Proton Colliders at the Energy Frontier
自从CERN ISR以来，强子对撞机已经定义了能量边界。值得注意的是将超级质子同步加速器（SPS）改造成质子-反质子对撞机，即Tevatron对撞机，以及美国废弃的SSC。强子对撞机很可能决定未来一百年粒子物理学的发展速度。过去强子对撞机的发现对于建立粒子物理学的所谓标准模型至关重要。世界上目前的旗舰对撞机，LHC，包括其高光度升级的HL-LHC，将运行到2030年代的下半年。在21世纪，能量范围的进一步增加需要另一个更强大的强子对撞机。下一个强子对撞机的三种选择目前正在研究中。由CERN主持的未来圆形对撞机（FCC）研究正在设计一个100 TeV的对撞机，将安装在日内瓦湖盆地的一个新的100公里隧道内。一个类似的100公里对撞机，称为SppC，正在中国由CAS-IHEP追求。在这两台机器中，同步辐射阻尼将首次在强子储存环中发挥重要作用。同时，冷磁体内部发射的同步辐射功率成为重要的设计约束。FCC和SppC之间的一个重要区别是磁体技术。FCC使用基于Nb 3Sn超导体的16特斯拉磁体，而SppC磁体应使用由铁基高温超导体制成的电缆来实现。最初，假设SppC磁体提供12 T的更适度的偶极场，但随后可以将其推到24 T的最终最终场。目前正在研究的第三个对撞机是高能LHC（HE-LHC），它是现有LHC隧道中的一个更高能量的对撞机，利用FCC磁铁技术，以便在显着更高的亮度下将LHC能量加…
2018-03-26 hep-ex physics.acc-ph
Beam-Beam Effects in the SPS Proton-Anti Proton Collider
在质子-反质子对撞机运行期间，进行了几次实验，以了解束-束相互作用对背景和寿命的影响。在这次演讲中，将介绍这些实验的选择。从这些实验中，可以证明相对光束尺寸和调谐波纹的重要性。
2014-10-13 physics.acc-ph
Collider design issues based on proton-driven plasma wakefield acceleration
最近的模拟表明，高能质子束可以激发强等离子体尾场，并在单个加速阶段将一束电子加速到能量前沿。因此，它为使用现有高能质子机器（例如Tevatron或LHC）的质子束的紧凑型未来对撞机设计铺平了道路。本文讨论了在欧洲核子研究中心现有加速器基础上设计一台小型正负电子直线对撞机和一台电子质子对撞机的一些关键问题。
2014-04-24 physics.acc-ph
Review of Muon-Proton Collider Proposals: Main Parameters
与能量前沿pp对撞机相切的未来μ子对撞机（或专用μ环）的建设将提供机会，以$10^{33}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$（$10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$）数量级的光度实现多TeV质心能量的μ-p碰撞。显然，这样的对撞机将从根本上扩大相应的μ子和强子对撞机的物理搜索潜力的SM（特别是澄清QCD基础）和BSM现象。本文评述了目前提出的μ-p对撞机的主要参数。
2022-05-30 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Future colliders based on a modulated proton bunch driven plasma wakefield acceleration
最近的模拟表明，一个自调制的高能质子束团可以激发一个大幅度的等离子体尾场，并通过一个长的等离子体通道，在一个单级加速外注入的电子束团的能量前沿。在此基础上，未来的对撞机，无论是电子-正电子直线对撞机（e+-e-对撞机）或电子-强子对撞机（e-p对撞机）可以设想。在本文中，我们讨论了一些关键的设计问题的e+-e-对撞机和高能e-p对撞机，基于现有的基础设施的欧洲核子研究中心加速器复合体。
2012-05-31 physics.acc-ph
ERLC (Twin LC) and LHC/FCC Based Electron-Proton Colliders
与LHC或FCC相切的双LC对撞机的建设将为实现多TeV质心能量的ep碰撞提供机会。亮度估算表明，HL-LHC、HE-LHC和FCC的ep对撞机可以达到远超过10^34 cm^-2s^-1的亮度值。当然，建议的ep对撞机有很大的潜力，澄清QCD基础和新的物理搜索，除了提供精确的PDF充分解释LHC和FCC的实验数据。
2021-07-10 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
An $ep$ collider based on proton-driven plasma wakefield acceleration
最近的模拟表明，高能质子束可以激发强等离子体尾场，并在单个加速阶段将一束电子加速到能量前沿。这一计划可能导致未来的$ep$对撞机使用大型强子对撞机的质子束和一个紧凑的电子加速器的长度为170米，产生电子的能量高达100 GeV。这样的对撞机的参数进行了讨论，以及在欧洲核子研究中心加速器复杂的概念布局。还将介绍等离子体尾场加速的物理学，简要回顾了质子驱动等离子体尾场加速的原理证明AWAKE实验，以及这种$ep$对撞机的物理可能性。
