加速器的性能：束流寿命，发射度增长，动态孔径和准直效率。光晕监测和控制对于高功率机器的运行也至关重要。例如，在LHC的高亮度升级中，储存在束尾中的能量可能达到几兆焦耳。快速损耗会导致超导磁体失超、磁体损坏甚至准直器变形。需要测量束晕并以可控的速率去除它。在Tevatron和LHC中，通过观察在不同的实验条件下小的向内或向外的准直器步骤之后的损失的时间演变，用准直器扫描测量晕粒子数密度和扩散率：用单束和碰撞，并且在Tevatron的情况下，用空心电子透镜作用于聚束的子集。大型强子对撞机恢复运行后，计划将测量的扩散率与已知的横向阻尼器激励强度进行比较。本文还简要讨论了非破坏性晕粒子数密度测量的新建议。
2014-11-17 physics.acc-ph
Assessing Risk in Costing High-energy Accelerators: from Existing Projects to the Future Linear Collider
高能加速器是由公共资金资助的大型项目，多年来开发，并通过先进技术和土木工程和基础设施等更传统领域的主要工业合同建造，它们通常构成一次性市场。因此，评估其费用以及与评估有关的风险和不确定性是项目编制的一个重要部分，也是供资机构的一项合理要求。基于欧洲核子研究中心（CERN）、LEP和LHC的大型圆形对撞机，以及费米实验室的主注入器、Tevatron对撞机实验和加速器升级以及NOvA实验的经验，通过ILC和CLIC两种技术途径，讨论了成本差异的来源，并推导出适用于未来直线对撞机的成本风险评估方法。我们还处理因法规、程序和实践的区域差异而造成的成本风险评估差异。
2012-07-20 physics.acc-ph
Application Of Large Language Models For The Extraction Of Information From Particle Accelerator Technical Documentation
Google DeepMind（谷歌DeepMind）；Paul Scherrer Institut（保罗·谢尔研究所）
针对粒子加速器遗留技术文档多、人员退休致知识流失的问题，研究将大语言模型适配至该领域用于信息提取，验证了其在知识提取等方面的有效性，分析了局限性并提出改进策略，为机构知识留存提供支持。
2025-09-02 cs.AI cs.IR physics.acc-ph
Diffusion model for the time evolution of particle loss rates in collimator scans: a method for measuring stochastic transverse beam dynamics in circular accelerators
本文提出了一个由准直器位置变化引起的损耗率随时间演化的扩散模型。它建立在Seidel（1994）的模型及其假设基础上：（1）在台阶范围内的恒定扩散速率和（2）线性晕尾。这些假设允许一个获得解析表达式的扩散方程的解决方案和相应的损失率与时间。本模型解决了以前模型的一些局限性，并以以下方式对其进行了扩展：（a）预测步骤之前，期间和之后的损失;（b）解释之前和之后的不同稳态速率;（c）模型参数（扩散系数，尾部种群，检测器校准和背景速率）的确定更加稳健和精确。这些计算是测量横向束扩散率作为粒子振幅的函数与准直器扫描的基础。Tevatron中的这些测量结果将在单独的报告中提供。
2011-09-14 physics.acc-ph
Beam-beam simulation code BBSIM for particle accelerators
本文描述了一个用于模拟高能环形对撞机中碰撞强子束相互作用的高效、完全并行化的六维跟踪模型和减轻其影响的模拟方案。该模型使用弱-强近似计算头上的相互作用时，测试光束具有较低的强度比其他光束，查找表的有效计算的远程光束束力，和自洽泊松求解器时，两个光束具有可比的强度。在并行环境中的模型的性能测试。用该程序计算了费米实验室Tevatron中的束流发射度和束流损失，并与测量结果进行了比较。我们还提出了两个方案的研究结果，提出了补偿束-束相互作用：a）在布鲁克海文的相对论重离子对撞机（RHIC）和大型强子对撞机（LHC）在欧洲核子研究中心与载流导线的远程相互作用的补偿，b）使用低能电子束，以补偿在RHIC的正面相互作用。
2011-04-11 physics.acc-ph
