Report of the Snowmass 2021 e$^+$e$^-$-Collider Forum
Snowmass 2021 e $^+$ e $^-$ -Collider论坛讨论的摘要，提交给Snowmass 2021社区研究的白皮书，能源前沿（EF）小组和加速器前沿（AF）综合工作组（ITF）的意见书。
2022-09-07 hep-ex
Snowmass'21 Accelerator Frontier Report
在2020 - 2022年，在Snowmass加速器前沿（AF）的相应专题工作组以及与其他前沿的许多联合会议，Snowmass范围内的会议，一系列学术讨论会式的Agoras，跨前沿论坛上进行了广泛的讨论和审议μ子和电子-正电子对撞机以及对撞机实施工作组（ITF）。这些活动的成果在本加速器前沿报告中进行了总结。
2022-11-17 hep-ex physics.acc-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier: Modeling, statistics, simulations, and computing needs for direct dark matter detection
本文总结了未来十年直接暗物质探测实验的建模、统计、模拟和计算需求。
2022-12-27 hep-ex physics.comp-ph physics.data-an
The NMSSM at the Cosmic Frontier for Snowmass 2013
我们研究在宇宙前沿的后希格斯发现世界的NMSSM。对于与测量结果一致的DM遗迹丰度，我们发现中性伴子既可以是单伴子占优势，也可以是双伴子占优势。Wino和higgsino DM通常产生较低的丰度，但提供了在IceCube检测的机会。对于这两种情况下，未来SI直接检测实验涵盖了大部分的模型，包括几乎所有的比诺和higgsino的情况。
2013-07-02 hep-ex hep-ph
Snowmass 2013 Computing Frontier: Networking
计算已经成为所有粒子物理实验和理论粒子物理学许多领域的主要组成部分。HEP实验和理论的进展将需要更多的计算，软件开发，存储和网络，不同的项目以不同的方式扩展未来的能力。然而，在HEP中的不同区域之间存在许多共同需求，因此建议更多的社区规划以提高效率。仔细和持续审查我们研究的主题，即，用户的需求和能力的当前和未来的技术，是需要的。
2013-11-11 hep-ex
Snowmass Energy Frontier Simulations
本文描述了未来强子对撞机的斯诺马斯能量前沿研究中使用的模拟框架。概述了{ \sc Madgraph}5的事件生成以及{ \sc Pythia}6的部分子簇射和强子化，然后详细描述了{ \sc Delphes}3的堆积和探测器模拟。事件生成的详细信息包含在本文引用的一篇配套论文中。选择输入参数化以反映未来ATLAS和CMS实验预期的最佳对象性能;这被称为“组合雪团探测器”。我们在质心能量$\sqrt{s}=$ 14、33和100 TeV下进行$pp$相互作用的模拟，并增加了0、50和140个$pp$堆积相互作用。多TeV的$pp$碰撞的对象性能进行了研究，首次使用大堆积的相互作用。
2013-09-01 hep-ex
Snowmass Cosmic Frontier Report
本报告总结了宇宙前沿物理学的现状，以及作为2021年雪团过程一部分的宇宙前沿广阔而令人兴奋的未来前景。
2022-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Snowmass 2013 Computing Frontier: Intensity Frontier
强度边界（IF）是美国的主要焦点-基于粒子物理学的程序它涵盖了一个大的物理学光谱，包括夸克味物理学，带电轻子过程，中微子，重子数违反，新的轻弱耦合粒子，核子，原子核和原子。有许多实验，数据输出和吞吐量的规模范围，以及实验者数量的范围。这一领域的实验、项目和理论都需要苛刻的计算能力和技术。中频实验对仿真、理论与建模、束线与实验设计、触发与数据采集、在线监测、事件重构与处理、物理分析等都有重要的计算需求。我们已经进行了定性调查的当前和近期的未来实验在IF了解这一领域的计算需求和预期的演变。本报告详细介绍了2013年斯诺马斯社区夏季研究背景下IF的预期计算要求。
2013-10-25 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Snowmass Theory Frontier: Effective Field Theory
本文综述了有效场论的发展、应用和理解的最新进展，并指出了未来研究的方向。本报告作为TF 02 "有效场论"专题小组总结编写，作为Snowmass 2021进程的一部分。
2022-10-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Future of US Particle Physics -- The Snowmass 2021 Energy Frontier Report
作为2021年斯诺马斯进程的一部分，该报告总结了能源前沿对撞机物理学的现状，为能源前沿确定的广阔而令人兴奋的未来前景，未来实验的挑战和需求，并指出了高优先级的研究领域。
