Formulae for estimating average particle energy loss due to Beamstrahlung in supercolliders
基于简化模型，得到了计算超级对撞机中束星效应引起的粒子能量损失的公式。所开发的半解析方法可以用于估计在各种条件下的碰撞光束的参数，而不使用特殊的光束-光束模拟代码。
2020-02-04 physics.acc-ph
Model to study interplay between Beamstrahlung and coupling impedance in future lepton colliders
本文建立了一个半解析模型，研究了在未来的轻子对撞机CEPC和FCCee中，由于束-束相互作用和束耦合阻抗引起的束辐射综合效应。该模型允许评估耦合阻抗对碰撞中的聚束长度和能量扩散的影响。该模型是基准对数值模拟。分析估计的超级对撞机。
2020-04-06 physics.acc-ph
Ultrafast Large Angle Beamstrahlung Monitor
对由于与第二带电粒子束的电磁相互作用而从带电粒子束发射的射束辐射的分析提供了一种诊断工具，该诊断工具可用于监测$e^{+}e^{-}$存储环中的射束-射束碰撞。在本文中，我们表明，beamstrahlung的时间轮廓是有关的碰撞的时间和光束的长度，以及如何测量可以用来监测和优化碰撞在SuperKEKB对撞机的相互作用点。为了测量束致辐射的时间依赖性，我们描述了一种基于非线性晶体中的非线性频率混合的方法，该非线性晶体中的束致辐射与来自脉冲激光的光子。我们证明，该方法允许测量和优化的相对时间和长度的碰撞束1%的精度。
2017-03-26 physics.acc-ph physics.ins-det
Beam Blow Up due to Beamstrahlung in Circular $e^+e^-$ Colliders
2012年在大型强子对撞机上发现希格斯玻色子玻色子后，人们提出了几种未来可能的圆形对撞机--希格斯工厂，如FCC-ee和CEPC。在这些最高能量的$e^+e^-$对撞机上，束辐射，即在相对光束的场中发射的同步辐射，可以极大地影响平衡聚束长度和能量扩散。如果在碰撞点处的色散函数不为零，束辐射也将增加横向发射度。在这封信中，我们首先表明，对于圆形希格斯工厂，一个经典的描述的beamstrahlung是足够的。然后，我们推导出描述的平衡光束参数的解析公式，考虑到碰撞过程中的电磁场的变化。通过几个例子，说明了束辐射的重要性，包括束团长度的增加和碰撞点处的伪色散函数的隐含容限。
2019-11-08 hep-ex physics.acc-ph
A Neural Network approach to reconstructing SuperKEKB beam parameters from beamstrahlung
这项工作表明，它是如何有可能重建SuperKEKB的光束参数，使用神经网络与beamstrahlung信号从大角度Beamstrahlung监视器（LABM）作为输入。我们描述了设备，模型，并讨论了结果。
2022-09-10 hep-ex physics.acc-ph
Signatures for strong-field QED in the quantum limit of beamstrahlung
本文研究了束流辐射量子极限下超相对论性轻子束碰撞中的强场QED信号，推导了具有特征峰的积分束流辐射光子谱，并指出其能产生峰值亮度极高的超短准直伽马射线束。
2023-10-25 hep-ex hep-th physics.acc-ph
Phase I results with the Large Angle Beamstrahlung Monitor (LABM) with SuperKEKB beams
我们报告的SuperKEKB第一阶段的大角度波束监测器（LABM）的操作。本文介绍了该探测器，并利用最后一束线磁铁的同步辐射背景表征了其性能。背景还用于确定交互点（IP）的预期位置以及第II阶段期间的预期背景速率。
2017-10-12 physics.acc-ph
Impact of bunch intensity asymmetry in colliders featuring strong beamstrahlung
本研究针对强束strahlung对撞机的束团强度不对称问题，通过解析方法结合多种近似研究束团膨胀，对比FCC-ee相关数据验证结果，排除纵向翻转现象，提出横纵耦合唯象模型，为注入流程提供参考。