2014-07-08 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
VHEeP: A very high energy electron-proton collider based on proton-driven plasma wakefield acceleration
基于目前欧洲核子研究中心的基础设施，电子-质子对撞机提出了一个质心能量约为9 TeV。一个7 TeV的LHC束流被用作质子驱动器，以产生一个等离子体尾场，然后将电子加速到3 TeV，然后与其他7 TeV的LHC质子束碰撞。对撞机的基本参数，虽然非常高的能量，有1 pb $^{-1}$ /年的顺序的积分亮度。对于这样的对撞机，质心能量比HERA大30倍，对于1 GeV $^2$的$Q^2$，部分子动量分数$x$，低至约$10^{-8}$是可获得的，并且可能导致饱和效应或观察到的某些其他DGdq击穿。总的光子-质子截面可以测量到非常高的能量，也可以在不同的能量下测量，因为假设电子束能量是可变的;这可能与宇宙射线物理学有协同作用。在这样的对撞机上可以追求的其他物理学是接触相互作用搜索，例如夸克和电子子结构，以及质子结构的测量，以及在高能量和新的运动学状态下对QCD的其他更传统的测量。在非常低的$x$的事件将导致电子和强子的最终状态产生在非常低的角度，因此将需要一种新的光谱仪设备来测量这些。给出了这种对撞机的物理方案的初步设想。
2015-09-01 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Conversion efficiency and luminosity for gamma-proton colliders based on the LHC-CLIC or LHC-ILC QCD Explorer scheme
伽玛质子碰撞允许前所未有的调查低x和高$Q^{2}$地区的量子色动力学。本文研究了基于$γp$对撞机的“ILC”$\times$ LHC（$\sqrt{s_{ep}}=1.3$ TeV）和“CLIC”$\times$ LHC（$\sqrt{s_{ep}}=1.45$ TeV）的光度。此外，我们确定了高转换效率所需的激光特性。
2006-12-18 astro-ph hep-ex physics.acc-ph
Weak-Strong Simulation of Beam-Beam Effects in Super Proton-Proton Collider
一台旨在探索标准模型之外新物理的超级质子-质子对撞机（SPPC）将在中国建成。在这里，我们专注于在SPPC的光束相互作用的影响。模拟结果表明，在现有的光学系统和标称调谐条件下，考虑到所有的束-束相互作用，动态孔径（DA）小于6σ，主要原因是长程相互作用。首先，我们展示了调谐扫描的结果，以最大限度地提高DA。接下来，我们讨论了通过增加交叉角和使用载流导线来补偿长程相互作用。
2019-12-05 physics.acc-ph
A proposed very high energy electron-proton collider, VHEeP
在DIS 2015研讨会上介绍了利用等离子体尾场加速建造质心能量为9 TeV的极高能电子-质子（VHEeP）对撞机的可能性。在这次演讲中，物理案例得到了进一步的发展，这个想法已经作为期刊论文发表。这里给出了一个简短的总结，以及本文中未涉及的技术方面的一些细节，这些细节集中在物理动机上。证明了质心能量比HERA高30倍的$ep$对撞机对新物理现象具有灵敏度。
2016-09-13 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Physics case of the very high energy electron--proton collider, VHEeP
在前几次研讨会上提出了建立质心能量为9 TeV的极高能电子-质子对撞机的可能性。这些会议简要总结了最近发表的VHEeP概念，以及自那时以来的发展，以及未来的发展方向。在VHEeP对撞机上，质心能量比HERA大30倍，部分子动量分数$x$，低至约$10^{-8}$，可用于1 GeV $^2$的光子虚拟$Q^2$。这种运动学范围向低$x$的扩展补充了其他电子-质子或电子-离子对撞机的建议。
2017-08-29 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Proton-Driven Plasma Wakefield Acceleration for Future HEP Colliders
本文探讨质子驱动等离子体尾场加速对撞机，指出其可实现高亮度正负电子对撞，为希格斯工厂提供可行参数，虽面临技术挑战，但前景广阔。
2025-03-27 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Potential performance for Pb-Pb, p-Pb and p-p collisions in a future circular collider
未来圆形对撞机（FCC）项目中研究的强子对撞机可以以与LHC类似的操作模式使用质子和铅离子。本文研究了铅-铅、质子-铅和质子-质子碰撞中的势能行为。基于平均晶格参数，计算了束内散射和辐射阻尼的强度，并给出了它们对束流和光度演化的影响。根据周转时间，给出了每次填充和每次运行的积分亮度估计值。此外，还讨论了重离子操作中束-束调谐漂移和束缚自由对产生的损失。
