Predictions of Neutrino Fluxes at the Forward Physics Facility at the High-Luminosity LHC
本文通过模拟高亮度 LHC 上 ATLAS 质子-质子碰撞的远前向末态粒子传播,预测前向物理实验装置(FPF)处的中微子通量,以改进强子相互作用模型并估算大气中微子背景。
2025-09-18 astro-ph.HE hep-ex
Experimental status of particle and astroparticle searches for supersymmetry
概述了超对称搜索,包括对撞机实验,直接和间接搜索超对称暗物质。本文回顾了最近的LHC实验结果,并报道了B介子衰变的限制。最新的直接和间接搜索的超对称性的影响进行了深入的讨论。重点是各种探针的互补性-粒子和天体物理-约束超对称性。
2013-04-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Impact of LHC Run-1 on particle astrophysics
本文概述了LHC运行头三年对天体粒子物理学中两个最重要的未决问题的影响。在能量前沿的质子-质子碰撞的测量,提供了宝贵的信息,在宇宙中的最高能量粒子的身份,以及新的限制暗物质的性质,进行了总结。
2014-01-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Particle and Astroparticle Searches for Supersymmetry
超对称性可以在高能对撞机上发现,也可以通过低能精密测量和暗物质搜索来发现。我们提出了一个全面的分析,所有可用的探测器在最小的超重力。这项工作扩展了以前的分析,包括参数空间的焦点分支和有前途的间接暗物质搜索的全部阵列。我们发现,粒子和天体物理学搜索正在进行的是高度互补的:每个单独提供的可用参数空间的部分覆盖范围,但他们一起探测几乎所有的模型。宇宙学不{ \em不}提供对未来对撞机有用的超伙伴质量的上限。与此同时,在宇宙学的首选区域,如果超对称性在500 GeV的直线对撞机上被观测到,那么超对称性的某些特征必须在LHC之前{ \em}出现。
2001-11-22 astro-ph hep-ex hep-ph
Coffea-Casa: Building composable analysis facilities for the HL-LHC
针对高亮度LHC的海量数据分析挑战,研究团队开发了模块化、可组合的Coffea-Casa分析设施,支持跨站点移植、批处理与GPU加速的ML工作流,满足高能物理研究的计算需求。
2023-11-30 cs.DC hep-ex
The Forward Physics Facility at the Large Hadron Collider
本文介绍大型强子对撞机前向物理设施(FPF)的提案,旨在利用HL-LHC远前向强子束探索中微子物理、QCD、暗物质等,涵盖科学目标、工程设计及四个互补探测器(FLArE、FASERν2、FASER2、FORMOSA)的设计与项目进展。
2025-03-24 hep-ex hep-ph
Optimization of muon suppression using sweeper magnets for the Forward Physics Facility at the HL-LHC
Albert Einstein Center for Fundamental Physics, Laboratory for High Energy Physics, University of Bern(伯尔尼大学);Department of Physics, Chiba University(千叶大学);Kyushu University(九州大学);CERN(欧洲核子研究中心);Institute of Space Science — INFLPR Subsidiary(空间科学研究所(INFLPR附属机构));Royal Holloway, University of London(伦敦大学皇家霍洛威学院);Department of Physics and Astronomy, Technion—Israel Institute of Technology(以色列理工学院)
针对HL-LHC前向物理设施中缪子背景过高的问题,本文提出采用多级清扫磁体系统,结合SIBYLL、BDSIM和Geant4模拟,将缪子通量从3.8×10^3 cm^{-2}/fb^{-1}降至1.5×10^3 cm^{-2}/fb^{-1},验证了优化方案的有效性。
2026-06-12 hep-ex
MoEDAL-MAPP, an LHC Dedicated Detector Search Facility