2023-01-04 hep-ex hep-lat hep-ph
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 2: Intensity Frontier
这些报告介绍了2013年美国物理学会粒子与场分部社区夏季研究（“Snowmass 2013”）关于美国粒子物理学未来计划的结果。第2章，强度前沿，讨论了高强度光束和罕见过程的研究计划。这个领域包括中微子、质子衰变、带电轻子和夸克弱相互作用、原子和核基本对称性探测的实验，以及寻找新的、轻的、弱相互作用的粒子。
2014-01-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A Snowmass Whitepaper: Dark Matter Production at Intensity-Frontier Experiments
暗物质粒子可以在强度前沿实验中观察到，未来十年的机会将探索由热DM模型，暗扇区范式和数据异常激发的重要参数空间。本白皮书描述了此类搜索的动机、检测策略、前景和挑战，以及RF6内部和整个HEP的协同作用和互补性。
2022-09-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 Computational Frontier CompF03 Topical Group Report: Machine Learning
机器学习（ML）与高能物理（HEP）的快速发展为我们的社区带来了机遇和挑战。除了将标准的机器学习工具应用于HEP问题之外，这两个领域的一代人才正在开发真正新的和潜在的革命性方法。迫切需要支持推动这些发展的跨学科社区的需求，包括资助这两个领域交叉的专门研究，投资于大学的高性能计算并制定分配政策以支持这项工作，开发社区工具和标准，并为被高能物理机器学习的智力活力所吸引的年轻研究人员提供教育和职业道路。
2022-09-15 cs.AI hep-ex hep-lat
Probing TeV Left-Right Seesaw at Energy and Intensity Frontiers: a Snowmass White Paper
我们讨论了在TeV尺度的左右跷跷板模型中探索能量和强度边界处中微子质量起源的方法，其中小中微子质量通过I型跷跷板机制产生。我们认为通用的（“香草”）版本的这样的模型，以及一个版本，导致“大”的轻重中微子混合，同时保持中微子质量小，在一个自然的方式。我们指出了这类模型在大型强子对撞机上的具体可观测的意义，以及在寻找轻子味违反过程，如$μ\to eγ$和$μ\to 3e$，也在寻找轻子数违反无中微子双β衰变。
2013-09-24 hep-ex hep-ph
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 4: Cosmic Frontier
这些报告介绍了2013年美国物理学会粒子与场分部（“斯诺马斯2013”）关于美国粒子物理学未来计划的社区夏季研究的结果。第4章，关于宇宙前沿，讨论了与宇宙学和早期宇宙相关的研究计划。这一领域包括对暗物质的研究及其粒子性质的探索，对暗能量和暴胀的研究，以及对基本对称性的宇宙探测。
2014-01-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 3: Energy Frontier
这些报告介绍了2013年APS粒子和场部社区夏季研究（“Snowmass 2013”）的结果，该研究涉及美国粒子物理学的未来计划。这一领域包括希格斯玻色子、电弱相互作用和强相互作用以及顶夸克的实验。它还包括直接寻找新粒子和高能相互作用。
2014-01-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 Computational Frontier CompF4 Topical Group Report: Storage and Processing Resource Access
计算在高能物理的所有领域都起着重要的作用。Snowmass 2021 CompF4专题组的范围是设施研发，我们认为“设施”是数据中心内的计算硬件和软件基础设施以及数据中心之间的网络，无论谁拥有它们，以及使用它们的政策是什么。换句话说，它包括商业云，联邦政府资助的所有科学的高性能计算（HPC）系统，以及明确资助给定实验或理论计划的系统。这份专题小组报告总结了基于Snowmass 2021社区研究组织的讨论，为未来高能物理研究提供存储，处理，网络和相关软件服务基础设施的结果和建议。
2022-09-29 cs.DC hep-ex hep-lat
Snowmass 2021 Underground Facilities & Infrastructure Frontier Report
自Snowmass 2013以来的十年中，高能物理研究在地下设施中取得了非凡的进展。T医生Kajita和A.B.麦克唐纳因发现中微子振荡而获得2015年诺贝尔物理学奖，这表明中微子具有质量。美国已经开始发展世界级的LBNF/DUNE科学计划，以研究中微子的性质。第二代暗物质计划在未来5年内将推进到全面的数据收集，暗物质新倡议计划已经开始，美国暗物质社区正在寻找大规模暗物质直接探测搜索的第三代计划。桑福德地下研究设施已成为美国地下设施和基础设施投资的焦点。回顾了自2013年Snowmass过程以来的状态以及2014年P5建议计划的结果。然后根据Snowmass 2021过程的活动和讨论对这些进行评估，得出展望未来十年在地下设施中进行高能物理研究的结论。