2024-04-13 physics.acc-ph
Comment on "Physics considerations for laser-plasma linear colliders" and on "Beamstrahlung considerations in laser-plasma-accelerator-based linear colliders"
C. B. Schroeder，E.埃萨雷角Benedetti和W. P. Leemans {Phys.Rev.STAccel. Beams 13，101301（2010）和15，051301（2012）}已经提出了基于等离子体尾场加速器原理的TeV级对撞机的一组参数。特别是，它建议，大于10^34 cm-2s-1的亮度是可以实现的电子-正电子对撞机。在这篇评论中，我们在第一原理的基础上对这组参数进行了争论。加速束与等离子体的相互作用对束的性质和可达到的亮度值施加了基本的限制。
2013-07-08 physics.acc-ph
Study of the Beamstrahlung Effects at the CEPC
在大型强子对撞机上发现的125 GeV的希格斯玻色子标志着粒子物理学的突破。这种新粒子的相对轻激发了人们对高亮度圆形电子正电子对撞机（CEPC）作为希格斯工厂的考虑，以在清洁的环境中研究希格斯玻色子。在CEPC中，射束辐射可能是影响探测器的射束诱导背景的最重要来源之一。它将通过随后的电子-正电子对产生和强子过程为CEPC探测器引入额外的背景。因此，应认真评估其影响。本文首先用解析方法估计了辐射背景，然后用蒙特卡罗模拟对辐射背景进行了详细的计算。由于在第一顶点检测器层可以被放置的位置处的射束辐射而导致的检测器占用率被发现远低于0.5%。以非电离能量损失（NIEL）和总电离剂量（TID）为特征的辐射水平估计分别为~ $10^{11} 1 $ MeV $ n_{eq}/cm^2/$ yr和~ 300 kRad/yr。
2015-05-13 hep-ex physics.acc-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
Beam Delivery and Beamstrahlung Considerations for Ultra-High Energy Linear Colliders
本文探讨了超高能直线对撞机设计中的束流传输系统长度与束流辐射效应挑战，通过回顾等离子体透镜技术与粒子模拟研究，提出缓解方案以提升单位功率亮度，并应用于e+e-与γγ对撞机。
2023-05-31 hep-ex physics.acc-ph
Design and modeling of a liquid-lead dump concept for beamstrahlung radiation absorption in the CERN Future Circular e$^+$e$^-$ Collider
CERN—European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究组织）；ENEA（意大利国家新能源与可再生能源机构）
本文提出了一种用于FCC-ee中束辐射吸收的液铅排放概念设计，通过模拟分析验证了其热稳定性和可行性。
2026-01-26 physics.acc-ph
Beam-beam effects investigation and parameters optimization for a circular e+e- collider TLEP to study the Higgs boson
对于未来的圆形电子-正电子对撞机，有几个建议，旨在精确测量希格斯玻色子的特性和电弱过程。在非常高的能量下，粒子在迎面而来的束流的强电磁场中的同步辐射（beamstrahlung）变得极其重要，因为束流寿命和亮度降低。我们提出了理论计算的束辐射（包括束寿命减少和能量扩展的增加），这是准强-强计算机模拟的基准。计算结果被用于优化TLEP项目（CERN）。
2013-11-07 physics.acc-ph
Beam-Beam Interaction in a Dielectric Laser Accelerator Electron-Positron Collider
