Report of the Topical Group on Micro-Pattern Gaseous Detectors for Snowmass 2021
本报告总结了提交给仪器前沿专题组IF05的微模式气体探测器（MPGD）白皮书，作为Snowmass 2021粒子物理十年调查的一部分。
2022-09-16 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Snowmass 2021 Topical Report on Synergies in Research at Underground Facilities
这是Snowmass 2021地下设施和基础设施前沿关于地下设施研究协同作用的专题报告：除了其他地下设施和基础设施专题报告中描述的以物理为重点的活动外，地下实验室还可以进行广泛的科学和工程研究。这些研究领域包括核天体物理学、地质学、地球工程学、引力波探测、生物学，也许很快还有量子信息科学。这用友专题报告将调查那些其他科学和工程研究活动，在以研究为导向的地下设施和基础设施的共同利益。在大多数情况下，研究目标的广度和深度太大，无法完整地涵盖，在介绍性摘要之后提供了这些领域的调查或关键文件的参考资料。然后，额外的注意力被给予共享，类似的，和独特的需求，每个研究领域就更广泛的地下研究社区的地下设施和基础设施的需求。如果可能出现使用类型、地点或持续时间方面的潜在冲突，则应确定这些冲突。
2022-10-06 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
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
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
Report of the Topical Group on Quantum Sensors for Snowmass 2021
量子传感器在高能物理实验中提供增强的灵敏度方面具有巨大的潜力。在这份报告中，我们提供了一个关键的量子传感器技术的总结-干涉仪，光机和时钟;自旋相关传感器;超导传感器;和量子量热仪-突出现有的实验以及发展领域。我们还提供了一组关键信息，旨在进一步推进用于高能物理特定应用的量子传感器的状态。
2022-09-20 hep-ex physics.ins-det quant-ph
Report of the Topical Group on Neutrino Properties for Snowmass 2021
中微子是已知的基本粒子中最难以捉摸的，因为它们与普通物质的相互作用很微弱。它们也是最神秘的，因为它们的微小质量暗示了一种新的质量产生机制，它们未知的狄拉克或马约拉纳性质，以及它们的大量子混合导致大振幅的味道振荡。这个专题组的重点是中微子性质，而这些性质在中微子前沿的其他专题组中没有直接研究：特别是中微子质量的绝对值，中微子的狄拉克或马约拉纳性质，它们的电磁性质，它们的寿命和假设的奇异性质。
2022-09-07 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 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
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 Topical Group Summary Report: IF04 -- Trigger and Data Acquisition Systems
未来高能物理实验的一个趋势是增加探测器产生的数据带宽。PB级的数据集已经成为常态，未来实验的要求-更大的规模，曝光和复杂性-将进一步推动数据采集技术的极限到每秒EB的数据速率。这些未来数据密集型物理设施面临的挑战在于，通过高性能触发器形式的复杂事件选择和通过压缩和计算高级别数量改进数据表示相结合，减少数据流。这些任务必须以低延迟（即实时）执行，并且通常在极端环境中执行，包括高辐射、高磁场和低温。
2022-09-08 hep-ex physics.ins-det
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
Planning the Future of U.S. Particle Physics (Snowmass 2013): Chapter 6: Accelerator Capabilities
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未来计划的第6章，关于加速器能力，讨论了加速器技术的未来进展，包括高能强子和轻子对撞机，高强度束，电子离子对撞机，以及未来加速器技术的必要研发。
2014-01-23 hep-ex hep-ph physics.acc-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
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
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
Report of the Topical Group on Top quark physics and heavy flavor production for Snowmass 2021
