Gamma-gamma collider with W_gg < 12 GeV based on the 17.5 GeV SC linac of the European XFEL
我们建议并证明，一个伽玛-伽玛对撞机与W_gg < 12 GeV，可以添加到欧洲的XFEL与其主程序的干扰最小。高能光子将通过0.5微米激光光子在现有的17.5 GeV电子束上的康普顿散射获得。这样的伽马-伽马对撞机将是现代技术发展和应用的绝佳场所：强大的激光器，光学腔，超导直线加速器和低发射率电子源-以及培训下一代加速器物理学家和工程师。物理学计划将包括各种J^P态（b \bar{b}、c \bar{c}、四夸克态、夸克分子和其他奇异态）中C=+共振的光谱学，其质量范围过去几乎没有涉及，目前或计划中的任何实验都没有涉及。可变的圆极化和线极化将有助于确定量子数和测量γ-γ截面的极化分量（σ_ \perp，σ_ \parallel，σ_0，σ_2）。
2020-08-10 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
An electron injector for the Electron-Ion Collider based on proton-driven plasma wakefield acceleration
Max Planck Institute for Physics（马克斯·普朗克物理研究所）；Heinrich-Heine-Universität（杜塞尔多夫大学）；Instituto Superior Tecnico（里斯本高等理工学院）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Brookhaven National Laboratory（布鲁海文国家实验室）；UCL（伦敦大学学院）；DESY（德国电子同步辐射研究）
本文提出利用质子驱动等离子体wake场加速技术为电子离子对撞机设计电子束注入方案，采用RHIC现有蓝环提供质子束，利用现有EIC极化电子源，估算出平均极化度约70%和1e34 cm$^{-2}$s$^{-1}$的亮度。
2026-09-29 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Slice energy spread measurement in the low energy photoinjector
切片能散是自由电子激光优化设计的关键参数之一，但其精确测量并不容易。两项最近的研究，从高能量（$>$ 100兆电子伏）在瑞士自由电子激光和欧洲XFEL的光注入器报告了更高的切片能量扩展比预期在其XFEL工作点（200 - 250 pC）。本文提出了一种测量低束流能量（$\sim$ 20 MeV）下的切片能散的新方法，并在美国Zeuthen（PITZ）的光注入器试验装置上进行了验证，结果表明，在250 pC和500 pC下的测量结果比在高能注入器下的测量结果低得多。
2022-01-31 physics.acc-ph
Experimental validation of collective effects modeling at injector section of x-ray free-electron laser
我们考虑集体束流动力学在欧洲XFEL注入器部分。的纵向相空间（LPS）的电子束的测量结果进行了比较，从数值模拟得到的。本文提出了一种新的分析LPS测量中自场效应的方法。它允许准确地确定加速模块中的同步RF相位，并适当地减去LPS中印记的RF曲率。与模拟的进一步结合使得有可能分离来自不同来源的集体效应，从而单独量化这些效应对束流动力学的影响。这包括在RF枪中的空间电荷主导的束流动力学，以及由枪后的尾流场主导的集体效应，直到注入器部分的末端。本文还提出了一种新的分析模型，用于计算有限长射频腔链的短程尾流函数，并通过数值分析和实验结果进行了验证。它示出的物理模型中使用的束动力学的模拟枪后允许减少绝对误差的相关能量啁啾的建模相比，当集体效应枪后被忽略的情况下，由数量级。
2020-12-28 physics.acc-ph physics.comp-ph
Performance of the LHC injector chain after the upgrade and potential development
欧洲核子研究中心的加速器复合体为大型强子对撞机（LHC）相互作用区的四个大型实验以及一些固定目标实验准备质子，这些实验直接从LHC注入器获得光束。在2010年至2021年期间，LHC注入器升级（LIU）项目下的注入器综合体设计和实施了一系列重大变化，主要目标是使注入器链能够产生强度和亮度加倍的LHC光束。作为这些升级的副产品，固定目标波束也有望受益，并可能访问以前未探索的参数范围。这封信总结了LHC注入器产生的主要固定目标光束，以及各种光束类型升级后的预期性能，并显示了2021年光束调试的初步结果。
2022-03-17 physics.acc-ph
The upgraded data acquisition system for beam loss monitoring at the Fermilab Tevatron and Main Injector
一个基于VME的数据采集系统的束流损失监测器已经开发出来，并在Tevatron和主注入加速器在费米实验室复杂的使用。当Tevatron在对撞机模式下运行时，对增强射束损失保护的需求是新设计的主要驱动力。在实施本系统之前，束流损失监测系统在对撞机操作期间被禁用，并且Tevatron磁体的保护依赖于失超保护系统。新的束流损失监测系统允许在对撞机的全部操作条件下设置适当的中止逻辑和阈值。该系统还在射束中止事件之前记录射束损失数据的历史以用于中止后分析。2006年秋季安装了主喷射器系统，2007年夏季安装了Tevatron系统。这两个系统都在2008年夏天全面运行。在本文中，我们报告的整体系统设计，提供了一个描述其正常运行，并显示了一些例子，其使用的主注入器和Tevatron。
2011-11-30 physics.acc-ph physics.ins-det