Machine Protection and Interlock Systems for Circular Machines - Example for LHC
本文介绍了圆形粒子加速器的束流意外损失防护。费米实验室的TEVATRON和欧洲核子研究中心的超级质子同步加速器（SPS）等加速器的光束中储存的能量已经在不受控制的光束损失的情况下造成了严重的损害。随着欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC），储存在粒子束中的能量已经达到了比以前的加速器高出两个数量级的数值，并对储存在粒子束中的能量的危害构成了新的威胁。一次损坏加速器关键部件的事故可能会中断多年的运行。必须对设备进行束流事故防护。设计机器保护系统需要对加速器物理和操作有很好的理解，以预测可能导致损坏的可能故障。机器保护包括射束和设备监控、安全停止射束操作的系统（例如，将射束抽向专用射束收集块或在低能量时停止射束）以及在这些系统之间提供粘合剂的联锁系统。本讲座将概述加速器保护系统的设计，并介绍各种保护系统。的原则说明与LHC的例子。
2016-08-10 physics.acc-ph
The upgraded data acquisition system for beam loss monitoring at the Fermilab Tevatron and Main Injector
一个基于VME的数据采集系统的束流损失监测器已经开发出来，并在Tevatron和主注入加速器在费米实验室复杂的使用。当Tevatron在对撞机模式下运行时，对增强射束损失保护的需求是新设计的主要驱动力。在实施本系统之前，束流损失监测系统在对撞机操作期间被禁用，并且Tevatron磁体的保护依赖于失超保护系统。新的束流损失监测系统允许在对撞机的全部操作条件下设置适当的中止逻辑和阈值。该系统还在射束中止事件之前记录射束损失数据的历史以用于中止后分析。2006年秋季安装了主喷射器系统，2007年夏季安装了Tevatron系统。这两个系统都在2008年夏天全面运行。在本文中，我们报告的整体系统设计，提供了一个描述其正常运行，并显示了一些例子，其使用的主注入器和Tevatron。
2011-11-30 physics.acc-ph physics.ins-det
Conceptual design of hollow electron lenses for beam halo control in the Large Hadron Collider
空心电子束准直是一种控制强流强子束晕的技术。它基于由强轴向磁场引导的电子束（可能是脉冲的或强度调制的），该磁场在环的短部分中与循环束重叠。这个概念在费米实验室的Tevatron对撞机上进行了实验测试，使用了一个安装在Tevatron电子透镜中的空心电子枪。在美国LHC加速器研究计划（LARP）和欧洲FP7 HiLumi LHC设计研究中，我们提出了将这种技术应用于CERN大型强子对撞机的概念设计。一个原型空心电子枪的大型强子对撞机建造和测试。空心电子束准直器的预期性能是基于Tevatron实验和数值跟踪模拟。晕去除率和增强晕扩散率估计作为一个函数的光束和晶格参数。检查质子束芯寿命和发射度增长率，以确保抑制不希望的影响。硬件规格基于Tevatron设备和LHC机器中的初步工程集成研究。还概述了所需的资源和可能的时间轴，并简要讨论了替代性的光晕去除方案和电子透镜的其他可能用途，以提高LHC的性能。
2015-02-09 physics.acc-ph
Beyond Like-for-Like: A User-centered Approach to Modernizing Legacy Applications
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
本文提出了一种以用户为中心的方法，通过利用现有遗留应用程序的特性，来优化现代化的用户体验，而非简单复制。
2025-11-26 cs.SE physics.acc-ph
Highly efficient crystal deflector for channeling extraction of a proton beam from accelerators
