近日，超级陶粲装置（STCF）项目团队首次在欧洲核子中心（CERN）质子回旋加速器上成功进行了探测器样机的高能粒子束流测试与标定，并取得了圆满成功。STCF项目ECAL系统负责人张云龙教授和沈仲弢副研究员带队赴CERN开展了本次束流测试工作。包括中国科学技术大学、西南科技大学在内的近20位师生参加了测试。
STCF是我国正在筹划的新一代正负电子对撞机，其质心能量为2—7 GeV，设计亮度大于0.5×1035 cm-2s-1。该装置将运行在量子色动力学的微扰与非微扰的过渡区域，具有一系列独特的物理潜力，是研究宇宙中正反物质不对称、探索强子内部结构、寻找奇特态强子和新物理的独特平台，能够加深对低能区强相互作用的理解并精确检验电弱相互作用理论。
经过前期技术攻关，STCF探测谱仪的部分探测器和系统完成了样机的研制。本次测试针对内部全反射切伦科夫光飞行时间探测器（DTOF）、电磁量能器（ECAL）、数据获取系统（DACQ）以及触发系统（TRIG）样机的性能开展了研究。束流测试利用0.5—5 GeV的缪子、电子和强子，针对STCF DTOF样机的粒子鉴别能力、ECAL样机的能量、位置和时间响应等关键性能指标进行系统性能测试，共获取超过3000万高能粒子事件，为后续详细开展样机性能研究提供了重要的实验数据。
此次束流实验，中国科大物理学院“赵忠尧核与粒子物理科技攻关突击队”成员作为骨干力量，践行科学家精神，为超级陶粲装置预研项目的成功迈出重要的一步。本研究工作得到了安徽省、合肥市和中国科学技术大学联合项目“超级陶粲装置关键技术攻关项目”、科技部国家重点研发计划（No.2022YFA1602200）等基金的支持。
图1. 束流测试人员（上）及测试系统示意图（下）
图2. ECAL样机的能量响应（左）和DTOF样机的光电子信号分布（右，z轴颜色代表归一化的事例数）
注: 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。此次束流实验是在其质子回旋加速器上进行的。