本报告总结了EW物理学能源前沿专题组的工作：2021年社区夏季研究（Snowmass）的重味和顶夸克物理学（EF 03）。它的目的是突出顶夸克研究和重味生产过程（底部和魅力）在HL-LHC和可能的未来强子和轻子对撞机和运行方案的物理潜力。
2022-11-06 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
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
Report of the Topical Group on Cosmic Probes of Dark Matter for Snowmass 2021
宇宙学和天体物理学观测目前为暗物质提供了唯一可靠的、肯定的证据。宇宙暗物质探测器通过对宇宙的观测来确定暗物质的基本性质，已经成为揭示暗物质本质的一种有前途的手段。这份报告总结了宇宙探测器的现状和未来潜力，以告知我们在未来十年对暗物质基本性质的理解。
2022-12-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Report of the Topical Group on Dark Energy and Cosmic Acceleration: Complementarity of Probes and New Facilities for Snowmass 2021
驱动宇宙早期和晚期加速膨胀的机制代表了当今基础物理学中最引人注目的谜团之一。理解早期和晚期加速的原因的途径取决于充分利用正在进行的调查，开发和展示新技术，以及构建和操作新工具。本报告从这些考虑出发，为21世纪30年代及以后的宇宙调查计划提出了多方面的愿景。宇宙巡天解决了广泛的基础物理问题，因此是HEP实验组合中独特而强大的组成部分。
2022-09-18 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Snowmass'21 Whitepaper -- IsoDAR Overview
IsoDAR@Yemilab是一个独特的地下中微子物理设施。该系统包括一个加速器驱动的$\barν_e$源，位于Yemilab LSC 2.3 kt探测器旁边。因为这个设施是第一个同类的，它开辟了新的方法，超越标准模型（BSM）的物理搜索。该程序最著名的是其能够以模型不可知的方式在高统计量下搜索新的振荡签名。IsoDAR@Yemilab可以明确解决短基线时$\barν_e$消失的问题。除此之外，IsoDAR还提供了广泛的新中微子性质和新粒子的搜索。该设施使用最先进的回旋加速器，目前已完全设计完毕，正在进行原型制作。初步批准在韩国的Yemilab运行，导致洞穴的挖掘完成。虽然加速器设计为在地下运行，但IsoDAR加速器也可以在地面上建造，使该项目能够为生产救生医用同位素做出贡献。这些功能、技术元素和部署研究在arXiv上的文章中有很好的记录，并出现在多个Snowmass'21白皮书中。本白皮书没有重复这些内容，而是提供了这些文档的“目录”。
2022-03-19 hep-ex physics.acc-ph
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
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
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
Linear Collider Physics Resource Book for Snowmass 2001 - Part 4: Theoretical, Accelerator, and Experimental Options
这本资料书回顾了下一代电子+电子线性对撞机的物理机会，并讨论了实验计划的选择。第4部分讨论了线性对撞机程序的选项，在许多层次上。首先，它提出了一个广泛的审查物理学超越标准模型，指出如何线性对撞机是相关的每一个可能的途径。接下来，它调查加速器和实验计划的选项，包括运行方案的问题，一个或两个相互作用区域的问题，以及正电子极化，光子-光子碰撞和电子-电子碰撞的选项。最后，它回顾了直线对撞机的探测器设计问题，并提出了三种可能的探测器设计。
2001-06-13 hep-ex hep-ph
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
Report of the Topical Group on Wave Dark Matter for Snowmass 2021
构成宇宙中暗物质的粒子很可能质量低于1 eV，并且在许多重要情况下表现出波动行为。在这些候选者中，轴子特别有动机，但其他可能性，如轴子样粒子，光标量和光矢量，应该通过实验和理论进行认真研究。发现这些暗物质粒子中的任何一种都将是革命性的。波的性质打开了特殊的机会，以获得精确的信息粒子的性质和天体物理信息的暗物质后不久，第一次检测。为了实现这些目标，需要继续大力支持下一代轴子实验，以探索本十年内重要的轴子参数空间，并在未来20年内实现明确的轴子搜索计划的愿景。这需要通过对广泛的小型实验的强大和灵活的支持来补充，这些实验对各种各样的波动状暗物质候选物敏感。这些都有自己的发现潜力，但也可以成为未来更大规模搜索的测试平台。强大的技术支持不仅可以最佳地实现当前和不久的将来的实验，而且量子测量和控制等新技术也可以提供下一个进化跳跃，从而实现更广泛和更深入的灵敏度。最后，理论的努力，从基本模型的建设，调查现象学的限制，新的实验技术的概念是目前的快速发展的基石，在寻找波状暗物质，并应加强有一个坚实的基础，为未来。
