Energy-Frontier Lepton-Hadron Collisions at CERN: the LHeC and the FCC-eh
轻子-强子对撞机使用当前和未来强子对撞机的质子或核束，并使其与新建电子加速器的电子束碰撞，带来了有吸引力的物理项目，这些项目与强子对撞机物理学相辅相成。能量回收直线加速器的机器开发和这种电子-强子对撞机的物理性能研究，特别是使用现有LHC束流的LHeC和未来圆形对撞机计划的一个选项FCC-eh，正在进行中，并在本文中进行审查。
2018-01-23 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Challenges for FCC-ee Luminosity Monitor Design
对于横截面测量，需要准确了解积分光度。FCC-ee Z线形计划为$10^{-4}$设定了雄心勃勃的精度目标，即\emph{absolute}亮度测量和能量扫描点之间的\emph{relative}测量高出一个数量级。光度是由小角度巴巴散射率（$\mathrm{e^+e^- \to e^+e^-}$）决定的，其中末态电子和正电子在专用的监视器中被检测到，该监视器覆盖了出射光束方向的小角度。对光度监测器的限制是多方面的：\mbox{\emph{i}) they}被放置在主探测器体积内，距离相互作用点仅约1米; \mbox{\emph{ii})}，它们以出射光束线为中心，不满足正常的轴向探测器对称性; \mbox{\emph{iii})}，它们的覆盖范围一方面受到光束管的限制，另一方面受到远离主探测器验收的要求的限制; Bhabha散射过程的陡峭角度依赖性对约1 μ \textmugreek rad的接受极限施加几何精度，对应于$\mathcal{O}(1\,\text{\textmugreek m})$的几何精度;以及\mbox{\emph{v})}，在Z极操作期间50 μ MHz的非常高的聚束交叉率要求快速读出电子器件。%某些约束可能难以同时满足。作为示例，高读出速率可能导致热耗散水平升高，使得难以保持所需的几何稳定性。受第二代LEP光度监测器的启发，提出了一种基于钨硅夹层的超紧凑解…
2021-07-27 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Versatile $e^{+}e^{-}/γγ/ep$ facilities at a Future Circular Collider
本说明描述了两个多功能加速器复合体，它们可以在未来圆形对撞机（FCC）上建造，以产生$e^{+}e^{-}$、$γγ$和$ep$碰撞。第一个设施是SLC型机器，包括超导L波段直线加速器（直线加速器）和FCC隧道内的两个弧形弯曲磁铁。在直线加速器的加速下，电子束和正电子束将以相反的方向穿过电弧，并以大大超过圆形$e^{+}e^{-}$对撞机所能达到的质心能量进行碰撞。拟议中的SLC型设施将具有与传统的双直线加速器$e^{+}e^{-}$对撞机相同的光度。L波段直线加速器可以形成FCC隧道内100 TeV质子对撞机（FCC-pp）的注入器链的一部分，并且可以为$ep$对撞机（FCC-ep）提供电子或正电子束。第二个设施是一个基于ILC的$e^{+}e^{-}$对撞机，放置在圆形FCC隧道的切线方向。如果对撞机相对于FCC隧道不对称地定位，则电子（或正电子）聚束可以在与来自FCC-PP质子存储环的50 TeV束碰撞之前被两个直线加速器加速。这两个直线加速器也可以形成FCC-pp的注入器链的一部分。每个设施都可以转换成一个$γγ$对撞机或多兆瓦束源，用于固定目标实验。
2019-08-14 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
High energy bremsstrahlung at the FCC-ee, FCC-eh and LHeC
本文研究了未来对撞机因横向束流尺寸小导致的轫致辐射谱扭曲，及其对束流寿命和光度测量的影响，并详细分析了FCC和LHeC的后果。
2023-09-03 hep-ex hep-ph
Electroweak corrections to $e^+e^-\toγγ$ as a luminosity process at FCC-ee
我们考虑在$e^+ e^-$湮灭中大角度双光子产生作为一个可能的过程，以监测未来的$e^+ e^-$圆形对撞机（FCC-ee）的亮度。我们审查和评估的理论准确性的状态进行了详细的唯象研究次领先的顺序电弱校正和领先的对数QED的贡献，由于多光子辐射。我们还估计了光子和费米子环修正的影响，在下一个到下一个到领先的顺序和强子贡献的真空极化引起的不确定性。可能的观点，以解决目标的理论精度进行了简要讨论。