Arc and Chicane Bunch Compression Schemes for Hard and Soft X-Ray Free Electron Laser Facilities: A Comparison
MAX IV Laboratory（MAX IV 实验室）；STFC Daresbury Laboratory（STFC 达尔斯伯里实验室）；Cockcroft Institute（科克克罗夫特研究所）；ANSTO-Australian Synchrotron（澳研中心-澳大利亚同步辐射加速器）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Liverpool（利物浦大学）
本文比较了弧形和急转弯压缩方案在硬X射线和软X射线自由电子激光设施中的性能，发现全弧压缩和五磁铁方案能显著提升XFEL性能。
2026-03-09 physics.acc-ph
Fermilab Antiproton Source, Recycler Ring, and Main Injector
费米实验室反质子生产综合体在2011年结束运行时，包括一个精密的靶系统、三个8-GeV储存环（即聚束器、累积器和回收器）、25个独立的多GHz随机冷却系统、世界上唯一的相对论电子冷却系统和一个无人能及的技术专家团队。费米实验室的加速器综合体支持一个广泛的物理计划，包括Tevatron Collider Run II，使用8 GeV和120 GeV质子束的中微子实验，以及测试束设施和其他使用120 GeV初级质子束的固定目标实验。本文简要介绍了费米实验室加速器在对撞机运行II（2011年）结束时的运行情况。
2014-08-04 hep-ex physics.acc-ph
A compact electron injector for the EIC based on plasma wakefields driven by the RHIC-EIC proton beam
对RHIC-EIC质子束流作为驱动束流在等离子体尾场加速实验中的应用进行了初步的模拟研究。质子束进入等离子体并经历自调制，形成一系列微聚束。这些微聚束共振地驱动等离子体内的电子密度扰动，激发具有超过$\mathrm{GVm^{-1}}$的加速梯度的纵向电场。将电子注入到产生的尾场中提供了一种用于加速电子聚束的有效方法，用于所提出的EIC对撞机。
2019-07-02 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Preliminary considerations about the injectors of the HE-LHC
一个运行在比LHC大得多的能量下的强子对撞机（“HE-LHC”）将是LHC本身的逻辑继承者，特别是如果它的成本可以通过重新使用欧洲核子研究中心的重要部分基础设施（如现有的隧道和/或加速器）来最小化。然而，注入器复合体必须扩展到达到~1.2 TeV的束能量。考虑到HE-LHC项目的时间跨度，也可能需要更换老化的加速器。主要的可能备选方案及其具体特点已予概述。
2011-08-08 physics.acc-ph
Perspectives of Imaging of Single Protein Molecules with the Present Design of the European XFEL. - Part I - X-ray Source, Beamlime Optics and Instrument Simulations
欧洲XFEL的单粒子、团簇和生物分子（SPB）仪器位于SASE 1波荡器后面，旨在支持约0.1微米至1微米大小的生物样本的成像和结构测定。该仪器的设计工作在光子能量从3 keV到16 keV。这种宽的操作范围是对聚焦光学器件提出挑战的原因。特别地，X射线源和样品之间约900 m的长传播距离导致光学器件处的大的横向光子束尺寸。光束发散度是光学系统的最重要参数，并且对于最低光子能量和最短脉冲持续时间（对应于最低电荷）是最大的。由于持续时间短于10 fs的标称X射线脉冲的大发散，人们遭受来自反射镜孔径的衍射，导致在4 keV左右的光子能量下的通量降低100倍，这对于单个生物分子的成像是理想的。SASE 1的额定输出功率约为50 GW。这与单生物分子成像所需的水平相差甚远，即使假设完美的光束线和聚焦效率。在这里，我们证明了加速器复合物和SASE 1波荡器的参数提供了一个机会，以最小的额外成本和时间优化单生物分子成像的SPB光束线。从加速器复合体开始处的电子注入器到产生衍射数据的从头到尾的模拟表明，在近原子分辨率下，在4 keV光子能量和100 nm焦点下，在4 fs脉冲中使用1 e13光子，可以实现每个香农像素约0.5个光子的无衍射衍射，对应于1 e23 ph/cm^2的注量。使用RNA Pol II分子作为案例研究来举例说明该结果。
2014-07-31 physics.acc-ph
Efficient model for low-energy transverse beam dynamics in a nine-cell 1.3 GHz cavity
FLASH和欧洲XFEL是SASE-FEL用户设施，在那里超导TESLA腔以脉冲模式运行，以加速长束流。几个腔由一个速调管供电。虽然低水平射频系统能够稳定的加速梯度的一个射频站的矢量和足够的，单个腔的射频参数变化的聚束串。在与未对准的相关性中，引起束内串轨迹变化。一个有效的模型来描述在低光束能量的效果，分别使用数值调整的传输矩阵和离散耦合器踢系数。将显示与开始到结束的跟踪和专用实验在FLASH注射器的比较。推导出的模型的计算时间短，允许全面的数值研究的影响，失调和可变射频参数的横向内束团训练束流稳定性在注入器模块。从这两个，统计多聚束性能的研究和推导失调多聚束实验的结果。
2017-10-13 physics.acc-ph
XCC: An X-ray FEL-based $γγ$ Collider Higgs Factory