2022-11-24 hep-ex physics.ins-det
Top Couplings: pre-Snowmass Energy Frontier 2013 Overview
本文对上耦合测量方法进行了综述，并对未来的测量方法进行了展望。顶夸克与W玻色子的耦合可以通过观察顶夸克的衰变或单个顶夸克的产生来检验。随着LHC和高亮度LHC的高统计顶级物理学的出现，玻色子（光子，Z和希格斯）与顶夸克相关联的过程变得容易理解。顶夸克与这些粒子耦合的第一个证据将来自于产生率。
2013-09-08 hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 Cross Frontier Report: Dark Matter Complementarity (Extended Version)
本文概述了Snowmass 2021各前沿合作制定的暗物质发现路线图，强调利用技术互补性的强有力实验组合是解决暗物质问题的关键。
2024-07-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 Accelerator Frontier White Paper: Near Term Applications driven by Advanced Accelerator Concepts
虽然先进加速器社区的长期愿景旨在应对未来对撞机技术的挑战，但社区必须利用这一机会，通过其近期应用产生巨大的社会影响。反过来，启用强大的应用程序可以加强底层加速器基础设施的质量、控制和可靠性。白皮书将总结高级加速器社区提出的近期应用想法，评估其潜在影响，讨论概念的科学和技术准备情况，并提供实施的时间轴。
2022-03-17 hep-ex physics.acc-ph
Report of the Topical Group on Cosmic Frontier 5 Dark Energy and Cosmic Acceleration: Cosmic Dawn and Before for Snowmass 2021
本报告总结了Snowmass 2021 CF 5工作组关于暗能量和宇宙加速的设想研究活动：宇宙黎明及之前。科学目标是研究膨胀，并通过精确测量早期宇宙的残余辐射来寻找新的物理学。本十年（2025- 2035年）设想的研究活动是建造和运营主要设施，并开发关键的使能能力。这十年的主要设施是CMB-S4项目，一个新的第五阶段光谱测量设施，以及现有的引力波观测站。使能能力包括调整和投资于理论、计算和模型构建，并投资于未来十年（2035+）早期宇宙研究所需的新技术。
2022-09-17 astro-ph.CO hep-ex
Snowmass Cosmic Frontiers 6 (CF6) Working Group Summary --The Bright Side of the Cosmic Frontier: Cosmic Probes of Fundamental Physics
CF 6工作组在Snowmass 2013上的报告。讨论的主题包括超高能宇宙射线、中微子、伽马射线、重子生成和探索时空基本性质的实验。
2013-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Summary Report of the Topical Group on Physics Education, Community Engagement Frontier (CEF4/CommF4) Snowmass 2021
粒子物理领域的发展和进步的一个重要伙伴是各级物理教育的强大计划，可以吸引整个人口统计范围的入门级学生，并为他们提供在科学，技术，工程和数学（STEM）和其他领域取得成功所需的教育，培训和技能。本报告总结了几个调查小组的工作，这些小组审查和评估了K-12、本科、研究生和博士后领域物理教育的当前机会，包括国家和国际联系。根据这些评估，提出了旨在以战略方式进行教育创新的建议，以加强研究界与教师之间、学术界与私营部门之间的联系，并通过国内和国际联系。
2022-09-21 hep-ex physics.ed-ph
SNOWMASS Neutrino Frontier NF10 Topical Group Report: Neutrino Detectors
我们在这里讨论未来的中微子探测器的物理目标范围从eV到EeV尺度。重点是未来使能此类探测器的技术，而不是现有的探测器或正在建造的探测器。该报告包括中微子物理学各领域的方法：液态惰性和其他低温探测器，包括LAr和LN 3 TPCs;光子探测器，包括能够实现混合切伦科夫/闪烁探测器的技术;低阈值探测器，使用各种技术探测物理学，如相干中微子-核散射或宇宙背景中微子探测;超高能探测器，包括光学和无线电探测器，以及用于大型强子对撞机前沿物理设施的跟踪探测器
