环形正负电子对撞机粒子流量能器完成束流实验

发稿时间:2022-11-23浏览次数:80

   近日,我校核探测与核电子学国家重点实验室为环形正负电子对撞机(CEPC)项目牵头研制的新型粒子流量能器系统样机(包括电磁量能器和强子量能器),在欧洲核子中心(CERN)成功进行了为期约20天的高能粒子束流测试标定实验。

   环形正负电子对撞机(CEPC)是我国提出的一个希格斯工厂计划,其探测器的基准设计采用基于粒子流重建的技术方案。在这一设计方案中,粒子流量能器系统是关键子探测器,具有超高的颗粒度,能够对高能粒子簇射进行三维成像。粒子流量能器也是当前高能物理实验中粒子探测技术发展的一个重要前沿方向。本次束流测试利用10 GeV — 120 GeV的电子和强子,针对CEPC粒子流量能器样机的能量线性、能量分辨、成像能力等关键指标进行了系统性测试,共获取超过2500万高能粒子事件数,为后续详细开展粒子流量能器样机性能研究提供了重要的实验数据。

   我校核探测与核电子学国家重点实验室的刘建北教授是这一量能器研究工作的负责人,骨干成员张云龙教授和沈仲弢副研究员分别承担了其中的探测器和电子学研制工作,并带队赴CERN开展了本次束流测试工作。包括中国科学技术大学、高能物理研究所、上海交通大学、日本东京大学、信州大学及以色列威茨曼科学研究所在内的共20余位师生参加了本次测试工作。 

   本研究工作得到了科技部国家重点研发计划(No. 2018YFA0404303,负责人刘建北教授)、国家自然科学基金重点项目(No. 11635007,负责人刘树彬教授)等基金的支持。


1. 粒子流量能器样机(左)和测试人员(右)


2. 高能粒子在量能器中的三维图像。10 GeV电子(左)和120 GeV pi(右)

   注1: CERN建造有世界上最大的粒子加速器,可以提供世界上最高能量的粒子束进行各种物理实验和探测器标定。此次CEPC粒子流量能器样机的束流实验是在其超级质子回旋加速器(SPS)上进行的。

   注2: CEPC是我国提出的下一代大型正负电子对撞实验。其主要科学目标:利用质心系能量~250 GeV附近的正负电子对撞产生大量的干净希格斯粒子事例从而精确测量其性质,确认该粒子是否标准模型希格斯玻色子,并通过它深入研究电弱对称性自发破缺机制和质量起源等基本问题,寻找超出标准模型的新物理的线索。