本文介绍了一个$γγ$希格斯工厂的设计，在该工厂中，62.8 GeV的电子束与1 keV的X射线自由电子激光（XFEL）束碰撞产生62.5 GeV光子的碰撞束。希格斯玻色子的产生率是每$10^7$第二年产生34,000个希格斯玻色子，与ILC希格斯玻色子的产生率大致相同。电子加速器基于冷铜分布耦合（C $^3$）加速器技术。XFEL的0.7 J脉冲能量比当前软X射线FEL的脉冲能量增加了300倍。设计的挑战进行了讨论，随着R\&D来解决这些问题，包括示威者。
2022-05-11 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Optimization of Design Parameters for SPPC Longitudinal Dynamics
作为CEPC-SPPC项目的第二阶段，SPPC（超级质子-质子对撞机）旨在探索标准模型之外的新物理。SPPC加速器复合体的关键设计目标是达到75 TeV的质心能量，对撞机周长为100 km，并有一个由四个级联加速器组成的注入器链来支持对撞机。作为SPPC概念性研究的重要组成部分，本文对纵向束流动力学进行了系统的研究，包括对撞机内的动力学和复杂的注入链。首先，基于冲击磁铁的技术挑战、每次注入有限的引出能量等各种约束条件，设计了SPPC复合体的束团填充方案;其次，研究了对撞机中纵向动力学的RF方案，以满足亮度要求并减轻相关的不稳定性。高次谐波射频系统（800 MHz）与基本射频系统（400 MHz）一起形成双谐波射频系统，以减轻集体不稳定性，并通过产生较短的聚束来增加亮度。此外，在不同的加速器级的聚束之间的纵向匹配进行了研究，特别注意的空间电荷效应和束流加载效应在两个较低的能量环（p-RCS和MSS），这导致RF方案的优化。获得了一组自洽的SPPC复合体的束流和射频参数。对撞机和注入器链的三个质子同步加速器具有前所未有的特征，因此这项研究展示了未来质子-质子对撞机综合体的样子。
2021-02-02 physics.acc-ph
An Ultra-Compact X-Ray Free-Electron Laser
在束流物理学领域，两个前沿课题已经占据了中心舞台，因为它们有可能在广泛的科学领域中实现新的发现方法。这些领域是：先进的高梯度加速技术和X射线自由电子激光（XFEL）。此外，人们对这两个领域的结合有着浓厚的兴趣，目标是产生一个非常紧凑的XFEL。在这种情况下，高梯度射频低温铜结构研究的最新进展已经打开了使用250和500 MV/m之间的表面电场的大门。预见到这种方法能够实现具有六维光束亮度的新一代光注入器，该六维光束亮度远远超过当前最先进的一个数量级。这一进步是实现超紧凑XFEL（UC-XFEL）的重要因素。此外，人们可以在不到10米的距离内将这些明亮的光束加速到GeV级。当与基于反向自由电子激光的聚束技术相结合时，这种注入器可以产生具有前所未有的光束质量的多kA光束，该光束质量由~50 nm-rad归一化发射度量化。当这些光束注入创新的短周期（1-10 mm）波动器时，独特地使UC-XFEL具有与大学规模实验室一致的足迹。我们描述了这种新型光源的结构和预测性能，它承诺每脉冲产生的光子数的百分比现有的XFEL源。我们审查的实施问题，包括集体束效应，紧凑的X射线光学系统，和其他相关的技术挑战。为了说明这种光源的潜力，从根本上改变目前的范式XFEL与他们有限的访问，我们研究可能的应用在生物学，化学，材料，原子物理学，工业和医学可能受益于这种新的模式进行XFEL科学。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.acc-ph
Inhibition of Current-spike Formation Based on Longitudinal Phase Space Manipulation for High-Repetition-Rate X-ray FEL
双喇叭电流分布的形成是实现高峰值电流电子聚束的一个挑战性问题，特别是对于高重复频率X射线自由电子激光（XFEL），其中涉及更多的非线性和复杂的束流动力学传输。在这里，我们提出了一个双模式聚束器来校正非线性光束的纵向相空间畸变的光电注入器部分。结合演化多目标束流动力学优化，该方法被证明是有效的操纵在注入器出口处的纵向相空间。此外，委员会认为，在上海高重复率XFEL和极光装置上进行的模拟结果表明，该方案在回波级联工作时，可使脉冲能量提高3倍以上。实现谐波产生和高增益谐波产生。此外，该方法还可以用于高重复率电子束的纵向相空间整形，以满足不同研究的具体需求。
2021-12-08 physics.acc-ph
Achievement of 200,000 hours of operation at KEK 7-GeV electron 4-GeV positron injector linac
本文回顾KEK电子/正电子注入器LINAC 39年发展与20万小时运行成就，概述其技术演进、震后恢复及对多学科实验的支撑。
2022-07-04 physics.acc-ph
A Multi-MW Proton/Electron Linac at KEK
在圆形机器中限制束功率的主要“瓶颈”是由产生束不稳定性的空间电荷效应引起的。为了最大限度地提高“质子驱动器”的束流功率，建议建造一个仅由2.5 GeV注入器直线加速器和20 GeV脉冲超导直线加速器组成的设施。这种设施可以利用科索沃能源公司现有的加速器基础设施建造。PI基于欧洲空间源（ESS）直线加速器，将作为SCL的注入器和质子束源，可用于大量产生，例如，中子和μ子。由SCL加速的质子将通过KEK特里斯坦环转移，以产生用于固定目标实验的中微子、K介子和μ介子束。在稍后阶段，可以在特里斯坦环内安装一个70 GeV的质子同步加速器。SCL包括1.3 GHz ILC型射频腔，也可以加速极化或非极化电子束。加速后，电子可以用来产生极化的正电子，或者可以穿过XFEL波荡器。
2016-11-22 hep-ex physics.acc-ph
RF design of APEX2 two-cell continuous-wave normal conducting photoelectron gun cavity based on multi-objective genetic algorithm