在LHC的Run-2期间,LHC的第一个专门的搜索实验MoEDAL实验在IP 8接收了超过6 fb^-1的数据,包括p-p和Pb-Pb碰撞,效率为100%。LHCC已经批准了MoEDAL合作组织的LoI,该合作组织描述了一个令人兴奋的计划,该计划旨在扩大对p-p和重离子碰撞中高度电离粒子(HIP)的搜索,以包括LHC的RUN-3和最终HL-LHC中新物理学(NP)的弱电离和长寿命粒子(LLP)信使。2021年,作为项目第一阶段的一部分,欧洲核子研究中心批准MoEDAL基线探测器重新安装,以提高效率,降低阈值,瞬时亮度增加5倍,并提高Ecm。MoEDAL将继续寻找NP的HIP化身,重点是寻找BSM物理学的大质量、单电荷和多电荷化身,例如超对称、中微子质量模型、L-R对称、作为MoEDAL-MAPP项目第一阶段的一部分,CERN还于2021年批准安装MoEDAL穿透粒子装置(MAPP)在距离IP 8 100米的UA 83隧道内。MAPP探测器对弱相互作用粒子的灵敏度低至10^-3 e,即有效电荷。此外,MAPP探测器与MoEDAL的捕获探测器相结合,为我们提供了对带电LLP的独特灵敏度。MAPP对中性LLP也有一定的敏感性。在项目的第二阶段,我们将为HL-LHC安装MAPP-2升级。我们预计该探测器将部署在IP 8附近的UGC 1画廊。实验的这一阶段旨在确保教育部-MAPP对BSM物理…
2023-03-13 hep-ex hep-ph
The radiation field in the Gamma Irradiation Facility GIF++ at CERN
高亮度LHC(HL-LHC)的升级对粒子探测器技术提出了新的挑战。光度的增加将在基于气体的μ子探测器中产生比LHC条件下高十倍的粒子背景。在这样的高背景下,探测器性能的详细知识是至关重要的优化设计和高效运行后的HL-LHC升级。精确了解探测器材料和气体可能的老化效应是极其重要的。为了应对这些具有挑战性的要求,一个新的伽马辐照设施(GIF++)的设计和建造在欧洲核子研究中心SPS北区作为继任者的伽马辐照设施(GIF)在长周期1(LS 1)期间。它具有强度可调的662 keV光子的强源,以模拟大面积的连续背景,并与高能μ子束相结合,以测量存在背景时的探测器性能。新的GIF++设施自2015年春季开始运营。除了描述的设施和基础设施,这项工作的目标是提供一个广泛的GIF++光子场与不同配置的吸收过滤器在上游和下游照射区域的表征。此外,测量结果与Geant 4模拟基准,以提高辐射场的知识。在辐照器正前方,设施内空气中的吸收剂量可达2.2 Gy/h。特别令人感兴趣的是低能量的光子组件,由于在照射器内和从掩体的混凝土墙壁的光子的多次散射而发展。
2017-06-08 hep-ex physics.ins-det
FLArE up dark sectors with EM form factors at the LHC Forward Physics Facility
本文研究在FPF的FLArE探测器中通过电子散射搜寻具有微电荷、偶极矩、无偶极矩或电荷半径的前向暗扇区粒子,表明其可覆盖亚GeV至百GeV质量范围并互补现有探测。
2022-05-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Science and Project Planning for the Forward Physics Facility in Preparation for the 2024-2026 European Particle Physics Strategy Update
本研究介绍了为筹备2024-2026年欧洲粒子物理战略更新的前向物理装置(FPF)的现状,阐述其多领域物理潜力,总结装置及相关实验的当前设计,并说明合作、预算与进度等规划。
2025-05-19 hep-ex hep-ph physics.ins-det
High-energy emissions of light mesons plus heavy flavor at the LHC and the Forward Physics Facility
高能区强相互作用动力学研究是LHC乃至新一代对撞机前沿研究的核心内容。在这里,由于衍射半硬最终状态的能量的增强破坏了QCD运行耦合中的微扰级数的收敛性,因此需要改进的纯共线因式分解,占所有这些大的对数贡献的订单remmation。受最近发现的启发,即重口味粒子的包容性排放允许在高阶校正和尺度变化下稳定高能图解微分分布的明确信号,我们对轻介子的包容性强子产生提供了新的快度和方位角观测值的预言($η$或$π^\pm$)与重味强子($Λ_c$或$b$味强子)相关联。我们计算我们的观测值在一个混合的高能量和共线因式分解框架,其中下一个领先的BFKL-介导的部分子截面卷积与共线部分子分布和碎裂功能。我们认为运动学范围通常涵盖的LHC探测器的验收,和新的未来的正向物理设施(FPF)和中央一个在ATLAS通过一个紧密的时间重合设置的超正向粒子的组合标签。通过对通过复制驱动的分析与共线输入相关的不确定性以及来自高能量再确认的不确定性进行详细研究,我们强调了评估我们的过程的精度研究的可行性所需的挑战和步骤。
2022-06-08 hep-ex hep-ph hep-th
Hadrophilic Dark Sectors at the Forward Physics Facility
模型与光暗部门和暗物质粒子激发定性新的对撞机搜索。本文对U(1)$_B$和U(1)$_{B-3L_τ}$规范玻色子与轻暗物质耦合的亲强子模型进行了全面的研究。在这些模型中,新的中介粒子与夸克耦合,但与轻子的耦合被抑制,为研究得很好的暗光子模型提供了一个有用的陪衬。我们认为目前的边界从加速器和对撞机搜索,罕见的异常引起的衰变,中微子非标准的相互作用,和暗物质直接检测。尽管有许多现有的限制,这些模型预测了一系列新的签名,可以在当前和不久的将来的实验中看到,包括暗规范玻色子衰变到强子末态$π^+ π^- π^0$,$π^0 γ$,$K^+ K^-$,和$K_S K_L$在FASER在LHC运行3,$ν_τ$散射率的增强在遥远的中微子探测器,和热暗物质散射在FLAr在HL-LHC时代。因此,这些模型激发了在LHC的远场区域进行一系列不同的实验,这些实验可以容纳在拟议的前向物理设施中。