2019-06-26 hep-ex hep-ph
Luminosity and beam-beam tune shifts with crossing angle and hourglass effects in e$^+$-e$^-$ colliders
我们开发的理论表达式的亮度和光束光束的调谐位移存在的交叉角和沙漏效应的本和下一代的对称e $^+$ -e $^-$对撞机。该理论被应用到费米实验室的网站填料希格斯工厂的设计和FCC-ee对撞机。
2022-08-18 hep-ex physics.acc-ph
Resonance Production of Excited u-quark at the FCC Based $γ$ $p$ Colliders
提出了几种超越标准模型的理论，认为费米子可能具有复合子结构。激发态夸克的存在将成为标准模型费米子复合性的重要证据。由于这个原因，在过去的几十年里，激发态夸克已经被现象学和实验高能物理学家在各种对撞机上进行了研究。未来的圆形对撞机（FCC）最近已计划作为粒子加速器建立在欧洲核子研究中心。除了$\sqrt{s}$ = 100 TeV的质子-质子碰撞外，FCC还包括电子-正电子和电子-质子碰撞选项。与FCC相切的线性$e^- e^+$对撞机（或专用电子直线加速器）的构造将提供处理多TeV $ep$和$γp$碰撞的机会。在这方面，我们进行了模拟的激发$u$夸克在FCC的$γp$对撞机的共振产生的偏振和非偏振光子束。研究结果表明，$q^*$ - $q$ - $γ$顶点的手性结构可以由光子束偏振确定。激发态$u$夸克的质量极限在选择偏振光子束时达到最高值。此外，最终的复合尺度值可以通过适当地选择光子束偏振来处理。
2018-09-26 hep-ex hep-ph
Synchrotron radiation leveling at future circular hadron colliders
CERN（欧洲核子研究组织）
FCC-hh通过同步辐射功率调节技术提高亮度，增加关键过程事件数量。
2026-03-09 hep-ex physics.acc-ph
QCD and $γ\,γ$ studies at FCC-ee
未来圆形对撞机（FCC）是一个后LHC项目，旨在通过欧洲核子研究中心（CERN）新建的80- 100公里长的隧道探索SM之外的物理。它在第一阶段作为一个非常高光度的电子-正电子对撞机（FCC-ee）运行，将通过SM的高精度测试为间接搜索新现象提供独特的可能性。此外，通过收集质量中心能量$\sqrt{s}$ ~=90- 350 ~GeV范围内的数十个ab $^{-1}$积分亮度，FCC-ee还提供了独特的物理机会，用于精确测量QCD现象和光子-光子碰撞，确切地说，通过数十亿个强子末态以及从$\rm e^+e^-$光束辐射的准真实$γ$的前所未有的大通量。我们简要地总结了FCC-EE的观点，高精度提取的QCD耦合，部分子辐射和碎裂的详细分析，并通过$γγ$碰撞SM和BSM的研究。
2016-10-20 hep-ex hep-ph
Higgs measurement at e+e- circular colliders
既然希格斯玻色子玻色子的质量已经知道，能够高精度测量这些粒子性质的圆形正负电子对撞机正受到相当大的关注。设计研究已经启动：（i）在欧洲核子研究中心，利用未来环形对撞机（FCC），其中电子+电子对撞机是潜在的第一步（FCC-ee，以前称为TLEP）;（ii）在中国，利用环形电子正电子对撞机（CEPC）。在至少50 km（CEPC）或80-100 km（FCC）的隧道中，这两个项目都可以提供从Z峰值到HZ阈值（CEPC）甚至到顶部对阈值及以上（FCC-ee）的非常高的光度。在240 GeV左右的ZH生产最佳值下，FCC-ee（CEPC）将能够在5（10）年内提供10（5）ab-1积分亮度，具有4（2）个相互作用点：因此通过希格斯辐射过程和矢量玻色子融合过程产生数百万个希格斯玻色子玻色子。这个样品开启了对希格斯玻色子与费米子和规范玻色子的耦合以及希格斯玻色子宽度进行亚精确绝对测量的可能性。这些精确的测量是潜在的敏感多TeV范围内的新物理与标量部门的相互作用。ZH产生机制还提供了到每密耳水平的不可见的或奇异的分支比，以及更有限的三重希格斯耦合的精度。对于FCC-ee，在顶夸克对产生阈值（sqrt（s）~ 340-350 GeV）下的亮度进一步显著提高了其中一些精度，并且对希格斯玻色子玻色子与顶夸克的耦合很敏感。
