近日，由核探测与核电子学国家重点实验室(简称重点实验室)牵头，联合上海交通大学等单位，为环形正负电子对撞机（CEPC）项目研制的新型高颗粒度成像型量能器系统样机（包括电磁量能器和强子量能器），在欧洲核子中心（CERN）成功进行了为期约两个月的高能粒子束流测试标定实验。
环形正负电子对撞机（CEPC）是我国提出的下一代高能量前沿正负电子对装机实验，其探测谱仪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能力，以对对撞实验中复杂的末态粒子更好的进行测量和区分。核探测与核电子学国家重点实验室牵头研制的两个样机，是我国首个粒子流量能器技术样机，其中电磁量能器样机有6720个读出通道、重约0.3吨，强子量能器有12960路读出通道、重约5吨。
本次束流测试在CERN的质子同步加速器（PS）和T9和超级质子同步加速器（SPS）H2两个束线开展了束流测试，其中在PS T9线，主要利用0.5 GeV/c – 15 GeV/c的电子和强子（π介子）对量能器样机进行了性能刻度，在SPS H2线，利用10 GeV/c – 250 GeV/c 的电子和10 GeV/c – 120 GeV/c的π介子进行了测试。本次实验完整的覆盖了CEPC的能区需求。相比于去年的束流测试（SPS H8束线），本次测试覆盖能区更宽、粒子纯度更高，针对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4000万高能粒子事件数，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。
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具体承担了其中的主体研制工作，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。
图1. 测试人员在H2束线
图2. 量能器样机（左）和测试数据事例显示（右）
图3. 强子量能器对强子的能量分辨率曲线（测试数据）
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。