2022-07-06 hep-ex hep-ph
Probing a $Z'$ gauge boson via neutrino trident scattering in the Forward Physics Facility at the LHC and FCC
Institute of Physics and Mathematics, Federal University of Pelotas(联邦乌拉圭大学物理与数学研究所)
本研究探讨在LHC和FCC的前向物理设施中,通过中微子三叉散射探测$Z'$玻色子,发现FPF@LHC无法改进现有约束,而FPF@FCC可扩展参数空间覆盖。
2025-05-21 hep-ex hep-ph
High-density gas target at the LHCb experiment
本文介绍LHCb新安装的高密度气体靶系统,其独特设计支持多种物理研究,调试证明固定靶与对撞模式可并行运行且不影响数据质量。
2024-11-09 hep-ex physics.ins-det
Neutrinos from charm: forward production at the LHC and in the atmosphere
大气中瞬发中微子通量的理论预测有很大的不确定性与粲强子的产生有关,到目前为止,粲强子是大气中瞬发中微子的主要来源。宇宙射线的通量,其陡降的能谱,在评估高能大气中微子通量时,对粲的前向产生起着重要作用。欧洲核子研究中心目前的LHCb实验限制了与瞬发大气中微子通量相关的运动学区域的魅力产生。拟议的向前物理设施具有额外的能力来检测大型强子对撞机向前魅力产生的中微子通量。我们讨论了当前和计划中的实验对高能大气中微子通量理论预测发展的影响。
2021-07-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutrino Up-scattering via the Dipole Portal at Forward LHC Detectors
大型强子对撞机在高快度下的显著中微子通量促使专用的前向探测器研究TeV能量下中微子的性质。我们研究磁偶极之间的相互作用,活跃的中微子和新的无菌状态在乳液和液氩实验,可以位于未来的正向物理设施(FPF)下游的ATLAS相互作用点。中微子从电子上散射产生电子反冲信号,可以探测高亮度LHC(HL-LHC)的参数空间的新区域,特别是由于低动量阈值的液氩探测器。我们还考虑了无菌中微子通过偶极算符的衰变,这导致了一个光子,可以从生产顶点位移。FPF探测器可以测试通过偶极门产生的重至1 GeV的无菌中微子状态,突出了高能LHC中微子作为新物理探测器的用途。
2022-03-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Forward Physics Facility: Sites, Experiments, and Physics Potential
前沿物理设施(FPF)是一个提议,旨在创建一个具有空间和基础设施的洞穴,以支持在高亮度时代在大型强子对撞机上进行一系列前瞻性实验。FPF位于光束碰撞轴上,并通过至少100米的混凝土和岩石与相互作用点屏蔽,FPF将容纳实验,这些实验将检测现有大型LHC实验接受范围之外的粒子,并将在极低的背景环境中观察罕见和奇异的过程。在这项工作中,我们总结了FPF计划的现状,包括在土木工程方面的最新进展,确定有前途的网站FPF和目前设想的实验,以实现FPF的物理潜力。然后,我们回顾了许多标准模型和新的物理主题,将先进的FPF,包括寻找长寿命的粒子,探测器的暗物质和暗部门,高统计研究的TeV中微子的所有三种口味,微扰和非微扰QCD方面,和高能天体粒子物理。
2022-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Neutrino trident scattering at the LHC energy regime
该研究针对LHC能区中微子-钨相互作用的三叉戟散射过程,估算不同相互作用模式下的轻子末态截面及FASERν2探测器的事例数,证实向前物理装置观测该过程原则上可行。
2024-06-19 hep-ex hep-ph
Probing Neutrino-Portal Dark Matter at the Forward Physics Facility
正向物理设施(FPF)计划在大型强子对撞机的ATLAS相互作用点附近运行,为探索TeV能量尺度的中微子特性提供了令人兴奋的新领域。它将达到一个前所未有的制度,为地面中微子实验,并提供机会,揭示新的物理中微子在更高的能量尺度。我们表明,未来的探测器在FPF有可能发现新的介质,主要是中微子耦合,质量在0.3和20 GeV之间,小耦合尚未探测到现有的搜索。这样一个亲中微子介质是很好的动机,以解决几个中微子门户暗物质候选人的起源,包括热冻结和无菌中微子暗物质的情况。在实验上,相应的签名包括中微子带电电流散射事件与大失踪的横向动量,和过度明显的τ中微子事件。我们讨论了FPF探测器的能力,需要这种搜索,最重要的是强子能量分辨率。
