用于轻子和强子对撞机的 233 公里隧道

十年前，进行了一项成本分析，旨在挖掘一条穿过费米实验室 (Fermilab)、周长为 233 公里的超大强子对撞机 (VLHC) 隧道。在此，我们概述了利用最新技术创新在该隧道中实现 $e^+e^-$、$p \bar{p}$ 和 $\mu^+ \mu^-$ 对撞环的方案。240 和 500 GeV 的 $e^+e^-$ 对撞机采用了蟹腰交叉 (Crab Waist Crossings)、超低发射度阻尼束团、短垂直相互作用点焦距、超导射频以及低矫顽力、晶粒取向硅钢/混凝土偶极磁铁。我们还提供了费米实验室填充隧道中高亮度 240 GeV $e^+ e^-$ 对撞机和 1.75 TeV 缪子加速器的一些细节。40 TeV 的 $p \bar{p}$ 对撞机利用高强度费米实验室 $\bar{p}$ 源， exploit 了 $p \bar{p}$ 产生高质量态的高截面，并使用了运行在液氖中的 2 Tesla 超低碳钢/YBCO 超导磁铁。35 TeV 缪子环以 9 Hz 的频率每 0.4 秒对 2 Tesla 超导磁铁进行 ramping，使用 250 GV 的超导射频在 63 圈轨道中将缪子从 1.75 加速到 17.5 TeV，存活率为 71%，并通过 FODO 晶格中的相移和过山车运动来减轻中微子辐射。