高亮度、高重复率的电子束是优化下一代科学仪器性能的关键部件，例如MHz级X射线自由电子激光（XFEL）和超快电子衍射/显微镜（UED/UEM）。在伯克利实验室的先进光注入器实验（APEX）中，基于185.7MHz正导再入腔的光电子枪被证明是一种可行的解决方案，可以为XFEL和UED/UEM提供高亮度、高重复率的电子束。在APEX成功的基础上，一种新的电子枪系统，名为APEX 2，正在开发中，以进一步提高电子束亮度。对于APEX 2，我们设计了一个新的162.5 MHz的双室光电子枪，并实现了显着增加的阴极发射场和电子束出射能量。对于每个聚束的固定电荷，这些改进将允许发射度降低，从而增加射束亮度。APEX 2火炮腔体的设计是一个复杂的问题，存在多个设计目标和多个设计约束，有的甚至相互竞争。为了系统和全面的搜索优化腔的几何形状，我们已经开发和实施了一种新的优化方法的基础上的多目标遗传算法（MOGA）。
2019-05-28 physics.acc-ph
The International Linear Collider
国际直线对撞机（ILC）是一个拟议中的电子-正电子对撞机，质心能量范围为200至500 GeV，并有升级到1 TeV的选择。ILC将是高精度探索最近在LHC发现的质量约为125 GeV的新希格斯粒子性质的理想工具。ILC加速器的设计基于TESLA合作开发的成熟超导技术，目前正在用于欧洲XFEL。ILC巨大的物理潜能的开发是ILC探测器设计的一个挑战。
2013-06-13 hep-ex physics.acc-ph
Ultra-Compact Ka-band linearizer for the Ultra-Compact X-Ray Free-Electron Laser at UCLA
值得注意的创新技术将使小型和负担得起的先进加速器成为可能，如直线对撞机和X射线自由电子激光，其加速梯度是目前技术所能达到的两倍以上。特别是XFEL能够产生相干X射线脉冲，其峰值亮度比先前的方法大10个数量级，这通过在基于原子的系统的时间和长度尺度（即飞秒和埃）上对纳米世界进行成像而彻底改变了许多领域。人们对结合这两个领域有浓厚的兴趣，形成一个适当的工具，以产生一个非常紧凑的XFEL，以研究化学，生物学，材料科学，医学和物理学的多学科研究的目标。在UCLA正在研究的超紧凑型XFEL项目（UC-XFEL）的框架中，预见了用于纵向空间相位线性化的超高梯度高次谐波RF加速结构。为此，需要一个Ka波段线性化电路（34.2 GHz），其集成电压至少为15 MV，工作在相对于主直线加速器频率（5.712 GHz）的第6次谐波上。我们在这里提出的电磁设计的超紧凑的Ka波段SW线性化，8厘米长，工作在π模式的超高加速梯度（超过100 MV/m）和最小的表面电场，以尽量减少射频击穿的概率。此外，我们讨论了TW选项，并将其与初始SW结构进行比较，通过主要的RF参数以及束动力学的考虑。数值电磁研究已经进行了使用著名的SuperFish，HFSS和CST。
2021-02-16 physics.acc-ph
Beam Operation for Particle Physics and Photon Science with Pulse-to-Pulse Modulation at KEK injector LINAC
本研究介绍了KEK注入器直线加速器采用50Hz脉冲间调制与基于事件的控制系统，为SuperKEKB对撞机及两台光子科学光源提供多特性束流的运行方案，梳理了该方案15年来的改进、系统耦合下的修改难点及跨领域需求协调经验。
2023-12-05 physics.acc-ph
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
LHC luminosity upgrade with large Piwinski angle scheme: a recent look
在LHC对撞机上使用纵向扁平束团与大交叉角相结合（大Piwinski角方案）的亮度升级近年来正在重新引起人们的兴趣。通过设计，在LHC的总束-束调谐偏移对于两个相互作用点一起小于0.015。但是2010-11年的3.5 TeV对撞机运行和专门的研究表明，每个相互作用点的束-束调谐偏移>0.015。鉴于这一发展，我们重新审视了LHC对大皮温斯基角方案的要求。在本文中，我们提出了一套新的参数和光度计算所需的升级，通过调查1）目前的LHC注入器的性能，2）电子云的问题，近平束和3）现实的束粒子分布从纵向束动力学模拟。我们还对LHC注入器加速器的必要升级做了一些评论。
2012-01-27 physics.acc-ph
The Development of the Linac Coherent Light Source RF Gun
直线加速器相干光源（LCLS）是第一个基于自由电子激光（FEL）的X射线激光用户设备。除了许多其他严格的要求，LCLS XFEL需要非凡的光束质量，在100米波荡器内达到1.5埃的饱和。[1]这个新光源使用SLAC的3公里直线加速器的最后一公里将束流加速到高达13.6 GeV的能量，并需要一个新的电子枪和注入器来产生非常明亮的加速束流。在该项目开始时，人们认识到，现有的RF枪有可能产生所需的光束，但没有证明it. This本文介绍了BNL/SLAC/加州大学洛杉矶分校的S波段枪的分析和设计改进，导致实现LCLS的性能目标。
2015-03-19 physics.acc-ph
News from CERN, LHC Status and Strategy for Linear Colliders
本文介绍了欧洲核子研究中心的最新进展，重点介绍了大型强子对撞机的现状和未来直线对撞机的发展战略。近期的计划包括利用LHC的设计亮度和能量，以及升级LHC（亮度和能量）和注入器。这可以由线性电子-正电子对撞机加以补充，该对撞机以紧凑型线性对撞机和国际线性对撞机正在开发的技术为基础，和/或由高能电子-质子对撞机加以补充。这篇文章描述了各种未来的方向，所有这些都对实验粒子物理学具有独特的价值，并通过概述前进方向的关键信息得出结论。