2021-11-10 hep-ex hep-ph
Antiproton production with a fixed target and search for superheavy particles at the LHC
本文提出了一个在核子-核子相互作用的运动学禁区内测量质子-核碰撞产生反质子的截面的实验方案。它表明,这个过程可以从运动学允许的生产过程中分离,使用现有的探测器的ALICE设施在质子能量为7 TeV的固定核目标。假设截面的尺度依赖性,所获得的数据可以用来估计在LHC铅核束中产生质量为几十TeV的超重粒子的亚阈值截面。
2021-12-28 hep-ex hep-ph
Letter of Intent: The Forward Physics Facility
Lehman College, City University of New York(纽约市立大学莱曼学院);University of Liverpool(利物浦大学);University of Bern(伯尔尼大学);Chiba University(千叶大学);Kyushu University(九州大学);SNOLAB(斯诺实验室);University of Oxford(牛津大学);Bartoszek Engineering(巴托舍克工程公司);University of Pittsburgh(匹兹堡大学);University of Fribourg(弗里堡大学);Universität Bonn(波恩大学);Indian Institute of Technology, Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校);University of California, Irvine(加州大学尔湾分校)
本文提出向前物理设施(FPF)旨在利用高能中微子的强流及其可能的新粒子在远前向方向的独特科学机会,扩展HL-LHC的发现潜力,通过四个互补探测器实现中微子物理、量子色动力学和天体粒子物理的突破性测量,并寻找暗物质和其他新粒子。
2025-10-30 hep-ex hep-ph
An electron-hadron collider at the high-luminosity LHC
CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire(欧洲核子研究中心);AGH University of Kraków(克拉科夫AGH科技大学)
本文提出在高亮度LHC上建设低能电子-重子对撞机的概念,探讨其加速器技术、束流动力学及科学潜力。
2025-12-31 hep-ex physics.acc-ph
Longevity Study on the CMS Resistive Plate Chambers for HL-LHC
CMS电阻板室(RPC)系统已通过LHC运行10年的认证。在接下来的几年里,在高光度LHC(HL-LHC)阶段,LHC的瞬时光度将比现有的LHC光度增加五倍。这将使本CMS RPC系统经受相对于检测器所设计的背景速率和操作条件高得多的背景速率和操作条件。这些条件可能会影响探测器的性能,并引入不可恢复的老化效应。在CERN γ辐照装置(GIF++)中建立了一个专门的寿命测试,以确定现有RPC探测器在HL-LHC运行期间是否能在硬背景条件下生存。在辐照测试期间,RPC探测器长时间暴露于高伽马辐射,并且探测器主要参数作为积分电荷的函数被监测。基于收集的LH-LHC预期的综合电荷的大部分,辐照试验的结果将被呈现。
2021-11-27 hep-ex physics.ins-det
2026 ESPPU input from the ANUBIS Collaboration
为充分挖掘高亮度LHC的物理潜力,ANUBIS合作组提议将ANUBIS实验作为横向物理设施(TPF)的一部分,以扩展超越标准模型长寿命粒子的搜索覆盖范围。
2025-04-04 hep-ex hep-ph
A roadmap for neutrino detection at LHC, HL-LHC and SPS
本文介绍了SND@LHC探测器的研究背景、技术细节及首批对撞机中微子观测成果,并提出了在HL-LHC和新批准的Beam Dump Facility进行中微子测量的升级与实验路线图。
2024-08-28 hep-ex physics.ins-det
A Highly Selective First-Level Muon Trigger With MDT Chamber Data for ATLAS at HL-LHC
高度选择性的触发器是必不可少的物理方案的ATLAS实验在HL-LHC的瞬时光度将是大约一个数量级大于LHC的瞬时光度运行1。由于电阻板和薄间隙触发室的中等动量分辨率,第一级μ子触发率由低于标称触发阈值的低动量μ子主导。使用精密μ子漂移管室的数据进行触发决策,可以充分降低HL-LHC的高触发率。这需要实现快速MDT读出链和具有至多6微秒的延迟的快速MDT轨道重构算法。快速读出链的硬件演示器已在CERN伽马辐照设施的HL-LHC操作条件下成功测试。在快速触发处理器上实现了快速航迹重建算法。
2016-04-26 hep-ex physics.ins-det
SHiP experiment at the SPS Beam Dump Facility