2014-11-20 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Design of beam optics for the Future Circular Collider e+e- -collider rings
为未来圆形对撞机-e +e-（FCC-ee）设计了一个束流光学方案。设计的主要特点是：束流能量45至175 GeV，100 km周长，每个环有两个相互作用点（IP），IP处的水平交叉角为30 mrad，蟹腰方案[1]具有局部色度校正。蟹腰方案在本地色度校正系统内实现，而无需额外的六极，通过降低IP每侧的两个六极中的一个的强度来进行垂直色度校正。应用所谓的磁体的“锥形”，其根据局部束能量缩放磁体的所有场，以补偿沿环的同步辐射（SR）损失的影响。相互作用区域附近的非对称布局将IP入射侧的SR光子的临界能量降低到低于100 keV的值，同时尽可能接近地将几何形状与FCC质子对撞机（FCC-hh）的束线匹配[2]。已经获得足够的横向/纵向动态孔径（DA），包括主要的动力学效应，以确保在存在束流辐射和顶注的情况下有足够的束流寿命。特别地，已经获得了大于+/-2%的动量接受度，这比典型的对撞机环的动量接受度好大约2倍。同时考虑了探测器的补偿效应以及所有磁体中的同步辐射。本文提出的光学是一个完整的概念设计的对撞机的一步。已经确定了一些问题，供进一步研究。
2016-10-23 hep-ex physics.acc-ph
FCC-ee overview: new opportunities create new challenges
凭借其高亮度，清洁的实验条件以及涵盖当今已知的四种最重粒子的能量范围，FCC-ee提供了丰富的物理可能性，具有很高的发现潜力。FCC-ee是迈向100 TeV强子对撞机的重要和补充步骤，因此提供了一个独特的强大的组合物理程序。这一愿景是2020年欧洲粒子物理战略的支柱。现在的主要挑战之一是设计实验系统，可以证明，充分利用这些非凡的机会。
2021-12-06 hep-ex hep-ph
Precision measurements of the top quark couplings at the FCC
2014年初，欧洲核子研究中心开始了日内瓦地区100公里环内未来圆形对撞机的设计研究，作为后大型强子对撞机粒子加速器的一个选择。该研究的重点是质子-质子和电子-正电子高能前沿机器。在目前的计划中，FCC物理方案的第一步将利用一个名为FCC-ee的高亮度e+e-对撞机，其质心能量范围从Z极以下到t-tbar阈值及以上，随后将100，TeV质子-质子碰撞作为最终目标。当结合起来时，这两个步骤为新物理学提供了大量的互补测量和灵敏度。特别是，FCC-ee和FCC-hh的关联允许以无与伦比的精度测量顶夸克电弱和汤川耦合。
2015-10-30 hep-ex hep-ph
A Search for R-Parity Violated Scalar Tau-neutrino ($\widetilde{ν_τ}$) at the Future Circular Collider
未来圆形对撞机是下一代能量前沿质子-质子对撞机之一，具有100 TeV的质心能量和很高的亮度。FCC将是一个非凡的机器搜索超越标准模型物理，因为它非常高的质心能量和光度。通过违反R宇称的相互作用寻找超对称粒子可能会被列入FCC有前途的BSM物理学。标量τ中微子是最有趣的预言之一。在FCC-pp上进行了一次对$\widetildeν_τ$中微子通过违反R宇称的相互作用衰变到$eμ$末态的研究。从这项研究中可以看出，FCC-pp将能够发现高达28.8 TeV的$\widetildeν_τ$，观察到32.0 TeV，并通过在$\mathcal{L}_{int}=17500\,fb^{-1}$上取$λ_{311}^{\prime}=0.11$和$λ_{312}=λ_{321}=0.07$排除34.5 TeV的质量值。FCC-PP也将允许检查导致R-奇偶违反相互作用的Yukawa耦合常数的非常低的值。很明显，FCC-pp将提供一个机会，详细研究标量τ中微子的产生和衰变通过R宇称破坏的相互作用。
2019-04-01 hep-ex hep-ph
Precision Electroweak Measurements at FCC-ee
讨论了在未来的正负电子对撞机上进行电弱精密测量的前景。Z极的质量和宽度，以及电弱混合角的值，可以在Z极以非常高的精度测量，这要归功于比LEP大五到六个数量级的瞬时光度。在质量中心能量约160 GeV，对应于WW生产阈值，W质量可以非常精确地确定与高统计截面测量在几个能量点。类似地，可以通过在$\mathrm{t \bar t}$产生阈值（大约350 GeV）处的能量扫描来提供对顶部质量的非常精确的确定。