2012-02-27 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
A Low Charge Demonstration of Electron Pulse Compression for the CLIC RF Power Source
CLIC（紧凑型直线对撞机）射频电源是基于一种新的方案，电子脉冲压缩和聚束倍频的注入横向射频偏转器到一个等熵环。在本文中，我们描述了在目前的LEP预注入器（LPI）复杂的欧洲核子研究中心，以执行低电荷测试的计划所需的修改。介绍了注入器（包括新电子枪）、改进型直线加速器、匹配注入线和等离子体环栅的设计。初步的等时性测量的结果进行了讨论。
2000-08-18 physics.acc-ph
Assessing Risk in Costing High-energy Accelerators: from Existing Projects to the Future Linear Collider
高能加速器是由公共资金资助的大型项目，多年来开发，并通过先进技术和土木工程和基础设施等更传统领域的主要工业合同建造，它们通常构成一次性市场。因此，评估其费用以及与评估有关的风险和不确定性是项目编制的一个重要部分，也是供资机构的一项合理要求。基于欧洲核子研究中心（CERN）、LEP和LHC的大型圆形对撞机，以及费米实验室的主注入器、Tevatron对撞机实验和加速器升级以及NOvA实验的经验，通过ILC和CLIC两种技术途径，讨论了成本差异的来源，并推导出适用于未来直线对撞机的成本风险评估方法。我们还处理因法规、程序和实践的区域差异而造成的成本风险评估差异。
2012-07-20 physics.acc-ph
Progress in the Next Linear Collider Design
一个质心能量在0.5到1 TeV之间的电子/正电子直线对撞机将是未来十年LHC物理计划的重要补充。下一个线性对撞机（NLC）由美国合作（FNAL，LBNL，LLNL和SLAC）设计，该合作与日本合作正在设计日本线性对撞机（JLC）。NLC主直线加速器基于正常传导的11 GHz射频。本文将讨论所遇到的技术困难，以及在过去的一年中，已经取得了许多变化的NLC设计。这些变化包括对X波段射频系统的改进以及对注入器和束流传输系统的修改。它们基于新的概念解决方案以及超过初始规格的研发计划的结果。最终效果是将对撞机的长度从约32公里减少到25公里，并将速调管和调制器的数量减少到原来的两倍。这些共同导致显著的成本节约。
2000-10-30 physics.acc-ph
An SLC-type $e^{+}e^{-}/γγ$ facility at a Future Circular Collider
有人建议将SLC型设施的弧段放置在未来圆形对撞机（FCC）的隧道内。由直线加速器加速，电子和正电子束将以相反的方向穿过弯曲弧，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。使用光学自由电子激光器，该设施可以转换为$γγ$对撞机。在拟议的设施超导L波段直线加速器可能会形成一个100 TeV的质子对撞机在FCC隧道注入链的一部分。整个加速剂复合物将作为$e^{+}e^{-}$、$γγ$、$pp$和$ep$相互作用的来源。L波段直线加速器还可用于产生高强度中微子、K介子和μ介子束，用于固定靶实验，以及X射线自由电子激光（XFEL）光子，用于材料科学和医学。
2016-06-03 hep-ex physics.acc-ph
Study on multi-fold bunch splitting in a high-intensity medium-energy proton synchrotron
束团分裂是在强流同步加速器中改变束团结构、束团数目和束团强度的一种射频操纵方法。实现聚束分裂的有效方式是使用不同谐波RF系统的组合，诸如具有基波和二次谐波RF系统的组合的聚束的双重聚束分裂。两重束团分裂和三重束团分裂方法已得到实验验证，并成功地应用于LHC/PS。本文给出了一种广义多重束分裂方法。研究了利用多谐波射频系统实现五重束团分裂的方法，并将其初步应用于超级质子-质子对撞机（SPPC）注入器链的第三加速器--中间级同步加速器（MSS），以缓解SPPC中单个束团的堆积效应和集体不稳定性。结果表明，五次束团分裂是可行的，分裂后束团布居分布和纵向发射度增长都是可以接受的，总体偏差为几个百分点，总发射率增长小于10%。
2021-02-04 physics.acc-ph
Ultra-Short-Z Linear Collider Parameters
近年来，由于对QED的非线性甚至非微扰方面的研究，对高度压缩电子束的兴趣一直在增加[2]。SLAC的FACET-II [7]设施目前（在撰写本文时）正在建设中，预计能够提供前所未有的峰值光束强度（>200 kA）。我们在这里考虑什么可能是可能的，在未来的线性对撞机设施的基础上，在FACET和正在进行的光注入器设计的经验，在推动束长度压缩到其极限。本文给出了ILC和CLIC对撞机中电子-电子碰撞参数表的另一种形式，在这两种对撞机中，低电荷、短束团（<100 nm）的圆形电子束发生碰撞。所示的参数呈现了提供与现有设计相同的光度的可能性，但是具有较低的射频功率要求和/或具有改进的光度质量（接近能量峰值的光度的分数）。实现这些光束参数需要进一步的研究与开发的束团压缩和光束传输系统与直线对撞机，这是讨论。
2018-11-28 physics.acc-ph
Rapid Cycling Synchrotron Option for Project X
本文介绍了X计划的8 GeV快速循环同步加速器（RCS）方案。它比8 GeV SC直线加速器有几个优点。特别是，成本可以更低。采用2GeV 10mA脉冲直线加速器作为注入器，RCS将能够为μ子对撞机提供4MW的束流功率。如果使用2 GeV 1 mA CW直线加速器，RCS仍然能够满足X计划的要求，但由于注入时间很长，它很难用于μ子对撞机。
2009-12-14 physics.acc-ph
Letter of Intent for the LUXE Experiment