SHiP实验利用SPS高强度束流倾卸设施,通过多系统探测器在GeV能标搜寻弱相互作用粒子(如暗区媒介粒子、轻暗物质和毫电荷粒子)并研究中微子,计划运行15年,以补充LHC及未来对撞机的超标准模型物理搜寻。
2025-04-09 hep-ex hep-ph
Prompt electron and tau neutrinos and antineutrinos in the forward region at the LHC
在高速度和高能量的中微子通量是敏感的QCD动力学的重味生产的运动学区域尚未进行测量。计划在LHC运行3进行的FASER $ν$和SND@LHC实验,以及在高光度LHC阶段进行的一系列实验,将探测高赝快度的中微子。这篇短文报道了最近在大型强子对撞机上分别从$D_s^\pm$和$D^\pm$的产生和衰变中对$pp$碰撞中的瞬发$ν_τ+\barν_τ$和$ν_e+\barν_e$双微分截面的评估。对于$\sqrt{s}=14$ TeV,在非线性光学QCD中计算了双微分中微子能量和赝快度分布.这些预测的数据表。未来的工作需要完善的中微子和反中微子通量的预测在LHC的前向区域进行了讨论。
2022-03-15 hep-ex hep-ph
Selected Experimental Results from Heavy Ion Collisions at LHC
我们回顾了欧洲核子研究中心大型强子对撞机(LHC)的一组重离子碰撞实验结果。在LHC(质心能量为2.76 TeV)上进行的带电粒子多重数密度、方位各向异性系数和带电强子核修正因子的测量具有很好的一致性。与相对论重离子对撞机(RHIC)在较低能量(质心能量为200 GeV)下的类似测量结果相比,LHC形成的系统具有更高的能量密度,更大的系统尺寸,并且寿命更长。这些测量结果与模型计算结果进行了比较,以获得对RHIC和LHC产生的物质性质的物理见解。
2013-08-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
ALP Searches at the LHC: FASER as a Light Shining through Walls Experiment
我们建议使用FASER作为一个光照射通过墙壁的实验,以寻找轴子和类轴子粒子(ALP)。大型强子对撞机碰撞产生高强度和高能量的光子通量在向前的方向,可以振荡成ALP的磁场,用于限制束。这些ALP然后穿过大约100米的岩石,然后到达FASER的磁场,在那里它们可以转换回光子并被电磁量热计检测到。在接下来的几年里,FASER和它的继任者FASER 2在向前物理设施将能够探索区域的ALP参数空间无法访问的其他实验室为基础的实验。
2023-02-14 hep-ex hep-ph
Background in the CMS muon detectors: simulation and measurements with pp collision data
LHC的CMS μ子系统是由不同的探测器技术建造的。在LHC运行-2期间,测量不同μ子探测器的背景命中率对于评估腔室及其机载电子设备的寿命以及HL-LHC系统的预期性能至关重要。此外,使用模拟对背景进行准确建模也至关重要,因为对第二阶段升级的预期辐射背景的估计只能依靠安装新探测器的区域的蒙特卡洛预测。目前的理解与收集的数据在大型强子对撞机运行-2,以及在欧洲核子研究中心的高强度伽马辐照设施,GIF++,测量的背景进行了讨论,连同工作,以提高精度的背景建模在Fluka和GEANT 4模拟。
2020-02-20 hep-ex physics.ins-det
New Facilities for the Production of 1 mm gap Resistive Plate Chambers for the Upgrade of the ATLAS Muon Spectrometer
为ATLAS HL-LHC升级生产近1000个1 mm间隙RPC,研究介绍面向新工业设施的组装工艺转移、原型认证测试及不同制造方法比较,证实其可可靠产出合格探测器。
2025-01-08 hep-ex physics.ins-det
The Forward Physics Facility at the High-Luminosity LHC
在高亮度大型强子对撞机(LHC)的高能碰撞产生了大量的粒子沿束碰撞轴,现有的LHC实验接受之外。拟议中的正向物理设施(FPF)将位于距ATLAS相互作用点几百米处,并由混凝土和岩石屏蔽,将主持一系列实验,以探测标准模型(SM)过程并搜索标准模型(BSM)之外的物理。在这份报告中,我们回顾了土木工程计划和实验的现状,以探索可以在前沿区域进行独特探测的各种物理信号。FPF实验将通过在低背景环境中使用TeV中微子进行高统计分析,寻找新的粒子散射或衰变特征以及与SM预期的偏差,对广泛的BSM物理敏感。高统计中微子的探测也将为微扰和非微扰QCD以及弱相互作用的基础课题提供有价值的数据。FPF的实验将使LHC的正向粒子产生和天体粒子物理学之间的协同作用得到利用。我们在这里报告这些物理主题,基础设施,探测器和模拟研究,以及未来的方向,以实现FPF的物理潜力。
2022-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Development of a Highly Selective First-Level Muon Trigger for ATLAS at HL-LHC Exploiting Precision Muon Drift-Tube Data