2014-12-09 hep-ex hep-ph
LEP3: A High-Luminosity e+e- Higgs and ElectroweakFactory in the LHC Tunnel
本文提出LEP3方案，利用现有LHC隧道建造正负电子对撞机，作为FCC无法推进时的备选，以较低成本实现高精度物理研究并支持下一代技术研发。
2025-11-04 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Detector Requirements, Design, and Technologies for the FCC-ee Higgs, electroweak, and top factory
本文概述了 FCC-ee 对撞机对探测器的高精度要求，涵盖动量、能量、粒子鉴别及顶点探测等关键性能，并介绍了当前设计进展。
2025-05-10 hep-ex physics.ins-det
Timing-based mass measurement of exotic long-lived particles at the FCC-ee
针对FCC-ee的Z极点超高亮度运行场景，提出利用IDEA探测器的时间和衰变顶点测量技术，结合对撞机约束运动学实现外来长寿命粒子的质量测量，通过模拟分析验证了该方法的质量分辨率潜力。
2025-02-12 hep-ex hep-ph
Limitation on the luminosity of e+e- storage rings due to beamstrahlung
在能量大于2 E ~140 GeV（迎头碰撞）和2 E ~40 GeV（蟹腰碰撞）的情况下，由于束流碰撞中单个高能束致辐射光子的发射而导致的粒子损失对储存环的亮度产生了基本的限制.在这些阈值能量以上，由于束辐射的抑制因子为1/E^{4/3}，并且对于固定功率的同步辐射，亮度L与R/E^{13/3}成比例，其中R是对撞机半径。对于2 E> 150 GeV，两种碰撞方案有相似的光度极限。在储存环和线性对撞机（LC）2 E =240 GeV希格斯工厂可达到的亮度是相当的;在更高的能量，LC是首选。这篇会议论文是基于我最近的PRL出版物[1]，补充了对直线加速器环e+e-对撞机和带电荷补偿的环e+e-对撞机（四束碰撞）的额外评论。
2013-07-15 hep-ex physics.acc-ph
Precision Electroweak measurements at the FCC-ee
由于亮度比LEP高出五个数量级，在FCC-ee -未来的电子-正电子束圆形对撞机上进行的电弱精密测量将比目前的状况提供数量级的改进，并构成对新的弱相互作用粒子存在的广泛搜索，直到非常高的能量尺度。FCC-ee将处理从Z极以下到$\mathrm{t\bar{t}}$阈值及以上的质心能量。在Z极附近的能量，Z玻色子的质量和宽度可以测量到优于100 keV。Z极处的不对称测量允许将弱混合角的确定改进为$δ\sin^2θ\mathrm{_W^{eff}}\simeq 6\times 10^{-6}$的至少30倍。通过测量远离Z峰的两个能量点$\pm 3.2\,\textrm{GeV}$处轻子对的前后不对称性，可以获得Z能量标度下的电磁耦合常数$α_\mathrm{QED}(m_\mathrm{Z}^2)$，其相对精度为$3\times 10^{-5}$。在WW阈值附近的能量处，高统计截面测量可以提供W质量的确定至300 keV。FCC-ee在这些成就中的关键突破性优势，除了大亮度之外，是通过在Z峰和WW阈值处的共振去极化来连续精确地确定束能量的可能性。精确测量Z和W玻色子的强子分支分数，可以大大改善强耦合常数的测定，精确到$δα_\mathrm{s}(m_\mathrm{Z}^2)\simeq 0.0001$。在350 GeV $\mathrm{t\bar{t}}$阈值附近进行能量扫描，可…
2016-01-15 hep-ex hep-ph
Probing Nucleon Spin Structure with a Polarized Gamma Beam from Compton Backscattering at FCC-ee
Ankara University（安卡拉大学）；TOBB University of Economics and Technology（TOBB经济与技术大学）；European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织（CERN））