2022-11-17 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Snowmass2021 Cosmic Frontier CF6 White Paper: Multi-Experiment Probes for Dark Energy -- Transients
这份受邀的Snowmass 2021白皮书强调了天文瞬变联合分析在推进HEP科学方面的力量，并介绍了可以实现当前和即将到来的项目所带来的机会的研究活动。感兴趣的瞬变包括引力波事件、中微子事件、强透镜类星体和超新星，特别是Ia型超新星。这些瞬变可以作为宇宙中宇宙学距离的探测器，也可以作为极强引力、高能物理学的宇宙实验室。联合分析是指需要多个实验或设施进行重要协调的工作，因此包括多信使天文学和光学瞬态发现以及分布式后续计划。
2022-10-04 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Snowmass 2021 Underground Facilities for the Cosmic Frontier Topical Report
直接使用敏感的地下探测器探测暗物质是解决什么是暗物质问题的最有希望的方法之一。下一代地下实验将从两个方向寻找暗物质。一种是使用更大的目标质量探测器进一步探测WIMP参数空间中更小的截面，另一种是探测更低质量的暗物质，这需要具有极低阈值的新技术。一旦探测到暗物质，就需要进行方向灵敏度实验以及曝光时间更长、目标质量更大的实验，以获得与时间相关的特征，如年度调制，以验证其宇宙起源并进一步研究其性质。这份报告涵盖了下一代暗物质搜索实验所需的地下设施，包括惰性液体、低温测辐射热计和其他技术。
2022-12-01 hep-ex physics.ins-det
Report of the Instrumentation Frontier Working Group for Snowmass 2021
探测器仪器是科学发现的核心。尖端技术使美国粒子物理学在全球发挥领导作用。本报告总结了高能物理（HEP）仪器的现状，未来实验的挑战和需求，并指出了高优先级的研究领域。Snowmass Instrumentation Frontier研究未来在对撞机物理学、中微子物理学、稀有和精密物理学以及宇宙前沿实验所需的探测器技术和研发。它被分成或多或少的对角线区域，其中一些区域有一些重叠。我们列出了五个高层次的关键信息，旨在确保美国探测器仪器社区的健康和竞争力，从而确保整个粒子物理学领域。
2022-11-03 hep-ex physics.ins-det
Snowmass Neutrino Frontier Report
本报告总结了中微子物理学的现状，以及作为2021年雪团过程一部分的中微子前沿所确定的广阔而令人兴奋的未来前景。
2022-12-09 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: High Density Galaxy Clustering in the Regime of Cosmic Acceleration
通过理论和模拟，对成像和光谱样本的联合研究为全面测试红移z<1.5的宇宙学模型提供了可能。在这些红移的光谱星系样本可以增加超过计划的暗能量光谱仪器（DESI）计划至少一个数量级，从而为这些联合研究提供更多的约束力。在2020年代后半期及以后对这些星系的光谱观测将利用这一领域的理论和模拟工作。反过来，这些高密度观测将允许增强对暗能量的测试，超越标准模型的物理学，以及中微子质量将大大超过目前可能的。在这里，我们提出了一个协调的程序的模拟，理论建模，和未来的光谱学，使精确的宇宙学研究在加速时代的暗能量的影响是最明显的。
2022-03-14 astro-ph.CO hep-ex
Snowmass 2021 Cosmic Frontier White Paper: Cosmology with Millimeter-Wave Line Intensity Mapping
使用大尺度结构的基础物理学和宇宙学的下一代测试需要对宇宙的大体积进行测量，包括目前调查无法达到的高红移。谱线强度测绘是一种新兴的技术，它可以探测原子和分子谱线的综合发射，而不需要分辨源，可以有效地绘制出大范围红移范围内的宇宙结构。在毫米波的观测探测远红外线发射线，如CO/[CII]，并利用CMB实验开发的观测和分析技术。这些测量可以提供前所未有的精确度的限制，在膨胀，中微子质量，轻相对论性物种，暗能量和修改的引力，和暗物质，以及许多其他科学目标的物理。在本白皮书中，我们预测了未来地基毫米波强度测绘实验的灵敏度要求，以实现变革宇宙学约束。我们概述了一个阶段性的实验计划，以稳步提高灵敏度，并描述了必要的投资，在开发检测器技术和分析技术。
2022-03-14 astro-ph.CO hep-ex
Snowmass Neutrino Frontier: Neutrino Interaction Cross Sections (NF06) Topical Group Report
深入了解中微子在各种能量范围内的截面对整个中微子物理计划的成功执行至关重要。为了提取中微子的性质，长基线实验需要精确测定中微子在探测器内的截面。由于能谱中所需的中微子截面很少被直接测量，我们强调需要理论输入和间接测量，如电子散射，这将补充直接测量。在这份报告中，我们简要地总结了我们的知识的中微子截面的现状，并阐明实验的需求，正在进行的和计划的，在能源范围从CEvNS和超新星中微子能量的沙丘和大气中微子能量。