高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)将提供一个独特的机会来探索物理学的本质,超越强和电弱相互作用的标准模型。高度选择性的第一级触发器对于HL-LHC的ATLAS实验的物理方案至关重要,其中瞬时光度将超过LHC Run 1的瞬时光度约一个数量级。ATLAS第一级μ子触发率主要由低动量μ子控制,这是因为RPC和TGC触发室的中等动量分辨率而被接受的。利用精密μ子漂移管(MDT)室的数据进行一级触发决策,可以克服这一局限性。这需要将MDT命中连续快速传输到检测器外触发逻辑和快速跟踪重建算法。μ子触发率的减少,可实现与建议的新的触发概念,一种新的快速跟踪重建算法的性能,和第一个硬件演示的方案与μ子测试束数据在欧洲核子研究中心伽马辐照设施进行了讨论。
2017-01-31 hep-ex physics.ins-det
Performance of Drift-Tube Detectors at High Counting Rates for High-Luminosity LHC Upgrades
在欧洲核子研究中心的伽马辐照设施(GIF)和慕尼黑范德格拉夫串列加速器的20 MeV强质子束中研究了加压漂移管探测器在非常高的背景速率下的性能,以应用于大型强子对撞机(LHC)高亮度升级的大面积精确μ介子跟踪。ATLAS μ子漂移管(MDT)室与30毫米管直径的设计,以应付和中子背景命中率高达500赫兹/平方厘米。在LHC升级时,本底率预计将达到14 kHz/cm 2。使用标准MDT读出电子设备的测试结果表明,漂移管直径减小到15 mm,同时保持操作参数不变,大大提高了速率能力,远远超出了要求。用于LHC升级的新的小直径μ介子漂移管(sMDT)室的开发已经完成。在高计数率下的跟踪效率和空间分辨率的进一步改进将通过采用针对高计数率的改进的信号整形的升级的读出电子器件来实现。
2016-03-31 hep-ex physics.ins-det
Deep Inelastic Scattering at the TeV Energy Scale and the LHeC Project
讨论了利用大型强子对撞机质子束和新型电子加速器的电子对撞机的前景。在10^33 cm^-2 s^-1量级的光度下,到达质心的能量可能是HERA的5倍。物理方案与这样的设施进行调查,并可能的机器和探测器布局的草图。
2009-02-15 hep-ex
Detecting Dark Matter with Far-Forward Emulsion and Liquid Argon Detectors at the LHC
新的轻粒子可能会在大型强子对撞机的远距离区域大量产生,然后衰变为暗物质,这可以通过远距离实验中的散射来检测。我们考虑的例子,不可见衰减的暗光子,通过$A' \to χχ$衰减到暗物质。然后可以通过其散射电子$χe^- \to χe^-$来检测暗物质。我们认为发现潜在的探测器放置在光束碰撞轴480米的ATLAS相互作用点,包括乳液探测器(FASER $ν$ 2),并首次,前向液氩实验(FLArE)。对于这些探测器技术中的每一种,我们设计了有效地将单个$e^-$信号与领先的中微子和μ子诱导背景分离的切割。我们发现,10至100吨的探测器可能会发现数百至数千个暗物质事件在HL-LHC时代,将敏感地探测参数空间的热遗迹区域。这些结果激发了在LHC上建造远距离乳胶和液氩探测器,以及一个合适的位置来容纳它们,例如拟议的Forward Physics Facility。
2021-04-16 hep-ex hep-ph
Discovering Dark Matter at the LHC through Its Nuclear Scattering in Far-Forward Emulsion and Liquid Argon Detectors
大型强子对撞机可能会产生轻的、弱相互作用的粒子,这些粒子衰变为暗物质,在遥远的方向上产生强烈的、高度准直的暗物质粒子束。我们调查的前景,检测这种暗物质在两个遥远的前向探测器提出了未来的前向物理设施:FASER $ν$ 2,一个10吨的乳胶探测器,和FLARE,10至100吨LArTPC。在这里,我们专注于核散射,包括弹性散射,共振π介子生产,和深非弹性散射,并设计削减,有效地消除中微子诱导的背景。在暗光子的不可见衰减的情况下,DM-核散射探测新的参数空间的暗物质质量5 MeV $\lesssim m_χ \lesssim$ 500 MeV。当与先前研究的DM电子散射相结合时,FASER $ν$ 2和FLAr E将能够在具有MeV $\lesssim m_χ \lesssim $ GeV的宇宙学有利参数空间的大片区域中发现暗物质。
2021-08-31 hep-ex hep-ph
Lake- and Surface-Based Detectors for Forward Neutrino Physics
Harvard University(哈佛大学);University College London(伦敦大学学院)
本文提出SINE和UNDINE两个中微子探测器,用于研究LHC碰撞产生的中微子,通过模拟展示其在约束中微子截面和解决宇宙射线muon谜题方面的贡献。
2026-02-10 hep-ex hep-ph