通过数值计算研究了在1 TeV的介质激光加速器（DLA）对撞机中光学间隔电子/正电子微聚束的对向传播序列的碰撞。在经典极限下，推导了任意束团数的时间相关的包络方程，其中包括辐射反作用力（RRF）。示例参数检查的基础上，考虑到最佳效率，材料损伤限制，和功率约束的聚束电荷的约束光度关系。我们发现，对于初始相同的反向传播高斯聚束列车的周期性的时间结构导致亮度与聚束的数量的峰值。对于较长的聚束串，增强则与聚束的数量成反比地减小。相应的能量损失分数为1.75%，当考虑横向力的非线性径向依赖性时，能量损失分数减小到0.35%，平均束流辐射参数为0.075，考虑到束流辐射损失是未来TeV对撞机的关键问题，这是一个重要的结果。
2021-09-29 physics.acc-ph
Resonant emittance mixing of flat beams in plasma accelerators
本文研究了等离子体加速器中扁平束流因非线性耦合尾场引起的 betatron 共振而发生的发射度混合现象，指出该效应会显著降低亮度，并提出采用激光驱动器或扁平粒子束驱动器可减少共振粒子比例、缓解发射度退化。
2024-09-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Design of an interaction region with head-on collisions for the ILC
国际直线对撞机（ILC）的基线配置，其中包括两个IR有限交叉角（2和20 mrad）的相互作用区（IR）与迎面碰撞被认为是一种替代方案。虽然对光束提取更具挑战性，但正面方案受到实验的青睐，因为它允许更方便的检测器配置，特别是在前向区域。通过水平地分离e+和e-束，首先通过在其LEP标称场下操作的静电分离器，然后使用最终聚焦束线的散焦四极杆，来重新审视迎面提取的光学器件。以这种方式，保护隔膜磁体免受束辐射功率的影响。新优化的最终焦点和提取光学，包括碰撞后诊断的第一眼。寄生碰撞的影响，导致稳定的碰撞参数的区域。沿提取元件的中断束和beamstrahlung光子损失计算。
2006-09-28 physics.acc-ph
High-energy electron-positron beam collisions with large-angle disruptions
East China University of Technology（华东理工大学）；Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院）
本研究引入新无量纲参数ε表征高能正负电子碰撞的束流与场动力学，界定ε≳1的大角度破裂极端区域，验证理论模型与全电磁粒子模拟的吻合性，指出传统研究仅适用于ε≪1区域，需用全电磁粒子程序研究极端情形。
2026-08-12 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
On the Prospect of Studying Nonperturbative QED with Beam-Beam Collisions
我们证明了第一次探测量子电动力学的完全非微扰制度的可能性。通过在100 GeV级粒子对撞机中使用紧密压缩和聚焦的电子束，可以减轻束辐射损失，使粒子能够经历极端的电磁场。三维粒子细胞模拟证实了这种方法的可行性。设想的实验前沿有可能建立一个新的研究领域，并刺激发展一个新的理论方法，这尚未探索制度的强场量子电动力学。
2018-10-24 hep-ph physics.acc-ph physics.plasm-ph
Emission of Low-Energy Photons by Electrons at Electron-Positron and Electron-Ion Colliders with Dense Bunches
通常，电子-正电子（或电子-离子）束团碰撞中低能光子的发射是用与同步辐射（束辐射）相同的方法计算的。然而，对于软光子（E_gamma < E_c，其中E_c是临界光子能量），当辐射的相干长度变得与聚束长度相当时，束致辐射近似变得无效。在本文中，我们提出了我们的计算结果为基础的经典电流近似的区域。我们考虑几个碰撞机与密集束。在能量间隔dE_gamma中，由N_e个电子每束穿过发射的低能光子数dN_gamma为dN_gamma = alpha g N_e dE_gamma/E_gamma，其中alpha是精细结构常数，并且取决于束参数的函数g对于现代对撞机来说通常是单位阶的。特别地，对于ILC，当束轴位移为零时，E_c = 83 keV，g=5.5;对于KEKB，g=0.88，E_c= 0.24keV。我们还计算了dN_gamma对两个光束轴之间的碰撞参量的具体依赖关系。原则上，后一方面允许在线监测射束轴线位移。