报道了一种新型质子束晶体偏转器的设计和性能。使用硅晶体从Protvino的U-70加速器中引导和提取70 GeV的质子，效率为85%，如在约2 s持续时间的溢出中针对约2 mm长的晶体定向的约1 e12质子束所测量的。实验数据与理论预测的蒙特卡罗结果沟道。该技术允许制造沿光束方向的非常短的偏转器（2 mm）。因此，循环粒子与晶体的多次相遇是可能的，每次相遇的多次散射和核相互作用的概率很小。因此，实现了从加速器中提取粒子的效率的急剧增加。我们展示了晶体偏转器的特性及其背后的技术。这一成果对于设计更有效地使用U-70加速器具有重要意义，并为在其他机器（如Tevatron，RHIC，AGS，SNS，COSY和LHC）中实施晶体辅助慢提取和准直提供了关键支持。
2003-06-16 physics.acc-ph physics.ins-det
Fermilab Antiproton Source, Recycler Ring, and Main Injector
费米实验室反质子生产综合体在2011年结束运行时，包括一个精密的靶系统、三个8-GeV储存环（即聚束器、累积器和回收器）、25个独立的多GHz随机冷却系统、世界上唯一的相对论电子冷却系统和一个无人能及的技术专家团队。费米实验室的加速器综合体支持一个广泛的物理计划，包括Tevatron Collider Run II，使用8 GeV和120 GeV质子束的中微子实验，以及测试束设施和其他使用120 GeV初级质子束的固定目标实验。本文简要介绍了费米实验室加速器在对撞机运行II（2011年）结束时的运行情况。
2014-08-04 hep-ex physics.acc-ph
Simulation of a radiobiology facility for the Centre for the Clinical Application of Particles
正在研究粒子临床应用中心的放射生物学应用激光混合加速器设施，需要模拟新的加速器部件（如伽柏透镜捕获系统）、模拟探测器和模拟离子束与细胞的相互作用。LhARA的第一阶段将为体外研究提供高达15 MeV的质子。LhARA的第二阶段将使用固定场加速器来增加粒子的能量，以允许使用质子进行体内研究和使用较重离子进行体外研究。BDSIM是一个基于Geant 4的加速器模拟工具，已被用来进行粒子跟踪模拟，以验证由BeamOptics完成的束流光学设计，这些显示出良好的一致性。设计参数的定义基于EPOCH模拟的激光源和一系列的单能输入光束产生的BDSIM。跟踪结果表明，大角度扩展的输入光束（0.2 rad）可以传输几乎100%的传输，同时保持在终端站的发散度非常低（<0.1 mrad）。LhARA的遗产将是展示可以推动质子和光离子治疗（即耦合到Gabor透镜捕获和固定场加速器的激光源）的技术，以及能够提供全面实验数据集的系统，可用于增强质子和光离子治疗的临床应用。
2019-07-23 physics.acc-ph physics.med-ph
Ionization Profile Monitors for the IOTA Storage Ring at Fermilab
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Northern Illinois University（北伊利诺伊大学）
本文介绍了费米实验室IOTA储存环中一对新型电离剖面监测器的设计，采用离子收集、双微通道板和校准泄漏增压，以在2.5 MeV质子束下实现非破坏性剖面测量。
2026-09-15 physics.acc-ph
The Practical Pomeron for High Energy Proton Collimation
本文提出了一个描述从ISR到Tevatron能量的质子散射数据的模型，该模型可用于LHC和FCC等高能加速器的准直。准直器去除束晕粒子，使它们不会撞击机器的脆弱区域，例如超导磁体和实验区域。在模拟准直器钳口的效果时，关键是对小动量转移~ $t$下的质子散射进行建模，因为这些质子在丢失之前可以在环的几圈中存活下来。在高能量下，这些软过程很好地描述了Pomeron交换模型。我们研究了弹性和单衍射解离截面在很宽的能量范围内的行为，并表明，该模型可以用来作为一个全球性的描述各种各样的高能量弹性和衍射数据目前可用。特别是它的模型低质量衍射解离，在那里有丰富的共振结构，从而预测的差分和综合截面的运动学范围内适当的LHC.We纳入该模型的物理光束跟踪代码MERLIN和使用它来模拟所产生的损失地图的光束晕丢失在准直器中的LHC。
2016-04-25 hep-ph physics.acc-ph