该意向书描述了LUXE（激光和XFEL实验），这是一项旨在使用欧洲XFEL的高质量和高能量电子束和强大激光的实验。该实验的科学目标是研究强场状态下的量子电动力学过程。由欧洲XFEL直线加速器加速的高能电子和通过这些束电子的韧致辐射产生的高能光子，与激光束碰撞时，会产生比施温格临界场大三倍的电场（真空本身将变得不稳定，并随着电子-正电子对的自发产生而产生火花的场）进入量子物理学的新领域研究的过程包括非线性康普顿散射和非线性Breit-Wheeler对的产生，与自然界中的各种现象有关，例如在天体物理学和对撞机物理学领域，并补充了原子物理学的最新结果。该装置特别需要从欧洲XFEL加速器中提取一小部分电子束，安装具有复杂诊断功能的强大激光器，以及一系列经过优化以测量电子，正电子和光子的精密探测器。还提供了基于模拟的物理灵敏度预测。
2019-09-02 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Dual fast-cycling superconducting synchrotron at Fermilab and a possible path to the future of high energy particle physics
我们简要概述了短期和长期的物理动机，在费米实验室的Tevatron隧道中建造一个双，快循环超导同步加速器（DSFMR -双超铁主环）。我们讨论了使用该加速器作为高强度双中微子束源的长基线中微子振荡搜索实验，也作为一个快速，双预注入加速器的VLHC（甚大强子对撞机）。
2010-05-06 physics.acc-ph
Accurate measurement of uncorrelated energy spread in electron beam
本文测量了欧洲X射线自由电子激光注入器截面上电荷为250 pC的电子束团的片能散。本文中考虑的两种方法是基于在横向偏转结构（TDS）后的色散部分的测量。第一种方法使用在不同的光束能量的测量。我们表明，适当的缩放的TDS电压与束能量的测量的均方根误差小于0.3 keV的能量扩展为6 keV。在第二种方法中，我们证明，保持光束能量恒定，但只调整光学，我们能够简化测量的复杂性，并降低均方根误差低于0.1千电子伏。测量的准确性证实了数值模拟，包括电子束传输效应和集体束动力学的电子束。在欧洲XFEL上测量的束流电荷为250 pC的切片能量分布比最近在瑞士自由电子激光上报道的相同阴极材料和束流电荷为200 pC的切片能量分布低近3倍。
2021-03-22 physics.acc-ph
Proceedings of EuCARD-AccNet-EuroLumi Workshop: The High-Energy Large Hadron Collider, Malta, Republic of Malta, 14 - 16 Oct 2010
本报告载有2010年10月14日至16日在马耳他举行的关于高能大型强子对撞机“HE-LHC 10”的EuCARD-AccNet-EuroLumi讲习班的会议记录。这是第一次讨论在LHC隧道中建造33 TeV质心能量质子-质子加速器的可能性的研讨会。这种机器的关键元件将是弯曲粒子束所需的20 T磁体：因此，对于高场磁体技术的讨论给予了很大的空间。讲习班还讨论了可能的参数组、与束流动力学和同步辐射处理有关的问题，以及对新注入器的需要，新注入器的能量可能为1 TeV。研讨会寻求与世界各地面临类似挑战或推动相关技术的其他项目和研究的协同作用，回顾过去的经验，并探索重新使用现有超导磁体的可能性。最后，它加强了EuCARD内部的实验室间合作，特别是CERN与欧洲、美国和日本合作伙伴之间的合作。
2012-02-21 physics.acc-ph
Analytic Formula for Weak Multi-Bunch Beam Break-Up in a Linac
在设计用于多束团应用的直线加速器结构时，由于失谐结构的尾场有些复杂，我们经常感兴趣的是估计相对较弱的多束团束分裂（BBU）的影响。例如，JLC/NLC直线对撞机项目的注入式直线加速器就是这种情况。本报告的主题是推导出解决这一问题的分析公式。
2001-01-27 physics.acc-ph
Snowmass Whitepaper AF6: Plasma-Based Particle Sources
基于先进加速器概念的粒子源产生的高亮度光束有可能成为未来加速器技术的重要组成部分。高梯度加速器可以产生并快速加速粒子束到相对论能量，同时最小化在低束能量下发生的对束亮度的不可逆有害影响。由于高加速梯度，这些新型加速器也比传统技术更加紧凑。这些粒子源的束参数在很大程度上由注入和随后的加速过程决定。虽然在这方面取得了重大进展，但在未来对撞机或包括X射线自由电子激光（XFEL）在内的更近期应用所需的关键参数方面取得了重大进展，例如对于具有高电荷和高脉冲重复率的聚束来说，足够小的能量扩散和小的发射度。为了解决这些限制，需要进行重大的研究和开发工作，以实现这些方法用于未来对撞机的前端注入器。特别地，这包括以高精度控制和操纵超短LWFA电子聚束的相空间和自旋自由度的方法，增加激光-电子束效率和增加重复率的方法。这还包括开发高分辨率诊断，如全6D相空间测量、光束偏振测量和高保真仿真工具。通过发射度阻尼可以进一步提高束流亮度。对于未来的对撞机，阻尼环可能会被更紧凑的等离子体方法所取代。在这里，等离子体摇摆器用于实现类似的阻尼性能，但在两个数量级减少的长度。
2022-03-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Impedance reduction of the High-frequency Cavities in the CERN PS by Multi-harmonic Feedback