2022-10-26 hep-ex hep-ph nucl-ex
Snowmass 2021 Underground Facilities and Infrastructure Overview Topical Report
地下前沿（UF）负责评估良好屏蔽的地下空间进行科学研究的预期需求和可用空间。边疆试图了解现有的空间，空间将成为在未来十年内可用，并创造更多的空间来容纳这些努力的潜力。为此，用友创建了一个调查，这是发送到现有的地下实验室。这种评估是必要的用友制定一个大胆的计划，以促进和授权广泛的地下研究，最大限度地节省成本和协同研究的机会，并推进未来二十年需要地下空间的HEP研究计划。
2022-12-14 hep-ex physics.ins-det
Snowmass Computational Frontier: Topical Group Report on Experimental Algorithm Parallelization
预计未来实验的数据量和复杂性将大幅增加，这将需要大量投资来准备实验算法。这些算法包括物理对象重建、定标和观测数据处理。此外，不断变化的计算架构格局将主要由异构资源组成，这将继续对算法迁移构成重大挑战。需要开发可在各前沿领域共享的便携式工具（例如，在不同平台上执行代码），并提供各种机会，如论坛或跨实验工作组，以便在实验和前沿之间分享经验和教训。与此同时，单个实验还需要投入相当多的资源来开发针对其需求的独特算法（例如，专用于实验的设施），并确保其特定算法将能够有效地利用外部异构计算设施。通用软件工具是一种具有成本效益的解决方案，提供了即用型软件解决方案以及研发工作平台。这些对于小型实验尤其重要，因为这些实验通常没有专用资源来应对不断发展的计算技术所带来的挑战。劳动力开发是跨边界和实验的一个关键问题，需要额外的支持，为在实验算法开发领域工作的研究人员提供职业机会。最后，超越高能物理的跨学科合作是应对未来挑战的关键因素，需要为此类合作提供更多支持。本报告针对未来10 - 15年的实验，观察和实验算法开发。
2022-09-15 hep-ex
Snowmass 2021 Dark Matter Complementarity Report
暗物质的基本性质是Snowmass 2021过程的中心主题，延伸到所有前沿。在过去的十年中，探测器技术、分析技术和理论建模的进步使新一代的实验和搜索成为可能，同时扩大了我们可以追求的候选人类型。在接下来的十年里，有很大的潜力可以改变我们对暗物质的理解。在下文中，我们概述了一个在前沿之间合作开发的发现路线图。一个强大的实验组合，深入研究，广泛搜索，并利用技术之间的互补性是解决这个复杂问题的关键，需要专业知识，结果和规划的所有前沿的斯诺马斯2021年的过程。
2022-11-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Snowmass Instrumentation Frontier IF02 Topical Group Report: Photon Detectors
光子探测器专题小组已经确定了两个领域，在未来十年内重点研发可能会对高能物理实验产生重大影响。这里所描述的这些领域的特点是迫切的科学需求和最近的技术进步的融合。关键信息：IF 02 -1具有从红外到紫外单光子计数能力的探测器的开发在过去十年中一直是一个非常活跃的领域。我们现在需要进行研发，通过制造更大的阵列，提高它们的能量分辨率，定时，暗计数率并扩展它们的波长覆盖范围来在HEP实验中实现这些。IF 02 -2新的光子探测器的发展正在考虑计划未来的中微子实验超越目前的技术。概念演示已经完成，我们现在需要从概念阶段转向工作探测器。光的产生、检测和操纵的科学发展非常快，主要来自我们领域之外。HEP社区将受益于致力于在粒子物理实验中实施这些先进光子技术的资源。
2022-08-27 hep-ex physics.ins-det
TF07 Snowmass Report: Theory of Collider Phenomena
长期以来，理论研究在解释高能粒子对撞机的数据和激励新的加速器推进能源和精度前沿方面发挥着至关重要的作用。对撞机现象学是理论模型和实验观测之间的重要接口，因为理论研究激发实验分析，而实验结果则使理论思想更加尖锐。这份报告来自Snowmass 2021理论前沿对撞机现象学专题组（TF07），通过揭示选定的令人兴奋的新方向，并在前沿理论进展与当前和未来的实验机会之间建立关键联系，展示了对撞机现象学家的活力，参与和动机。通过对对撞机现象学的投资，高能物理学界可以帮助确保理论进步转化为具体的工具，从而实现和加强当前和未来的实验，反过来，实验结果又可以促进更完整的理论理解，并激发新的问题和探索。
2022-10-19 hep-ex hep-ph
Intensity Frontier Instrumentation
本报告总结了2013年斯诺马斯社区夏季研究仪器前沿小组对强度前沿的研究结果。本报告旨在确定未来几十年在强度前沿支持粒子物理研究所需的仪器研发。