2022-09-16 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
Report of the Topical Group on Higgs Physics for Snowmass 2021: The Case for Precision Higgs Physics
未来的希格斯工厂将提供比大型强子对撞机更高的希格斯耦合测量精度，并将使基础物理学领域的广泛研究成为可能，包括电弱对称性破缺的机制，质量的起源和基本粒子的混合，物质对反物质的优势，以及暗物质的性质。未来的对撞机将测量希格斯耦合到百分之几，在1-10 TeV的范围内提供一个超越标准模型（BSM）物理学的窗口。此外，他们还将精确测量希格斯粒子的宽度，并描述希格斯粒子的自耦合。本报告详细介绍了EF 01和EF 02工作组在Snowmass 2021研究中的工作。
2022-12-21 hep-ex hep-ph hep-th
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
Report of the Snowmass 2021 Collider Implementation Task Force
Snowmass 2021实施任务组制定统一度量标准，从性能、技术成熟度、进度、成本与环境影响等方面系统评估了从希格斯工厂到多TeV对撞机的未来加速器项目。
2023-03-27 hep-ex physics.acc-ph
Report of the Topical Group on Particle Dark Matter for Snowmass 2021
这份报告总结了CF 1专题小组对Snowmass 2021的发现，该小组专注于粒子暗物质。未来十年最重要的科学目标之一是揭示暗物质（DM）的本质。为了实现这一目标，我们必须深入研究，以覆盖包括弱相互作用大质量粒子（WIMP）在内的高优先级目标，并广泛搜索，以探索尽可能多的动力学DM参数空间。一个多样化的，连续的大，中，小规模的实验组合，包括直接和间接检测技术，最大限度地提高发现颗粒DM的概率。为了做出令人信服的发现，需要对信号和背景过程进行详细的校准和建模。如果通过不同的手段发现了候选粒子，例如在粒子对撞机上，本报告中描述的程序也是必不可少的，以表明它与实际的宇宙学DM一致。美国在直接和间接探测暗物质的实验中发挥着主导作用--为了保持这种主导作用，必须继续资助重大实验并支持强有力的研发计划。
2022-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
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
An 8 GeV Linac as the Booster Replacement in the Fermilab Power Upgrade: a Snowmass 2021 White Paper
本文提出用 8 GeV 直线加速器替代费米实验室增强器，通过扩展 PIP-II 至 2 GeV 并新建 1300 MHz SRF 段至 8 GeV，将 DUNE 中微子束流功率提升至 2.5 MW 以上。
2023-06-02 hep-ex physics.acc-ph
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
Report of the Topical Group on Electroweak Precision Physics and Constraining New Physics for Snowmass 2021
在标准模型（SM）中精确测量物理学可观测量并检验它们的一致性是确定标准模型（BSM）之外物理学是否存在的一种宝贵的方法，辅之以直接寻找新粒子。由于光子和胶子的相互作用受到不破缺的规范对称性的强烈约束，对大质量电弱规范玻色子（W玻色子和Z玻色子）的研究是间接BSM搜索的一个有希望的目标。它们可以分为两类：（a）由s或t通道W/Z玻色子介导的费米子散射过程，也称为电弱精密测量;和（b）多玻色子过程，包括在费米子-反费米子湮灭中产生两个或多个矢量玻色子，以及矢量玻色子散射（VBS）过程。后一类可以测试规范玻色子自相互作用的修改，并且灵敏度通常随着碰撞能量的增加而提高。本报告评估了一系列未来实验的可实现精度，这些实验取决于所收集数据样本的统计数据、实验和理论系统不确定性及其相关性。此外，它提出了一个综合的解释这些结果，在标准模型有效场论（SMEFT）的框架，在希格斯和顶扇区的类似研究。这个框架提供了一个独立于模型的处方，把新的物理学的通用约束，并研究和结合大量的实验观测，假设新的物理尺度显着高于EW规模。
2022-11-28 hep-ex hep-ph
Prospects for Heavy WIMP Dark Matter Searches at Muon Colliders