本文提出基于FCC-ee电子束的康普顿背散射产生高能极化伽马射线，通过开粲光产生过程测量极化胶子分布Δg(x)，精度比现有最佳测量提高4-7倍。
2026-07-24 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Study the effect of beam energy spread and detector resolution on the search for Higgs boson decays to invisible particles at a future e$^+$e$^-$ circular collider
我们研究了预期的灵敏度，以测量分支比的希格斯玻色子衰变到不可见的粒子在未来的圆形\epem对撞机（FCC-ee）的过程$e^+e^-\to HZ$与$Z\to \ell^+\ell^-$（$\ell=e$或$μ$）使用的集成光度为3.5 ab $^{-1}$在质心能量$\sqrt{s}=240$ GeV。讨论了FCC-ee束的能散和轻子重构中的分辨率的影响。%两种不同的检测器的概念被认为是：检测器对应的CMS重建性能和ILC检测器的预期设计。在3.5 ab $^{-1}$数据采集后，$5σ$观测的最小分支比为$1.7\pm 0.1\%(stat+syst) $。95\% CL下的分支比排除限为$0.63 \pm 0.22\%((stat+syst))$。
2017-02-06 hep-ex hep-ph
Beam Imaging and Luminosity Calibration
我们讨论了一种方法来重建二维质子束团密度在大型强子对撞机束-束扫描过程中积累的顶点分布。研究了光束形状中的$x$ - $y$相关性，并介绍了一种替代的光度校准技术。我们演示了模拟光束-光束扫描的方法，并估计与光束形状重建相关的亮度校准的不确定性低于1%。
2019-04-09 hep-ex
Correction of beam-beam effects in luminosity measurement at ILC
本文对ILC光度测量中处理束-束效应的三种方法进行了测试和评价。第一种方法是对LEP型非对称选择切割进行优化，以减少计数偏差。第二种方法使用$\sqrt{s'}$光谱的实验重建形状来确定偏差的波束辐射分量。最近提出的最后一种碰撞帧方法依赖于碰撞帧速度的重建来在实验和理论上定义碰撞帧中的选择函数。因此，亮度表达式对碰撞的CM帧和实验室帧之间的差异不敏感。碰撞框架方法是独立的知识的光束参数，它允许一个准确的重建的光度谱以上的80%的标称CM能量。然而，它没有给出低于80%标称CM能量的光度的精确信息.不同的选择削减背景减少与碰撞框架的方法的兼容性。
2013-03-04 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Van der Meer Scan Luminosity Measurement and Beam-Beam Correction
在大型强子对撞机（LHC）上校准光度的主要方法是范德梅尔扫描，其中光束彼此横向扫过。这个美丽的方法是在1968年发明的。尽管年代久远，它仍然是强子对撞机的首选工具。它提供了最低的校准系统，这仍然往往主导了LHC实验的整体光度不确定性。文中讨论了该方法的各种细节。束-束电磁相互作用是限制质子-质子范德梅尔扫描精度的主要因素之一。它修改碰撞束的形状，并使测量的光度产生偏差。在运行的最初几年，四个主要的LHC实验并没有试图纠正偏差，因为它的复杂性。2012年，提出了一种校正方法，随后被所有实验使用。然而，它是基于梁-梁力的简化线性近似，因此精度有限。在本文中，一个新的模拟，它考虑到精确的非线性力。根据梁参数的不同，新旧方法的结果相差$\sim1\%$。这需要传播到2012年之后的所有LHC截面测量。新的模拟将在LHC未来的光度校准中使用。
2020-12-30 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Probing $τ$ lepton dipole moments at FCC-ee
University of Bern（伯尔尼大学）；UCLouvain（瓦隆布鲁塞尔天主教大学）
该研究在标准模型有效场论框架下，分析FCC-ee各运行阶段的多个过程，估计其对τ轻子偶极矩的统计探测范围，较当前界限提升数个数量级，为相关专项研究提供动机。
2026-10-12 hep-ex hep-ph
Picosecond Timing-Planes for Future Collider Detectors