在“大型强子对撞机注入器升级”（LIU）项目的框架内，欧洲核子研究中心的质子同步加速器（PS）正在准备作为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）的预注入器。在20 MHz，40 MHz和80 MHz的RF系统需要纵向束操纵，以提供25 ns的聚束间距和短聚束在转移到超级质子同步加速器（SPS）。在这些腔中的束流感应电压引起瞬态束流加载和不受控制的纵向发射度爆破。为了降低功率放大器周围的宽带反馈无法达到的阻抗，开发并调试了一种新的多谐波反馈。基于窄带滤波器分别处理每个旋转频率谐波，考虑到腔传递函数的相位，可以在加速期间动态地调整这些谐波处的反馈相位。示出了LHC型光束的纵向光束质量的有益效果。
2019-10-15 physics.acc-ph
An Engineering Guide To Photoinjectors
自从一个多世纪前发现电子以来，电子束的产生、传输和表征一直是一个活跃的研究领域。这一领域的突破性进展已导致其在癌症治疗、纳米材料和暗物质研究等方面的广泛应用。在这本书中，我们提出了一个快照的光电注入器技术，有助于这些进步，提供了一个介绍国家的最先进的电子束源的基本理论和工程。光注入器产生的相对论性电子可用于激发新器件，如x射线自由电子激光和甚高能物理直线对撞机的偏振光束。这些章节是由该领域的知名专家撰写的，他们分享了设计和建造光电注入器所需技术的工作知识。这本335页的书涵盖了以下主题：光电注入器理论，正常传导RF注入器，超导RF光电注入器，DC/RF注入器，光电阴极理论，金属阴极，非偏振光束的半导体光电阴极，偏振电子束的阴极，激光系统，RF系统和光束诊断。
2014-03-28 physics.acc-ph
One 4-Twist Helix Snake to Maintain Polarization in 8-120 GeV Proton Rings
螺线管西伯利亚蛇已经成功地在低于1 GeV的粒子环中保持了极化，但从未在多GeV的环中保持过极化，因为螺线管积分B dl的洛伦兹收缩需要不切实际的长高场极化。高能量环，例如布鲁克海文的255 GeV相对论重离子对撞机（RHIC），只使用奇数倍的横向B场西伯利亚蛇对彼此直接相对。当在费米实验室的120 GeV主注入器中使用一对西伯利亚蛇变得不切实际时，我们寻找一种新型的单一西伯利亚蛇，它应该克服8.9 - 120 GeV范围内的所有去极化共振。我们发现由一个四扭螺旋线和两个短偶极子组成的蛇形结构可以保持极化。这种蛇形设计也可能用于其他环，例如日本的30 GeV J-PARC，JINR-Dubna的12 - 24 GeV NICA质子-氘对撞机，以及RHIC的注入器，25 GeV AGS。
2013-09-04 hep-ex physics.acc-ph
SuperKEKB Collider
本文综述SuperKEKB双环对撞机通过纳米束对撞方案实现40倍亮度提升的设计、升级建造及2016年束流调试，并介绍2018年对撞调谐计划。
2018-09-10 physics.acc-ph
The LHC as a Nucleus-Nucleus Collider
本文首先总结了欧洲核子研究中心大型强子对撞机的现状，包括铅离子注入链和计划的第一阶段的调试和运行与碰撞质子束。在稍后的阶段，LHC将以每个碰撞核子对5.5 TeV的质心能量碰撞铅核。这一飞跃超过目前可达到的28倍将开辟一个新的领域，不仅在核物质的实验研究中，而且在强子对撞机的束物理学中。高电荷束核的超周边和强子相互作用将导致束流损失，这将主导亮度衰减，并可能使超导磁体失超，从而设定亮度和存储束流的上限。下限由束流仪表设定。另一方面，核电荷的相干辐射应提供自然冷却以克服束内散射。与质子一样，一种灵活的、分阶段的方法将测试极限，并最佳地利用预定的束流时间。
2008-07-09 nucl-ex physics.acc-ph
A Proposal of a Superconducting Linac in CW Operation for Multi-Purposes
超导直线加速器的束流比普通直线加速器的束流大几个数量级，有望在各个科学领域取得重大发现。然而，SC直线加速器的广泛使用受到高建造和运行成本的限制。为了解决这个问题，我们提出了一个连续波（CW）操作的SC直线加速器共享的电子/正电子束有效的多用途利用。直线对撞机、μ子对撞机等高能物理项目需要强流正电子/电子束，而下一代X射线光源则需要强流高质量的电子束。作为例子，我们讨论了国际直线对撞机的注入器，X射线自由电子激光和能量恢复直线加速器光源。我们发现了一个可行的解决方案，建议多束流操作，尽管高质量的束流要求和复杂的操作：控制混合束流没有脉冲磁铁，较低的束流损耗和腔中的热负荷，高稳定性的束流能量，并在高平均电流操作。
2018-07-20 physics.acc-ph
The future prospects of muon colliders and neutrino factories
描述了μ子束在高能物理应用中的潜力以及产生高质量μ子束的挑战。两种建议的方法提供高强度μ子束，质子驱动源和正电子驱动源，进行了描述和比较。质子驱动器的概念是基于μ子加速器计划（MAP）的研究。MAP的工作重点是提供基于μ子的设施的路径，从中微子工厂到μ子对撞机，可以跨越强度和能量前沿的研究需求。低发射度μ子加速器（LEMMA）的概念，它使用正电子驱动的源，提供了一个有吸引力的路径非常高的能量轻子对撞机与改进的粒子背景。最近的研究，14 TeV μ子对撞机在大型强子对撞机隧道，它可以利用现有的欧洲核子研究中心的注入器和基础设施，并提供物理达到相当于100 TeV的FCC-hh，在较低的成本和更清洁的物理条件，也进行了讨论。目前的设计和R&D的努力，对这些来源的状态进行了描述。还介绍了为每个概念建立设施路径所需的重要研发摘要。
2019-03-28 hep-ex physics.acc-ph physics.ins-det
Opportunities for studying $\mathit C$-even resonances at 3-12 GeV photon collider
本文探讨了基于欧洲XFEL的3-12 GeV光子对撞机在强子背景下研究$\mathit C$-偶宇称重共振态的实验可行性，并给出了以$5σ$置信水平探测这些共振态所需的最小双光子宽度。