2009-01-30 hep-ph physics.acc-ph
Beam-beam Blowup in the presence of x-y coupling sources at FCC-ee
FCC-ee是未来圆形对撞机（FCC）的轻子版本，是欧洲核子研究中心正在研究建造的100公里未来机器。它获得了两个实验，最高束流能量为182.5 GeV。FCC-ee的目标是在四种不同的能量下运行，具有不同的亮度以满足物理要求。在如此高的能量/光度机器上的束-束效应是非常具有挑战性的，需要深入的理解，特别是在存在x-y耦合源的情况下。束-束效应包括束辐射过程，其限制了高能量下的束寿命，以及相互作用点（IP）处的动态效应，其包括β函数和发射度的变化。在这篇报告中，我们将定义在环中引入x-y耦合后，FCC-ee最高能量晶格中的束-束效应及其行为。
2019-04-23 physics.acc-ph
Photon production at the interaction point of the ILC
在国际直线对撞机（ILC）的相互作用点处，强烈的束-束效应会导致束流的大的扰动和光子的产生。这些光子主要通过束辐射产生，对于机器设计来说是有问题的，因为它们需要以受控的方式被运输和倾倒。在这项工作中，我们进行模拟的光束相互作用，以预测光子的产生率和分布的不同的光束参数考虑在ILC。结果表示在一组锥的排除功率，允许定义相关的不同情况下和上下文的光束保持清晰的要求。并与理论预期进行了比较。建议的光子锥半开角在水平面和垂直面分别为0.75和0.85 mrad。这些锥覆盖所有机器能量和参数集，并且包括低功率康普顿光子。
2008-03-25 physics.acc-ph
A closer look at the beam-beam processes at ILC and CLIC
在线性对撞机上的聚束碰撞中，电磁场的强度将产生显著的影响，产生大量的束致辐射光子和相关的相干对产生。这些影响是有限的，在建议的ILC光束参数限制的聚束场的强度$Υ_{\text{ave}}=0.27$。相比之下，CLIC 3 Tev设计具有产生大量相干对的$Υ_{\text{ave}}=3.34$。在这些建议的对撞机的精密物理程序方面，有必要调查强聚束场对高阶过程的影响。从计算Furry相互作用图中跃迁速率所用的精确波函数出发，通过适当的简化，得到了一个与耦合常数相乘的因子。这表明在阈值能量附近跃迁速率有显著的变化。目前正在进行进一步研究，以计算对预期观测值的确切影响。
2012-03-02 physics.acc-ph
Correction of beam-beam effects in luminosity measurement in the forward region at CLIC
在CLIC在3 TeV的质心能量的亮度测量中校正束-束效应的程序进行了描述和测试，使用蒙特卡罗模拟。基于Bhabha散射的碰撞坐标系的重建速度，校正了由于束致辐射和初始态辐射的组合效应引起的角计数损失。由于初始态辐射的亮度光谱的失真校正通过去卷积。最后，对有限能量分辨率引起的计数偏差进行了数值修正。为了验证这一过程，我们使用BHLUMI Bhabha事件发生器和Guinea-Pig束-束模拟来产生CLIC中Bhabha粒子的出射动量。系统的光束相互作用的亮度测量的影响进行了校正，精度为1.4 permille的能量的上5%，和2.7 permille的范围内的80和90%的标称质心能量。
2013-04-23 physics.acc-ph
NLC Extraction Line Studies
在本文中，我们简要地回顾了目前的晶格的NLC提取线，这是设计的标称NLC光束参数。然后，我们描述了光束中断参数较大的高亮度选项的光束参数，并讨论了其对提取线中的光束损失的影响。最后，我们提出了一个总结的光学研究，旨在最大限度地减少高中断光束的光束损失。
2001-06-20 physics.acc-ph
NLC Beam Properties and Extraction Line Performance with Beam Offset at IP
在相互作用点（IP）和提取线中的粒子损失的中断的NLC光束的属性进行了分析，作为在IP的光束到光束的位置和角度偏移的函数。模拟结果表明，中断和波束损失最大时，垂直波束分离在IP是约20倍的均方根垂直波束大小。水平偏移不会增加干扰和光束损失。角偏移导致提取线中的粒子损失，主要是因为束轨道振荡。
2001-06-20 physics.acc-ph