2015-03-31 hep-ex nucl-ex physics.acc-ph
Beam-beam effects in the Super Proton-Proton Collider
超级质子-质子对撞机是目前正在设计的下一代强子对撞机。基线设计的目标是峰值亮度约为1*10^35 cm^-2 s^-1。本文的重点是梁梁相互作用的影响，预计将强烈影响梁的稳定性。我们开始讨论一个计划，以产生交叉角的相互作用点，同时也纠正由此产生的色散。研究了可实现\b{eta} * 的光学约束条件。通过调谐足迹、频率图分析和动态孔径计算，进行了弱-强模拟以研究单粒子动力学。长程相互作用与最小的分离示出，以确定动态孔径。经验标度律的依赖的动态孔径的横向分离和远程相互作用的数量上found.A调谐扫描显示几个替代的工作点，略好于基线选择的动态孔径。最后，研究了一种通过增加交叉角来显著增加动态孔径的选项，该选项用于\b{eta} * 的不同选择。
2020-06-02 physics.acc-ph
Optimization of Integrated Luminosity of the Fermilab Tevatron Collider
本文介绍了最近在费米实验室Tevatron质子-反质子对撞机上优化积分亮度的策略。我们使用一个相对简单的模型，其中我们保持质子强度固定，使用参数从拟合到最近商店的光度衰减作为初始反质子强度（藏匿大小）的函数，并改变藏匿大小，以优化每周的积分亮度。该模型假设一个固定的反质子生产率，一个商店被终止，只要达到下一个商店的目标藏匿大小，唯一的停机时间是由于商店周转时间。预测了一个最佳的藏量范围。自从Tevatron操作开始以来，我们已经看到积分亮度提高了大约35%。最近的其他操作改进已经通过减少射击设置时间和通过使质子和反质子亮度更相容来减少束-束效应来实现，例如通过将质子刮到更小的发射度。
2009-10-08 hep-ex physics.acc-ph
Conceptual Design for a Polarized Proton-Antiproton Collider Facility at Gsi
讨论了在未来高能电子自旋共振储存环上极化质子-反质子对撞机的两种可能方案。计算结果表明，为了安排极化质子-反质子碰撞，对现有HESR计划所作的修改是比较适度的。可达到的5 × 10^31 cm^-2 sec^-1的光度将为在CM能量范围10-30 GeV内进行实验提供可能性，这对Drell-Yan物理学来说是一个特别有趣的选择。
2005-12-13 physics.acc-ph physics.ins-det
FCC Based Lepton-Hadron and Photon-Hadron Colliders: Luminosity and Physics
未来的正负电子对撞机（或专用电子直线加速器）和μ子对撞机（或专用μ子环）的建设与未来圆形对撞机（FCC）相切，将有机会利用最高能量的质子和核束进行轻子-强子和光子-强子碰撞。对FCC的ep、\mup、eA、\muA、\gammap和\gammaA对撞机的亮度值进行了估算。详细讨论了基于FCC和直线对撞机（LC）的多TeV质心能对撞机。FCC质子束的升级版本的参数被确定为优化电子-质子碰撞的亮度，同时考虑束-束效应。使用目前正在开发的碰撞点模拟器进行数值计算。结果表明，采用类似LHeC的FCC工艺参数升级，可以获得L_{ep} \sim 10^{32}\，cm^{-2}s^{-1}。
2017-05-16 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
A very high energy hadron collider on the Moon
描绘了在月球圆周上建造强子对撞机的长期前景。一个周长为$\sim$ 11000公里的月球环形对撞机（CCM）可以达到14 PeV的质子-质子质心碰撞能量--比欧洲核子研究中心的大型强子对撞机高1000倍--乐观地假设偶极磁场为20 T。提出了这样一个项目的几个方面，包括选址，施工，在月球上的必要材料的可用性，和供电，以及讨论未来的研究和进一步的信息需要确定更具体的可行性。探讨了机器参数和真空要求，并描绘了注射方案。其他的未知数被记录下来。由于多个组织对建立永久月球存在的强烈兴趣，CCM可能是下一代高能粒子物理发现机器和下一代机器的自然继承者，例如欧洲核子研究中心拟议的未来圆形对撞机或中国的超级质子-质子对撞机，以及其他未来机器，例如海上对撞机，在墨西哥湾。CCM将成为我们太阳系中普朗克尺度对撞机的重要垫脚石。
2022-01-09 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
A Brief Review of Future Lepton-Hadron and Photon-Hadron Colliders
讨论了未来$lepton-proton,lepton-nucleus,γ-proton,γ-nucleus$和FEL $γ-nucleus$对撞机的选择。在这一内容的精神，我们考虑TESLAxHERA，LEPxLHC，$μ$ xTEVATRON，exRHIC，LinacxLHC，$\sqrt{s}=3TeV$，$μp$和CLIC基于对撞机。
2001-06-22 hep-ex hep-ph nucl-ex
Hadron Fluence Measurements with LiF-TLD Sensors at the Proton Synchrotron Accelerator at CERN