总结暗物质模型约束的图可以帮助可视化同一种实验的不同搜索之间以及不同实验之间的协同作用。在这份白皮书中，我们提出了一个更新的欧洲战略简报书情节，从对撞机搜索的角度来看，在暗物质在能源前沿（EF10）斯诺马斯专题组，从未来的对撞机设施的输入开始。我们以目前使用暗物质工作组推荐的基准模型为LHC搜索绘制的图为起点，该工作组也用于欧洲战略简报书的BSM和暗物质章节。这些图也可以作为关于暗物质互补性的跨边界讨论的起点，并且可以作为这些讨论的结果进行更新。这是一份提交给APS Snowmass流程的EF10专题组白皮书。
2022-05-20 hep-ex hep-ph
FCC-ee, an Accelerator for New Physics Searches in the Heavy Quark Sector
这篇手稿致力于描述拟议中的未来圆形对撞机（FCC）项目及其物理计划，重点是涉及重夸克的测量。它总结了提交给美国2021年雪团过程和欧洲粒子物理战略的报告。建议的电子-正电子对撞机的基础上建立的技术将提供高的瞬时亮度从Z共振通过ZH和WW的质量中心的能量，并高达$t\bar{t}$阈值。这将允许一组非常丰富的基本测量，以及在LHC无法达到的超稀有衰变中研究重味和τ物理。
2022-07-11 hep-ex physics.acc-ph
CompF5: End User Analysis Topical Group Report
本报告总结了计算前沿专题组在Snowmass 2021终端用户分析方面的工作。最终用户分析是指从重建和模拟的实验数据中提取物理结果。高能物理实验产生的系统可以执行常见的重建、校准和模拟任务，从而产生共享的数据样本。然后，这些详细的数据样本被减少以创建一系列分析样本，通常通过触发器或数据对象选择针对特定的物理主题进行优化。最终用户（分析仪）然后分析这些样品以产生物理结果。社区讨论集中在将最终用户分析集成分类为分析生态系统，分析模型，数据集簿记和数据库，协作软件和培训。我们根据这些影响最终用户分析的关键领域提出调查结果和建议。
2022-09-29 hep-ex hep-lat hep-ph
Reconstructing top quarks at the upgraded LHC and at future accelerators
本报告描述了Snowmass“顶级算法和探测器”高能前沿研究组进行的研究。
2013-10-03 hep-ex hep-ph
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
Report of Snowmass 2001 Working Group E2 : Electron-positron Colliders from the $ϕ$ to the Z
我们报告了在能量介于$ϕ$和Z之间的正负电子对撞机上正在进行或计划进行的实验的现状和计划。我们考虑的$e^{+}e^{-}$ B和charm工厂是PEP-II/BABAR、KEKB/Belle、superKEK、SuperBABAR和CESR-c/CLEO-c。我们回顾了弗拉斯卡蒂的$ϕ$工厂和斯坦福直线加速器中心的PEP-N设施的计划。我们研究了与TESLA高能直线对撞机相关的专用直线对撞机Z工厂的B物理前景。在所有情况下，我们比较了这些设施的物理范围与强子对撞机或固定目标设施的替代实验。
2002-01-30 hep-ex
Experiments and Facilities for Accelerator-Based Dark Sector Searches
本文概述了基于加速器的暗物质搜索的实验和设施，作为美国粒子物理学未来社区研究的一部分（斯诺马斯2021）。这篇论文的配套白皮书介绍了物理驱动因素：热暗物质，可见的黑暗门户，以及新的口味和丰富的黑暗部门。
2022-06-09 hep-ex physics.ins-det
An Impartial Perspective for Superconducting Nb3Sn coated Copper RF Cavities for Future Accelerators
这篇Snowmass21贡献论文鼓励粒子物理界促进超导Nb3Sn涂层铜RF腔体的研发，而不是昂贵的散装铌。它描述了迫切需要在这个方向上投入努力，这将提供更高的梯度和更高的操作温度，并减少任何未来对撞机的总资本和运营成本。在未来十年内建造一个国际土地控制中心的可能性不大，因为铌是固体废物的主要成本驱动因素之一。本文提供了强有力的论据，利用这段时间进行研发，在廉价和热效率高的金属（如铜或青铜）上生产Nb3Sn，同时并行地追求美国的并行馈电RF加速器结构的新概念。一种协同使用这两种先进工具的技术将使ILC或同等机器更经济实惠，更有可能被建造。这样一个成功的企业将很容易适用于其他HEP加速器，例如μ子对撞机，以及HEP以外的加速器。我们目前的努力，并评估在美国的并行馈电RF加速器结构的新概念，并在美国和国外在生产Nb3Sn薄膜的铜或青铜，尽管最小的资金。
2022-03-26 hep-ex physics.acc-ph
Enabling U.S. participation in Future Higgs Factories