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
Strong field effects on physics processes at the Interaction Point of future linear colliders
未来的轻子对撞机将是精密的机器，其物理程序包括对希格斯扇区的仔细研究，并通过极化光束寻找新的物理学。这类机器的光度要求是在与强电磁场相互作用的点处必须有非常强的轻子束。这些强场不仅会导致束流辐射等明显的物理现象，而且还可能通过与束流场的虚交换影响粒子物理的各个过程。对于精密度研究，必须将强场效应理解为亚百分比水平。强外场效应可以通过毛茸茸的图片，或在一定的限制下，通过准经典算子方法来考虑。重要的理论发展正在进行中，这里我们概述了目前的状态。
2013-04-09 hep-ph physics.acc-ph
Scaling Behavior of Circular Colliders Dominated by Synchrotron Radiation
相当低的希格斯粒子质量使得下一个高能设施很自然地成为一个圆形的e+e-希格斯工厂，然后，在同一个隧道中的下一代p，p对撞机。测量亮度限制现象的同步辐射功率损失，束-束相互作用的限制，和beamstrahlung，标度律的建立，固定的希格斯工厂的所有参数，作为假设的半径$r$，和RF功率$P$的函数。至少是第一个近似值。从历史上看，电子和强子环的加速器形式主要是通过同步辐射对电子的重要性和对质子的不重要性来区分的。虽然电子束在几秒钟内达到平衡，但质子束分布在很长一段时间内基本上完好无损。对于未来的强子对撞机，这种区分将不再有效。这将对未来FCC-PP质子对撞机的设计产生很大影响，其参数可以使用以前仅适用于电子环的公式进行外推。最重要的标度律具有依赖于$r$和$P_{\rm rf}$的光度，该光度仅作为它们的乘积$rP$的函数。这种关系简化了选择一个隧道半径，这是最佳的希格斯工厂和p，p对撞机，而（几乎）最小化的初始成本--通过增加$r$和减少$P$成比例，隧道周长可以增加（如所需的p，p）没有显着增加希格斯工厂的成本。
2015-04-07 physics.acc-ph
Monochromatization interaction region optics design for direct s-channel Higgs production at FCC-ee
本文研究了FCC-ee直接s-channel希格斯产生的单色化相互作用区光学设计，通过引入相反符号色散减小能量展宽，以测量电子Yukawa耦合，并评估了束流动力学性能及束流轫致辐射影响。
2025-04-02 physics.acc-ph
Muon Collider Progress: Accelerators
μ子对撞机将是探索轻子能量前沿的有力工具，并将补充大型强子对撞机目前正在进行的研究。这种装置将提供几个重要的好处。μ子和电子一样，都是点粒子，所以所有的质心能量都可以用来产生粒子。此外，由于它们的质量较高，μ子产生的同步辐射非常少，产生的束辐射也非常少。第一个特点允许使用一个圆形对撞机，它可以有效地利用昂贵的射频系统，并且它的占地面积与现有的实验室场地兼容。第二个特征导致在碰撞点处的相对窄的能量扩散。为μ子对撞机设计加速器复合体是一项具有挑战性的任务。首先，μ子是作为第三束产生的，因此需要高功率质子束和能够承受它的靶，以提供所需的~1 \times 10 ^34 cm^-2 s ^-1的亮度。其次，束最初产生具有大的6D相空间，这需要用于减小μ子束流发射度（“冷却”）的方案。最后，μ子的寿命很短，所以所有的束操纵都必须非常迅速地完成。μ子加速器计划由费米实验室领导，包括一些美国国家实验室和大学，已经开展了旨在最终建造μ子对撞机的设计和研发活动。这种设施的设计特点和配套的R&D计划进行了说明。
2011-09-14 hep-ex physics.acc-ph
Beam-beam study of ERL based eRHIC
eRHIC是BNL提出的基于ERL的电子-离子对撞机（EIC）中的束-束效应，具有几个独特的特征，将其与强子对撞机和轻子对撞机中的束-束效应区分开来。利用电子束仅使用一次的事实，我们预计亮度将比具有类似参数的环-环碰撞方案大10倍。然而，如果不进行适当的处理，电子和强子束的质量可能会受到束-束相互作用的影响而下降甚至损失。讨论了电子束的扰动和失配效应、离子束的扭结不稳定性和噪声加热等有害效应及其可能的对策。
2014-10-22 physics.acc-ph