The Physics Potential of SuperB
超级B是一个主要的新的欧洲e+e-对撞机设施将建在意大利,将提供一个精确的研究结构的新物理超越标准模型以上的能量尺度上的大型强子对撞机以及一个全面的计划标准模型物理。在这篇文章中,我回顾了物理学的机会,加速器和探测器研究的现状,以及未来的计划。
2011-08-10 hep-ex
Probing the dimuon channel of a Z' boson at the HL-LHC using multivariate analysis
该研究在 HL-LHC 的 14 TeV、3000 fb⁻¹ 条件下,利用 TMVA 比较 BDT、DNN 与似然估计器,以区分 Z' 双 μ 子衰变中的暗希格斯信号和标准模型本底。
2025-05-16 hep-ex hep-ph
The Elastic Analysis Facility's (EAF's) Contribution to the Future of Analysis at Multi-Experiment Institutions and Future Colliders
本文介绍 Fermilab 的 EAF 平台如何通过现代化软件、安全计算接入和友好界面支持 CMS、NOvA、DUNE 等多实验分析,并为未来对撞机时代提供可扩展模板。
2025-06-09 hep-ex physics.data-an
Neutrino Physics and Astrophysics at Colliders
Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Chicago(芝加哥大学)
本文综述了对撞机中微子实验(包括FASERν、SND@LHC及未来前向物理设施)的最新成就与前景,重点介绍了首次在空前能量下测量对撞机中微子相互作用、探索暗物质候选者、惰性中微子及非标准相互作用等新物理场景,并指出前向物理设施将实现中微子截面的精确测量、降低大气中微子通量计算中的系统不确定性,从而推动天体物理中微子观测和宇宙线相互作用的理解。
2026-05-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
A Phenomenological Analysis of LHC Neutrino Scattering at NLO Accuracy Matched to Parton Showers
针对LHC前向中微子实验,基于LHAPDF框架的中微子PDF参数化通量,结合POWHEG-BOX-RES生成NLO+PS精度预言,量化多因素影响并与GENIE比较,证明高阶生成器对实验目标的重要性。
2024-12-02 hep-ex hep-ph
FORMOSA: Looking Forward to Millicharged Dark Sectors
我们确定了潜在的世界上最敏感的位置,以寻找毫荷电粒子在10兆电子伏至100 GeV的质量范围:在大型强子对撞机的前进区域。我们建议在这个位置构建一个基于闪烁器的实验,FORward MicrOcharge SeArch(FORMOSA),并估计相应的灵敏度投影。我们表明,FORMOSA可以发现毫荷电粒子在一个大的和未开发的参数空间,并研究强烈的相互作用的暗物质,不能检测到地面直接检测实验。新提出的LHC正向物理设施(FPF)提供了一个理想的结构来主持完整的FORMOSA实验。
2020-10-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The International Linear Collider - Physics and Perspectives
随着希格斯玻色子在大型强子对撞机上的发现,标准模型的所有粒子似乎都被实验观察到了,但许多问题仍然没有答案。这一发现加强了对未来高能对撞机的规划,其目的是以更高的精度探测标准模型和电弱对称性破缺的机制,并扩展和补充目前正在LHC进行的新粒子的搜索。这种未来设施最成熟的选择是国际直线对撞机ILC,这是一个质量中心能量为500 GeV的电子-正电子对撞机,有可能升级到TeV区域。ILC将充分探索希格斯部分,包括独立于模型的耦合和宽度测量,直接测量与顶夸克的耦合和希格斯自耦合,实现对顶夸克性质和耦合的精确测量以及其他电弱精确测量,并为补充强子对撞机能力的新物理学提供广泛的发现潜力。本文将概述ILC的物理情况,在运行场景的背景下,涵盖不同的质心能量,并讨论这个全球设施的现状和前景。
2016-07-01 hep-ex hep-ph physics.ins-det
$B$-meson production at forward rapidities in $pp$ collisions at the LHC: Estimating the intrinsic bottom contribution
本文通过混合形式和跑动耦合BK方程,在质子波函数中引入内禀底夸克拟设,估计其对LHCb和FPF运动学范围内B±介子产生截面的影响,发现内禀底夸克显著增强超前方快度区的产生截面。
2024-09-01 hep-ex hep-ph
Irradiation Tests and Expected Performance of Readout Electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter for the HL-LHC