我们报告的实验测试光束的结果，利用微波切伦科夫信号的时间和表征高能量粒子簇的介质加载波导探测器。这些结果被用来验证模型，并产生高保真度的仿真时间平面系统，产生皮秒的时间标签和毫米空间坐标的簇射质心。这些时间平面，基于固体粒子中的Askaryan效应，在未来圆形对撞机（FCC-hh）计划的高动量中心能量下最有效，并且由于其高辐射免疫力而在前向区域特别感兴趣。我们使用我们的波束测试结果和GEANT 4模拟来验证混合微波探测器模型，该模型用于模拟FCC前向量热计的参考定时平面设计。我们的研究结果表明，0.5-3 ps的粒子定时是可能的碰撞产物的范围广泛的参考FCC强子对撞机探测器，即使与目前的技术。
2022-02-11 hep-ex physics.ins-det
Search for Heavy Right Handed Neutrinos at the FCC-ee
粒子物理学的标准模型仍然缺乏对中微子质量的产生和性质的理解。一个最受欢迎的理论假设（跷跷板机制）是狄拉克和马约拉纳质量项都存在，导致轻中微子的重伙伴的存在，可能是大质量的，几乎是无菌的。这些重中微子可以在非常高亮度的高能轻子对撞机上寻找，例如未来电子-正电子e+e-圆形对撞机（FCC-ee），目前在欧洲核子研究中心的未来圆形对撞机设计研究中进行研究，作为可能的第一步。第一次看灵敏度，无论是从中微子计数和直接搜索重中微子衰变，提出。中微子的数量应该是可测量的，精度在0.001 - 0.0004之间，而直接搜索似乎非常有希望，因为小混合角下重中微子的寿命很长。获得了低至10^{-12}的灵敏度，覆盖了10 - 80 GeV/c ~ 2重中微子质量的大相空间。
2014-12-06 hep-ex hep-ph
Beam-beam effects on the luminosity measurement at LEP and the number of light neutrino species
在$e^+ e^-$碰撞中，由大电荷密度聚束引起的电磁效应修改了实验的光度计系统的有效接受度。因此，这些效应使亮度测量偏离低角度巴巴相互作用$e^+ e^- \to e^+ e^- $的速率。令人惊讶的是，这种偏差的幅度被发现产生约0.1%的LEP实验测量的积分亮度的低估，显着大于报告的实验不确定性。当占，这种影响修改的数量轻中微子物种确定在LEP从测量的强子截面在Z峰。
2019-10-30 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Bottom quark forward-backward asymmetry at the future electron-positron collider FCC-ee
本文研究FCC-ee上底夸克前后向不对称性测量，指出其高亮度数据可大幅降低统计误差，从而帮助澄清LEP结果与标准模型预言之间的最大偏差。
2025-02-04 hep-ex hep-ph
A New Precision Process at FCC-hh: the diphoton leptonic Wh channel
FCC-hh的亮度和质心能量的增加将开辟新的清洁通道，其中BSM的贡献在高能量下得到增强。在本文中，我们研究这样的通道，$Wh \to \ellνγγ$。我们估计了对$\mathcal{O}_{φq}^{(3)}$、$\mathcal{O}_{φ{W}}$和$\mathcal{O}_{φ\widetilde {W}}$ SMEFT算子的灵敏度。我们发现，这个通道将是竞争性的完全轻子$WZ$生产在$\mathcal{O}_{φq}^{(3)}$上设置界限。我们还发现，$p_T^h$中的双微分分布和轻子方位角可以用来提高对$\mathcal{O}_{φ\widetilde {W}}$的灵敏度。然而，我们在分析中得到的$\mathcal{O}_{φ{W}}$和$\mathcal{O}_{φ\widetilde {W}}$的边界，虽然是互补的和更直接的，与来自其他测量，如EDM和包容性希格斯测量的边界没有竞争力。
2020-10-14 hep-ex hep-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
High-luminosity Large Hadron Collider with laser-cooled isoscalar ion beams