鉴于欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）的光束监测传感器的实施，也为了验证热释光探测器作为一种多功能的工具，以测量电离辐射剂量在混合领域的强子对撞机，如LHC，化学气相沉积金刚石传感器已在欧洲核子研究中心的质子同步加速器进行了评估和校准。特别注意了解氟化锂热释光探测器是否适合作为这些辐射领域的测量设备。
2010-02-15 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Two options for muon-proton collider at FNAL
本文探讨了在 FNAL 建造多 TeV 规模 μp 对撞机的两个选项，利用两条切向隧道配置 μ 子与质子，质心能量可达 2.57 TeV 或 5.10 TeV，亮度超 1033 cm-2s-1，在 SM 和 BSM 搜索上潜力远超 eRHIC 和 LHeC。
2024-02-10 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Electron-Positron Collider Design -- simulations from long proton driven beam to 125GeV witness electron and positron bunches
本文通过模拟实验证明了基于等离子体加速器的正负电子对撞机的可行性。从SPS（superproton synchrotron）提供的17.612cm质子束出发，模拟表明长质子束在均匀等离子体中通过种子自调制可以在前半部分形成多个高质量的质子束团。然后，我们使用这些高质量的聚束在均匀等离子体中激发尾流场，并加速见证正电子和见证电子。模拟结果表明，在加速90 m后，见证聚束的平均能量约为125 GeV，平均加速梯度约为1.3 GeV/m。正电子-电子碰撞的质心能量约为125 GeV。讨论了输出见证聚束的能量扩展、见证粒子存活率、发射度和亮度。
2020-04-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Towards the optimal energy of the proton driver for a neutrino factory and muon collider
从HARP实验的质子从钽靶产生π介子的截面数据已与建议的中微子工厂或μ子对撞机的前端通道的接受度进行卷积，并在HARP测量的全相空间上积分，以确定μ子产额的束能量依赖性。这允许确定用于这些项目的质子驱动器的最佳束流能量。由于厚靶中强子簇射的发展，对截面数据进行了与束流能量有关的放大校正。结论是，对于恒定的束流功率，产额在束流能量约为7 GeV时最大，但在4<Tbeam < 11 GeV时，产额在最大值的10%以内，在Tbeam低至2 GeV时，产额在最大值的20%以内。这一结果与使用哪一个HARP组的结果以及使用哪一个π介子发生器计算厚靶效应无关。
2010-11-11 hep-ph physics.acc-ph
Resonant and random excitations on the proton beam in the Large Hadron Collider for active halo control with pulsed hollow electron lenses
我们介绍了大型强子对撞机（LHC）中共振和随机激发对质子损失、发射度和束流分布影响的数值模拟和实验研究结果。除了阐明复杂的非线性效应，这些研究被应用到空心电子透镜（HEL）的设计主动束晕控制。在高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）中，大量的能量将储存在束尾中。为了控制和清洁束晕，正在考虑安装两个中空电子透镜，每个束一个。在标准的电子透镜操作中，质子束在每一次旋转中都看到相同的电子流。脉冲电子束操作（即，对于不同匝的不同电流），因为它可以加宽可实现的晕圈去除速率的范围。对于轴对称电子束，只有晕中的质子被激发。如果在束芯的位置存在剩余场，则这些粒子暴露于与时间相关的横向反冲和噪声。我们讨论了2016年和2017年在LHC中注入能量的数值模拟和实验。激励模式由横向反馈和阻尼系统产生，该系统充当偶极子反冲的柔性源。质子束的损失，发射度和横向分布被记录为激发模式和强度的函数。共振激发引起丰富的动力学效应和非平凡的变化的光束分布，这是据我们所知，以前没有被观察到，并在此详细研究。最后，我们讨论了可容忍的和可实现的剩余领域和进一步研究的建议。
2019-09-26 physics.acc-ph
TESLA*HERA as Lepton (Photon)-Hadron Collider
粒子和核物理研究，这将是由于TESLA线性电子-正电子对撞机切向HERA质子环建设的新设施进行了讨论。
2000-04-11 hep-ex hep-ph nucl-ex
A Frictional Cooling Demonstration Experiment with Protons
μ子冷却是建造μ子对撞机的主要技术障碍。一种基于摩擦冷却的μ子冷却方案有望克服这一障碍。进行了一项旨在证明使用质子的绝热冷却概念的实验。虽然结果是不确定的冷却观察，数据允许资格的详细模拟，用于模拟μ子对撞机的性能。
2003-11-13 physics.acc-ph physics.ins-det