2013-09-26 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Methods and Results for Standard Model Event Generation at $\sqrt{s}$ = 14 TeV, 33 TeV and 100 TeV Proton Colliders (A Snowmass Whitepaper)
本文描述了用于模拟未来强子对撞机的常见Snowmass 2013能量前沿标准模型背景的新技术。许多能源前沿研究的目的是探索在各种高能对撞机的高光度数据集的范围。使用未加权事件生成策略不可能生成针对多个质心能量和堆积环境精确地模拟大的积分亮度的高统计样本-依赖于事件加权的方法是必要的。即使在效率上有了这些改进，也需要大量的计算资源。本文档描述了使用Madgraph 5生成部分子级过程的事件生成的具体方法，然后使用Pythia 6进行部分子淋浴和强子化，并使用Delphes 3进行堆积和检测器模拟。在$\sqrt(s)$ = 14、33和100 TeV的pp相互作用以及0、50和140个额外堆积相互作用的大多数标准模型过程是公开可用的。
2013-10-02 hep-ex hep-ph
Instrumentation for the Energy Frontier
仪器前沿是作为斯诺马斯2013年社区夏季研究的一部分而建立的，旨在研究未来十年支持粒子物理研究所需的仪器研发。本报告总结了仪器前沿能源前沿小组的研究结果。
2013-09-09 hep-ex physics.ins-det
Issues and R&D Required for the Intensity Frontier Accelerators
我们讨论了强度前沿加速器所需的主要问题和研发，因此为2013年APS/DPF社区夏季研究（Snowmass-2013）提供了投入。
2013-05-29 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Snowmass Computational Frontier: Topical Group Report on Quantum Computing
量子计算将在21 $^{st}$世纪早期的高能物理（HEP）科学计划中发挥关键作用，无论是作为我们在计算前沿的能力的重大扩展，还是与量子传感和量子网络的综合。这份报告概述了量子信息科学（QIS）和HEP是如何紧密交织在一起的，从强有力的合作中受益匪浅的努力。量子计算机并不代表HEP的弯路，相反，它们将成为我们发现工具包的一个组成部分。从模拟量子场论，到充分利用最敏感的传感器套件进行新粒子搜索，甚至是数据分析，如果局限于我们目前的计算模式，这些问题都将遇到限制瓶颈。为了更深入地了解这些机会，需要轻松访问量子计算机。反过来，HEP在量子领域知识，超导技术，低温和快速微电子学以及大规模项目管理方面为国家量子生态系统带来了关键的专业知识。量子技术在整个经济中的作用预计将在未来十年内迅速增长，因此在围绕QIS的努力中确立HEP的作用非常重要。在HEP科学计划中充分实现量子技术的承诺需要强有力的支持。重要的是要投资于更广泛的量子计算生态系统提供的共同设计机会，并利用HEP的优势，以设计适合HEP科学的量子计算机。
2022-09-14 hep-ex hep-ph hep-th
Summary of Topical Group on Hadron Spectroscopy (RF07) Rare Processes and Precision Frontier of Snowmass 2021
强子光谱学是高能物理学在其最初几十年的驱动力，在过去的20年里，由于发现了许多新的、潜在的“奇异态”（四夸克、五夸克、混合介子、胶球），以及观察到许多新的“传统”强子，强子光谱学经历了一次复兴。这些新发现暴露了我们对强子态的理解不足，而不仅仅是最简单夸克构型的几个低激发态。即便如此，还没有一种单一的理论解释（如强子分子、阈值效应、双夸克化合物或其他理论解释）能够成功地解释所有新的多夸克粒子，而从反应振幅数据中提取杂化粒子和胶球的信号还有大量工作要做。本文从实验和理论两个角度总结了该领域的现状。在实验方面，这份报告总结了LHCb和其他LHC实验，Belle II，BESIII和GH-X的当前，计划和拟议的活动，以及批准的电子离子对撞机，拟议的超级Tau Charm工厂和其他未来的实验。理论部分提供了一个简单的概述，迄今为止研究的多种唯象方法，在严格的研究进展的反应振幅，并在晶格QCD模拟的进展。
2022-08-09 hep-ex hep-ph
Summary Report of the Topical Group on Career Pipeline and Development (CommF2) Community Engagement Frontier Snowmass 2021
多年来，HEP的教师招聘市场一直处于相当稳定的状态，没有跟上寻求这种就业的博士后和博士生的数量。在这个领域之外寻找工作的物理学家面临着挑战。例如，那些在以本科为主的机构（PUI）和社区学院（CC）中被聘为教师的人，由于更高的教学负担和资金挑战，面临着与研究保持一致的障碍。与此同时，那些在工业界寻求就业的人可能会发现，尽管他们拥有市场所需的技能，但他们仍处于毫无准备的境地。在数据科学、机器学习和量子计算领域出现了寻求HEP开发技能的新工作机会。鉴于绝大多数人都向行业工作过渡，我们必须加强现有的过渡途径，并开发新的方法来促进这一过渡。HEP与校友之间的密切合作将推动这一进程。与此同时，那些留在学术界，但选择在PUI或CC工作的人必须能够继续从事研究，并获得资金支持和指导。PUI和CC作为国家实验室和学术研究机构之外的包容性机会的门户，提供了一个早期的起点，可以缓解缺乏多样性和不同群体参与HEP代表性不足的问题。本报告总结了为调查这些问题而进行的研究，并提供了调查结果和建议。