本文介绍了伽马工厂计划的一个案例研究--欧洲核子研究中心加速器综合体中离子束的一种新的运行方案的建议。其目标是通过补充质子-质子碰撞计划与高光度核-核计划，扩大基于LHC的研究的范围和精度。其众多的物理学亮点包括光子-光子碰撞中独特的希格斯玻色子产生的研究和电弱（EW）参数的精确测量。有两种主要的方法可以增加LHC的亮度，而不需要升级CERN的注入器：（1）修改光束碰撞光学系统和（2）减少碰撞光束的横向发射度。前一个方案被正在进行的高光度（HL-LHC）计划所采用。后者，只适用于离子束，本文提出。它是基于激光冷却的部分剥离离子束在SPS平顶能量。对于满足本束操作约束并且对于EW物理学特别有吸引力的等oscillate钙束，在$8$秒长的冷却阶段内，横向束流发射度可以减少$5$的因子。在LHC顶能处的冷却钙束碰撞的预测的核子-核子光度$L_{NN}= 4.2 \times 10^{34}\,$ s $^{-1}$ cm $^{-2}$与HL-LHC质子-质子碰撞的能级光度相当，但具有减少的堆积背景。本文提出的方案，如果证实了未来的伽马工厂的原理验证实验，可以在欧洲核子研究中心实施的小基础设施投资。
2020-05-29 hep-ex physics.acc-ph physics.atom-ph
The beam-gas method for luminosity measurement at LHCb
LHCb顶点探测器的高分辨率使得能够对束-气体和束-束相互作用的顶点位置进行精确测量。通过这些测量，可以测量光束参数，例如宽度和位置。提出了一种利用直接测量的束流参数确定LHC绝对光度的新方法。2009年的数据被用来说明这一过程。
2010-05-24 hep-ex physics.ins-det
The FCC integrated programme: a physics manifesto
FCC综合计划提出先建高亮度e⁺e⁻环形对撞机、后建85 TeV pp对撞机的方案，其数据集规模远超HL-LHC，灵敏度超其他拟议设施，可实现变革性测量并为新物理发现提供最佳机会，且具灵活性、协同性与成本效益。
2025-04-17 hep-ex
Probing Relatively Heavier Right-Handed Selectron at the CEPC, $\rm\bf {FCC_{ee}}$ and ILC
我们采用低能最小超对称标准模型（MSSM）来研究与$Z$ -极和Higgs-极解相关的参数空间。这样的参数空间不仅可以满足普朗克2018年设定的5 $σ$以内的冷暗物质遗迹密度约束，而且满足其他标准对撞机质量约束和B物理学约束。特别是，我们表明，右手selectron可以轻。因此，我们建议在未来的轻子对撞机上通过单光子通道寻找相对较重的右手选择子：$e^{+}_{R} e^{-}_{R}\rightarrow {\tilde χ_{1}^{0}(bino)}+{\tilde χ_{1}^{0}(bino)}+γ$，其质心能量为$\sqrt{s}=240$ GeV，积分亮度为3000 $\rm{fb^{-1}}$。结果表明，在$Z$极情况下，在3 $σ$和2 $σ$的能量下，右手选择电子在180 GeV和210 GeV的能量范围内被排斥，而在Higgs极情况下，右手选择电子在3 $σ$和2 $σ$的能量范围内被排斥，分别在140 GeV和180 GeV的能量范围内被排斥.
2022-02-22 hep-ex hep-ph
Measurement of the Longitudinal Polarization of the HERA Electron Beam Using Crystals and the ZEUS Luminosity Monitor
本文提出了一种利用高能光子在晶体中的相干相互作用测量HERA电子束纵向极化的方法。对现有设备进行改造，就可以对20- 30 ~GeV光子进行独立的偏振测量，并验证晶体中的双折射现象。相关的实验问题和系统的不确定性。
1995-12-06 hep-ex
Differential measurements of $\bar{t}tZ$ and $\bar{t}t\bar{t}t$ at large $Q^2$ at FCC-hh
Lund University（隆德大学）；CERN（欧洲核子研究组织）
本文研究FCC-hh在质子-质子阶段对顶夸克微分测量，聚焦$\bar{t}tZ$和$\bar{t}t\bar{t}t$过程的轻子终态，分析高$Q^2$区域下的新物理敏感性，并展示高能区的测量精度。
2026-03-30 hep-ex
Theory for the FCC-ee : Report on the 11th FCC-ee Workshop