ATLAS强子端盖量热计(HEC)的读出电子器件将不得不承受比其设计值大3-5倍的辐射环境。配备GaAs ASIC并构成读出电子设备核心的计数板和求和板(PSB)受到中子和质子的辐照,其通量超过HL-LHC十年运行的数倍。中子测试在捷克共和国Rez的NPI进行,其中36 MeV的质子束被引导到厚的重水靶上以产生中子。质子辐照是在瑞士维利根的PSI质子辐照设施的PROSCAN区域用200 MeV质子进行的。在这两个测试中的S参数的原位测量允许频率相关的性能参数,如增益和输入阻抗,作为注量的函数的评估。ASIC响应的线性度是在中子试验中直接测量的,具有变化幅度的三角形输入脉冲。所获得的结果允许的HEC的预期性能退化的估计。为了替代PSB芯片,研究了替代技术,并暴露于类似的中子辐射水平。特别是,IHP 250 nm Si CMOS技术已证明表现出良好的性能,并符合所需的规格。目前的PSB设备的性能测量,在HL-LHC条件下的预期性能退化,并从替代技术的结果将被提交。
2013-09-03 hep-ex physics.ins-det
Hardware Implementation of a Fast Algorithm for the Reconstruction of Muon Tracks in ATLAS Muon Drift-Tube Chambers for the First-Level Muon Trigger at the HL-LHC
高亮度大型强子对撞机将提供一个独特的机会来探索物理学的本质,超越强相互作用和电弱相互作用的标准模型。高度选择性的第一级触发器是必不可少的物理方案的ATLAS实验在HL-LHC的瞬时光度将超过LHC运行1瞬时光度几乎一个数量级。ATLAS第一级μ子触发率主要由低动量μ子控制,这是由于电阻板和薄间隙触发室的中等动量分辨率而选择的。这种限制可以通过在第一级触发决策中包括精密μ子漂移管(MDT)室的数据来克服。这需要MDT命中到检测器外触发逻辑的快速连续传输以及在触发逻辑中执行的快速跟踪重建算法。为了证明在大约3~ $μ$ s的短的可用第一级触发延迟内重建MDT室中的轨迹的可行性,我们在Xilinx Zynq FPGA的ARM Cortex A9微处理器上实现了种子Hough变换,并使用CERN的伽马辐照设施中记录的测试束数据研究了其性能。我们可以证明,通过使用ARM处理器的Neon单指令多数据引擎并行执行4个浮点运算,可以满足具有挑战性的延迟要求。
2018-03-11 hep-ex physics.ins-det
Deep-Inelastic Scattering at TeV Energies with LHC Muons
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)(坎皮纳斯州立大学);Nikhef Theory Group(尼赫夫理论组);Vrije Universiteit(自由大学);Federal University of Pelotas (UFPel)(佩洛塔斯联邦大学);Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步辐射中心);University of California, Irvine(加州大学尔湾分校)
本文提出利用LHC远前方实验FASER探测到的TeV能量缪子通量,开展中性流深度非弹性散射研究,以探测质子粲夸克含量,并预测未来运行的事件产额。
2025-09-19 hep-ex hep-ph nucl-ex
The LHC as a Neutrino-Ion Collider
本文提出将LHC前向中微子束作为中微子-离子对撞机,通过FASERν等实验的DIS测量显著约束质子与核PDF不确定性,从而改进HL-LHC核心过程的理论预测,且无需改造加速器基础设施。
2024-04-01 hep-ex hep-ph nucl-ex
Precision Muon Tracking Detectors for High-Energy Hadron Colliders
小直径μ子漂移管(sMDT)室与15毫米管直径是一个具有成本效益的技术,高精度μ子跟踪大面积在高本底率,预计在未来的高能强子对撞机,包括HL-LHC。该室的设计和施工程序已优化大规模生产,并提供传感线定位精度优于10?M. sMDT室的速率能力已在CERN伽马辐照设施进行了广泛测试。它超过了ATLAS μ子漂移管(MDT)室,这是在前所未有的高背景率的中子和伽马射线,由一个数量级,这是足够的几乎整个μ子探测器接受FCC-hh在最大亮度。sMDT的运行和建造经验来自正在进行或正在为LHC第1和第2阶段准备的ATLAS μ子谱仪升级。
2016-03-29 hep-ex physics.ins-det
Detector Control System and Efficiency Performance for CMS RPC at GIF++
在高亮度LHC升级计划的框架内,CMS μ子小组建造了几种不同的RPC原型,目前正在新的CERN伽马辐照设施(GIF++)进行测试。利用WinCC-OA工具开发了专用的探测器控制系统,对这些原型探测器进行控制和监控,并存储测量参数数据。初步的效率研究,设置的基本性能测量CMS RPC开始老化研究。
2016-10-18 hep-ex physics.ins-det