2022-10-06 hep-ex physics.ed-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Cosmology and Fundamental Physics from the three-dimensional Large Scale Structure
实验技术的进步使得在不久的将来以高保真度绘制高红移宇宙的三维图成为可能。这将使观测到的体积增加许多倍，同时提供前所未有的对非常大尺度的访问，这些尺度包含有关原始物理学的关键信息。最近发展的理论技术，以及在高红移的非线性的较小尺寸，允许重建的数量级更多的“原始模式”，并应提高我们的理解，通过测量原始的非高斯性和功能的原始功率谱的早期宇宙。除了探测加速膨胀的第一个时期外，这种测量还可以探测暗物质统治时代的暗能量密度，严格限制了广泛的动态暗能量模型。物质功率谱的形状本身就有可能探测到早期暗能量到$z \sim 10^5$的百分之几的分数，探测暗能量一直到宇宙只有几岁的时候。这些测量的精度，再加上CMB的观测，也有希望大大改善我们对相对论性物质的有效数量、中微子质量、空间曲率和引力滑移的限制。线性或准线性大尺度结构的研究与红移调查和CMB目前提供了我们最严格的宇宙学和基础物理的约束。推进红移和体积前沿将以一种易于预测和优化的方式提供有保证的、最先进的重大改进。
2022-09-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Snowmass 2021 White Paper Instrumentation Frontier 05 -- White Paper 1: MPGDs: Recent advances and current R&D
本文将回顾微型气体探测器的起源、发展和新版本的实例。MPGD开发的目标是创建可以经济有效地覆盖大面积的探测器，同时提供出色的位置和定时分辨率，以及在高入射粒子率下运行的能力。MPGD的早期发展最终导致了RD 51合作的形成，该合作已成为推广MPGD及其生产、表征、模拟和在不断扩大的实验配置中使用的各个方面的关键组织。就Snowmass 2021研究而言，已收到多份意向书，说明MPGD使用的持续发展和扩展。在本文中，我们突出了高精度定时，高速率应用，SRS读出系统的触发能力扩展，以及为低离子回流设计的结构。
2022-03-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Snowmass2021 Cosmic Frontier: The landscape of cosmic-ray and high-energy photon probes of particle dark matter
本白皮书讨论了对产生光子和宇宙射线的粒子暗物质过程敏感的实验的现状和前景。大部分的伽马射线天空仍然没有被探测到，其灵敏度可以使我们发现暗物质信号。目前运行的GeV-TeV天文台，如费米-LAT，大气切伦科夫望远镜和水切伦科夫探测器阵列继续瞄准银河系内外几个有希望的暗物质丰富的环境。不久，几个新的实验将继续探索，灵敏度提高，特别是天空中的扩展目标。本文回顾了几个近期和长期计划的伽马射线观测站，从兆电子伏的能量高达数百TeV。同样，X射线天空一直并将继续由有十年历史的天文台监测。即将到来的望远镜将进一步加强搜索，并为新的发现空间，例如，不育中微子和轴子-光子转换。此外，本概述讨论了目前正在运行的宇宙射线探测器和未来实验的前景，这些实验将澄清宇宙辐射中现有的持续异常，并引领可能的新发现。最后，文章结束了必要的截面测量，需要在对撞机进行，以减少大量的不确定性解释光子和宇宙射线测量空间的讨论。
2022-06-24 astro-ph.HE hep-ex
Snowmass 2021 topical group report: Neutrinos from Natural Sources
这是Snowmass 2021 Neutrino Frontier Topical Group关于自然来源中微子的最终报告。它涵盖了广泛的中微子源，从早期宇宙的低能中微子到超高能量源。我们将这份报告按来源划分，并讨论了在每种情况下进行搜索的动机，该领域的现状以及未来理论和实验发展的前景。我们考虑在早期宇宙中产生的中微子;太阳中微子;地中微子;超新星中微子，包括弥散超新星中微子背景（DSNB）;在大气中产生的中微子;和高能天体物理中微子。
2022-09-16 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Enabling Flagship Dark Energy Experiments to Reach their Full Potential