欧洲核子研究中心的未来圆形对撞机（FCC）是一个拟议中的100公里长的圆形设施，有几个连续的对撞机，最终有一个100 TeV的质子-质子对撞机。它为粒子物理学的探索提供了一个广阔的新领域，在精度、灵敏度和能量方面都有了数量级的进步。执行计划设想，作为第一步，将建立一个电弱工厂正负电子对撞机。这个高光度的设备，在90至365 GeV的质心能量之间运行，将以前所未有的精度研究标准模型、Z、W、希格斯和top的重粒子。电弱工厂$e^+e^-$对撞机对理论和精确计算构成了真正的挑战，引发了对新的数学方法和软件工具的开发的需要。2018年的第一次研讨会集中在第一个FCC-ee阶段Tera-Z，并将Z玻色子共振的精确标准模型计算的理论状态与实验要求进行了比较。本文报道的2019年1月的第二次研讨会将范围扩展到下一阶段，生产了W玻色子（FCC-ee-W），希格斯玻色子（FCC-ee-H）和顶夸克（FCC-ee-tt）。特别是，在确定的关键输入参数，α_QED，α_QCD，M_W，m_t在FCC-ee的要求水平的理论精度进行了彻底的讨论。为了满足FCC-ee实验势能面的精度要求，提出了对标准模型理论计算的要求。深入讨论了多回路计算的创新方法和工具。讨论了标准模型之外的唯象分析方法，特别是有效的理论方法。2018年和2019年的报告是研讨会成果和后续发展的白皮书。
2020-05-19 hep-ex hep-ph
A method to measure vacuum birefringence at FCC-ee
众所周知，海森伯-欧拉-施温格有效拉格朗日量预言了具有强静态电磁场的真空变成双折射。我们提出了一个计划，可以在计划中的FCC-ee，测量产生的QED校正电动力学真空双折射的非线性效应。我们的方案采用了脉冲激光器，以创建康普顿背散射光子的高能电子束，与FCC-ee作为一个特别有趣的例子。这些光子将通过一个强的静态磁场，这改变了辐射的偏振状态-一种与光子能量成正比的效应。这种变化将通过使用对齐的单晶来测量，其中可以实现对生产横截面的大差异。在所提出的实验装置中，双折射效应引起在分析晶体中产生的对的数量的差异，这源于初始激光具有变化的偏振状态的事实，其通过旋转四分之一波片实现。真空双折射效应的证据将被视为对生产率信号的傅里叶变换谱中的明显峰值。这种信号可以在仅几个小时的测量中显著高于背景，特别是在高能量下。
2016-05-10 hep-ex physics.optics
Integrated luminosity measurement at CEPC
在未来的$e^+e^-$对撞机上，非常靠前的区域是最具挑战性的区域之一。在CEPC，机器-探测器接口包括一个专门用于精确测量千分之一级或更好的积分亮度的热量计。本文从光度计的机械精度和定位、束流相关要求和物理背景等方面，讨论了这种精度的可行性，并讨论了由最初为FCC提出的$e^+e^- \to μ^+μ^-$确定CEPC束流有效质心的方法。
2022-01-31 hep-ex physics.ins-det
Notes on van der Meer Scan for Absolute Luminosity Measurement
绝对光度可以在加速器中通过所谓的范德梅尔扫描中彼此横向扫过的光束来测量。我们证明了该方法可以适用于任意波束方向和分离扫描平面的一般情况。本文还提出了一种从相互作用顶点的空间分布中得到光束在其横向平面上的象的简单方法。从光束图像可以确定它们的重叠和绝对光度。这为van der Meer扫描过程中的光度测量提供了一种替代方法。
2011-03-06 hep-ex physics.ins-det
Beam-spread determination for luminosity measurement at CEPC
碰撞束能量的任何不对称性将导致碰撞粒子的质心坐标系w.r.t.实验室框架，并因此在光度计的计数损失，由于损失的共线性的Bhabha最终状态。在Z0极点运行的CEPC中，应知道碰撞束能量的不对称性以及束扩展的12.5%，以便将Bhabha计数的不确定性控制在0.01%的水平。在这里，我们讨论的方法，最初提出的FCCee，以确定从测量的有效质心能量在$e^+e^- \to μ^+μ^-$碰撞的光束扩展的变化。
2020-02-10 hep-ex hep-ph physics.comp-ph
Bremsstrahlung Cross Section with Polarized Beams for Luminosity Determination at the EIC
本文在领头阶计算了EIC极化束流的轫致辐射截面并推导了微分解析式，发现依赖极化的截面分量因低$q^2$特性相对于非极化Bethe-Heitler分量被高度抑制，为亮度测量提供了理论依据。
2023-09-09 hep-ex hep-ph nucl-ex