2023-04-28 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Charting the Luminosity Capabilities of the CERN Large Hadron Collider with Various Nuclear Species
本文研究了利用不同核种在LHC上提升核-核亮度的潜力，并提出了未来实验计划以验证和优化亮度预测。
2025-12-11 nucl-ex physics.acc-ph
High Power RF Pulse Shaping Tests with NG-LLRF and Cool Copper Collider Prototype Structure
SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；RadiaBeam Technologies LLC（Radiabeam科技有限公司）
本文介绍了基于NG-LLRF平台的高功率射频脉冲整形技术，通过数字域实现无需模拟组件的调制，并展示了在Cool Copper Collider原型结构上的实验结果。
2026-03-03 astro-ph.IM physics.acc-ph
Photon collider at TESLA
基于激光的后向康普顿散射的高能光子对撞机（γ-γ，γ-电子）是e+e线性对撞机的一个非常自然的补充。在本报告中，我们考虑了TESLA项目的这一选择。最近的研究表明，TESLA阻尼环中的水平发射度可以进一步降低四倍。在这种情况下，γ-γ光度在光谱的高能量部分的光度可以达到（1/3）L_{e+e-}。γ-γ碰撞中有趣过程的典型截面比e+e-碰撞中的高一个数量级，因此γ-γ碰撞中的事件数将比e+e-碰撞中的事件数多。光子对撞机当然可以提供额外的信息，它们是研究许多现象的最佳工具。现在的主要问题是技术可行性。光子对撞机中的关键新元素是一个非常强大的激光系统。外光腔是TESLA计划的一种很有前途的方法。自由电子激光是另一种选择。然而，更直接的解决方案是具有二极管泵浦的固体激光器注入器的“光学存储环（光学陷阱环）”，这在今天技术上是可行的。本文简要介绍了TESLA光子对撞机的现状、可能的参数和存在的问题。
2001-03-06 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
PyECLOUD and build-up simulations at CERN
PyECLOUD是一个新开发的用于模拟粒子加速器中电子云（EC）积聚的程序。它几乎完全用Python编写，主要基于ECLOUD代码中已经使用的物理模型，但由于实现了新的优化算法，它在准确性，速度，可靠性和灵活性方面表现出显着提高的性能。PyECLOUD的这些新功能已经被广泛用于研究大型强子对撞机（LHC）及其注入器链中的EC观测，以及外推到高光度升级场景。
2013-09-26 physics.acc-ph
Bright muon source driven by GeV electron beams from a compact laser wakefield accelerator
利用蒙特卡罗模拟，对激光尾场加速（LWFA）产生的能量范围为1 ~ 10 GeV的电子束与钨靶相互作用驱动的有源μ介子源的产生和特性进行了系统的定量研究.在不久的将来，10 GeV的电子束，可实现从LWFA使用飞秒多PW激光器，在一个紧凑的设置驱动明亮的μ子对的源。我们发现，使用一个发散角为1 mrad、电荷为100 pC的准单能10 fs、10 GeV电子束团，可以产生一个高定向性、强强度的短脉冲GeV μ子对源，其峰值亮度为5 × 10^17对/s/cm^2/sr，持续时间小于100 ps。μ子对从具有明确定义的位置和定时的点状源发射，并且源的尺寸和几何发射度分别约为1 mm和40 μ m。这种μ子源在μ子射线照相、μ子反常偶极矩和稀有衰变研究、中微子振荡以及未来紧凑型μ子对撞机的注入器等方面有着重要的应用价值。
2018-06-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
An Alternate Ring-Ring Design for eRHIC
本文介绍了BNL基于RHIC的极化电子-离子对撞机eRHIC的一种新的环-环设计。这种替代的eRHIC设计利用高重复率碰撞束，并且可能能够提供性能以满足科学计划的要求，同时具有低技术风险和适度的加速器研发。预期的性能包括多个碰撞点的高亮度和宽CM能量范围，每个探测器的最大值高达2x10^34 cm-2s-1，碰撞电子和轻离子束的极化率高于70%。这种新的设计要求重新使用美国退役的设施，即PEP-II高能环和SLAC暖直线加速器的一部分作为全能量电子注入器。
2015-02-26 physics.acc-ph
OPAL a Versatile Tool for Charged Particle Accelerator Simulations
为了理解粒子加速器的行为，人们开发了许多复杂的计算机模型。即使是这些复杂的模型也往往不能描述测量数据。束与外部场、同一束中的其他粒子和束壁的相互作用都提出了建模挑战。即使使用现代超级计算机，也很难正确建模。本文介绍了OPAL（面向对象的并行加速器库），一个并行开源工具，带电粒子光学在直线加速器和环，包括3D空间电荷。OPAL是作为一个并行应用程序从头开始构建的，它体现了高性能计算是科学的第三条腿，补充了理论和实验。使用MAD语言和扩展，OPAL可以在笔记本电脑上运行，也可以在最大的高性能计算系统上运行。OPAL框架可以很容易地以新的C++类的形式添加新功能，从而可以对许多物理过程和场类型进行建模。欧泊有两种口味：OPAL周期：跟踪粒子的三维空间电荷，包括邻近的回旋加速器和FFA的转弯与时间作为自变量。OPAL-t：模型束线，直线加速器，射频光注入器和完整的XFEL不包括波荡器。代码通过git分布式版本控制系统进行管理。已经为OPAL的各个部分开发了一套单元测试，独立地验证代码的每个部分。系统测试验证不同元素的整体集成。
2019-05-16 physics.acc-ph