新一代强大的暗能量实验将在未来十年为宇宙学开辟新的前景。然而，如果没有来自其他望远镜的数据，这些项目就无法发挥最大的潜力。本白皮书特别关注地面光谱和光度观测的引人注目的好处，以补充Vera C。鲁宾天文台，以及帮助DESI-2实验和CMB-S4的小型计划。这些额外的数据集将改善这些旗舰项目的暗能量限制，使其超出其本身的可能性，并为基础物理学打开全新的窗口。例如，额外的光度学和单物体光谱学将为超新星和强透镜宇宙学提供必要的后续信息，而来自宽视场的小型设施和来自天空较窄区域的大型设施的高度多路复用光谱学将为鲁宾天文台的弱透镜和星系集群测量提供更准确的光度红移估计。为超新星哈勃图提供关键的光谱宿主星系红移，提供对限制天体物理系统效应的更好理解，并使探索引力性质的新测量成为可能。一个共同的线索是，从一系列望远镜/仪器获得补充数据将对未来几年暗能量科学的发展速度产生重大影响。
2022-04-05 astro-ph.CO hep-ex
Precision QCD, Hadronic Structure & Forward QCD, Heavy Ions: Report of Energy Frontier Topical Groups 5, 6, 7 submitted to Snowmass 2021
本报告是代表斯诺马斯2021年社区规划工作的三个能源前沿专题小组编写的。综述了强相互作用在高能实验和QCD理论中的研究现状和意义。我们强调这些研究在未来十年的丰富景观和广泛影响。强子相互作用在高亮度大型强子对撞机（LHC）物理计划中发挥着核心作用，并且（HL-）LHC与美国电子-离子对撞机，欧洲核子研究中心（CERN）前向物理实验，高强度设施和未来TeV范围的轻子和强子对撞机计划或拟议的实验之间存在强烈的协同作用。的强耦合和各种非微扰分布和碎裂功能的精确测定的前景进行检查。我们还回顾了在高能和高密度的核子，离子和光子的初始状态的散射过程中，QCD的新的动力学制度的潜在的设想测试。综述了高能重离子计划在原子核结构和核介质研究中的重要作用及其与核子QCD的联系。我们讨论了多圈QCD计算，格点量子色动力学，喷流子结构和事件发生器正在进行和未来的理论进展。强调实验测量、理论预测、大规模数据分析和高性能计算之间的交叉连接。
2022-11-19 hep-ex hep-lat hep-ph
Snowmass CF1 Summary: WIMP Dark Matter Direct Detection
作为Snowmass过程的一部分，宇宙前沿WIMP直接探测小组（CF1）借鉴了宇宙前沿和更广泛的粒子物理学社区的投入来制作这份文件。CF 1的任务是（a）总结全球WIMP直接探测实验的当前状态和预计灵敏度，（b）通过检查一系列WIMP模型来激发WIMP在广泛参数空间中的暗物质搜索，（c）建立社区共识关于探索该参数空间所需的实验计划类型，以及（d）确定实际实现这些目标所需的通用基础设施。
2013-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Snowmass 2021 whitepaper: Proton structure at the precision frontier
本白皮书探讨了高精度部分子分布函数（PDFs）的确定现状与未来前景，指出通过实验、QCD理论、全局分析与计算的进展，将核子非极化PDFs提升至N2LO和N3LO精度，并强调实验与理论的协同及机器学习的应用。
2023-04-05 hep-ex hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier: Report of the CF04 Topical Group on Dark Energy and Cosmic Acceleration in the Modern Universe
新千年的宇宙学观测极大地增加了我们对宇宙的理解，但一些基本问题仍然没有答案。这份专题小组报告描述了在未来几十年里通过将观测扩展到$z<6$宇宙来解决这些问题的最佳机会。在现代宇宙和暴胀时期，我们对宇宙加速的理解发生革命性变化的最大机会将由一个新的第五阶段光谱设备（Spec-S5）提供，该设备将结合大望远镜孔径，宽视场和高复用。这样的设施可以同时提供较低红移的密集星系样本，以提供小尺度结构增长的可靠测量，以及红移$2<z<5$的样本，以测量最大尺度的宇宙结构，跨越足够的体积来探测膨胀的原始非高斯性，以在广泛的尺度上搜索膨胀功率谱的特征，在探索不足的领域测试暗能量模型，并确定中微子的总质量和光遗迹的有效数量。在Spec-S5的同时，还应该在较小的规模上寻求一些引人注目的机会。分析DESI和LSST数据的科学合作将需要各种活动的资金，包括交叉调查模拟和综合分析。这些实验的结果可以通过更小的程序来获得补充数据，包括对超新星和光谱学的后续研究，以改善光度红移测量。最好的未来使用的维拉C。鲁宾天文台应该在第一次LSST分析完成后，在本世纪末进行评估。最后，对开拓者项目的投资可以使强大的新宇宙学探测器在未来几十年内上线。
2022-09-16 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 9: Computing
这些报告介绍了APS粒子和场分部2013年社区夏季研究的结果（“Snowmass 2013”）关于美国粒子物理学的未来计划第9章，关于计算，讨论了未来能量、强度和宇宙前沿实验、加速器科学和粒子理论的计算挑战，以及结构问题，以支持粒子物理学所有领域所需的计算的密集使用。
2014-01-23 hep-ex hep-lat hep-ph