关于新的希格斯工厂对撞机的令人兴奋的建议，旨在寻找新的物理学和粒子和力的精确研究，特别是在回路一级测量希格斯玻色子耦合，将作为斯诺马斯进程的一部分进行评估。潜在的设施包括（除其他外）ILC，FCC-ee，C3，CEPC，CLIC，μ子对撞机和先进的加速器概念正在研究的Snowmass主题组AF 6，可能位于亚洲，欧洲或美国。欧洲战略已批准将电子-正电子希格斯工厂作为其在HL-LHC之后的最高优先事项。这些机器所需的大部分探测器、软件和物理准备研究都是共同的，目前正在由世界各地的物理学家实施。在这份2021年Snowmass进程的白皮书中，我们将审视当前全球在未来希格斯工厂方面的活动，并举例说明未来五年内可能在这些共同领域进行的投资，以确立美国在未来希格斯工厂中的领导地位，无论它建在哪里。美国高能物理计划面临着许多挑战，在希格斯玻色子的研究中发挥重要作用可以解决这些挑战。除了科学成果外，还包括在国际伙伴关系中保持领先地位，培养和推进世界领先的能力和专家资源，以及保持和吸引人才。国际努力将受益于美国的更多参与，美国，反过来，将通过伙伴关系保持地位。
2022-05-04 hep-ex
Report of the Topical Group on Physics Beyond the Standard Model at Energy Frontier for Snowmass 2021
这是Snowmass2021能源前沿（EF）超越标准模型（BSM）报告。它结合了EF 08（模型特定探索），EF 09（更一般的探索）和EF 10（对撞机上的暗物质）的专题组报告。该报告包括对BSM动机的一般性介绍，以及对广泛的潜在BSM模型和签名的拟议未来实验的比较前景，包括复合性，超对称性，leptoquark，更一般的新玻色子和费米子，长寿命粒子，暗物质，带电轻子味违反和异常检测。
2022-10-18 hep-ex hep-ph
High Energy Physics Opportunities Using Reactor Antineutrinos
核反应堆是独特的强大，丰富，口味纯的反中微子源，继续在美国中微子物理计划中发挥着至关重要的作用。美国反应堆反中微子物理社区是一个多元化的兴趣小组，涵盖了许多探测技术和许多粒子物理主题，包括标准模型和短基线振荡，BSM物理搜索，反应堆通量和光谱建模。该社区的目标与更广泛的美国中微子计划的许多方面提供了强有力的补充，并与组成Snowmass 2021中微子前沿的大多数专题小组直接相关。反应堆中微子实验也有直接的社会影响，并已成为能源部国家实验室和大学的强大劳动力和技术开发管道。这份白皮书是作为提交给斯诺马斯2021年社区组织演习的文件编写的，将调查反应堆反中微子物理领域的状况，并总结当前和未来反应堆反中微子实验在未来十年推进粒子物理领域方面发挥关键作用的方式。
2022-03-14 hep-ex
Snowmass 2021 White Paper: Electron Ion Collider for High Energy Physics
电子离子对撞机（Electron Ion Collider，EIC）是美国能源部计划在纽约长岛布鲁克海文国家实验室建造的一个粒子加速器设施。EIC将提供极化电子束与极化质子束和轻离子束碰撞的能力。EIC将是全球最大和最先进的新加速器设施之一，也是未来几十年美国计划建设的唯一一个新的大型加速器设施。EIC的多功能性，分辨率和强度将为解决粒子物理学中一些关键和基本的开放科学问题提供许多新的机会。本文从高能物理界的角度概述了EIC的科学案例。
2022-10-17 hep-ex hep-ph nucl-ex
Physics at the CLIC e+e- Linear Collider -- Input to the Snowmass process 2013
本文概述了CLIC高能e+e-直线对撞机的物理势。它为希格斯玻色子（HE 1），电弱相互作用的精确研究（HE 2），完全理解顶夸克（HE 3）以及超越标准模型的道路-新粒子，力和尺寸（HE 4）的能源前沿工作组的Snowmass 2013进程提供输入。它还附有一篇描述CLIC加速器研究的论文，该论文已提交给Snowmass过程的Frontier Capabilities小组。
2013-09-30 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Summary of Discussion Question 4: Energy Expandability of a Linear Collider
我们报告了斯诺马斯工作组E3小组1（“TeV级”）的讨论问题4：“实验方法：线性对撞机”，该问题涉及线性对撞机的能量扩展性。我们首先综合讨论的能量达到的硬件的500 GeV的TESLA和NLC/JLC的设计。接下来，我们将审查将能量增加到800-1000 GeV的计划。然后，我们看看选项扩展到1500 GeV的能量和草图的双束加速器的方法来实现多TeV的能量。
2002-03-15 hep-ex
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
Future Collider Options for the US
美国在高能粒子加速器和对撞机-轻子机和强子机-方面有着丰富的历史，它们使基本粒子物理学的几项重大发现成为可能。为了确保在该领域继续取得进展，美国作为在国外建造下一代对撞机设施的关键合作伙伴的领导作用至关重要;同样至关重要的是探索在美国主持未来对撞机的选择“Snowmass”研究和随后的粒子物理项目优先级小组（P5）进程为制定战略提供了及时的机会。我们现在所做的将塑造我们领域的未来，以及美国是否将继续在这些领域保持世界领先地位。在这份白皮书中，我们简要讨论了美国参与国外拟议的对撞机项目，并描述了未来的对撞机选项为美国，我们还呼吁启动一个综合的R\&D计划，为未来的对撞机。
2022-03-15 hep-ex physics.acc-ph
