描绘CERN大型强子对撞机对不同核种的亮度能力
加速器物理
2025-12-12 v3 核实验
摘要
CERN的大型强子对撞机（LHC）通过以前所未有的能量碰撞质子和较重原子核束流，在实验高能物理近期进展中发挥了关键作用。现有的重离子项目主要基于碰撞铅核。对于未来的离子运行，人们强烈希望实现显著更高的核子-核子积分亮度，这可能通过碰撞铅以外的粒子种来实现。在本文中，我们探索了LHC中从氦到氙一系列离子种的核子-核子亮度预测，包括作为参考的铅核。考察了替代束流产生方案以缓解空间电荷等效应，这些效应会降低LHC注入器的束流质量。在最乐观的情景下，我们发现与当前铅项目相比，典型未来一个月运行期间的积分核子-核子亮度可提升约4倍。我们还概述了未来研究计划和实验以验证假设并完善本文提出的模拟预测。
引用
@article{arxiv.2508.19653,
title = {Charting the Luminosity Capabilities of the CERN Large Hadron Collider with Various Nuclear Species},
author = {E. Waagaard and R. Bruce and R. Alemany Fernandez and H. Bartosik and J. M. Jowett and N. Triantafyllou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19653},
year = {2025}
}