能量前沿缪子对撞机的关键问题：光学、磁体与辐射
加速器物理
2022-04-13 v1
摘要
本白皮书汇集了我们此前关于缪子对撞机（Muon Collider, MC）的研究，提出了6 TeV MC的光学设计概念、超导（SC）磁体，以及用于降低磁体辐射负载和探测器中粒子本底的防护系统初步分析。SC磁体和探测器防护的考虑对晶格选择施加了严格限制，因此对撞机光学、磁体与机器-探测器接口（Machine Detector Interface, MDI）的设计紧密交织。作为初步近似，我们采用β* = 3 mm的对撞区（Interaction Region, IR）设计，而弧区则重新缩放3 TeV MC的弧单元设计。采用传统的cos-theta线圈几何与Nb3Sn超导体提供磁场图，用于弧区晶格和IR设计的分析与优化，以及束流动力学和磁体抗辐射防护研究。需要对线圈进行应力管理，以避免脆性SC线圈的大幅退化甚至损坏。在所假设的IR设计中，靠近相互作用点（Interaction Point, IP）的二极磁体以及各IR中的钨掩模（用于保护磁体）可将探测器中的本底粒子通量大幅降低。位于距IP 6至600 cm区域的钨喷嘴，在探测器螺线管磁场辅助下，捕获大部分在IP附近产生的衰变电子以及IP处生成的非相干电子-正电子对。通过在MDI区域采用复杂的钨、铁、混凝土和含硼聚乙烯屏蔽，可实现本底负载总量降低三个数量级以上。
引用
@article{arxiv.2203.10431,
title = {Critical problems of energy frontier Muon Colliders: optics, magnets and radiation},
author = {Yu. I. Alexahin and E. Barzi and E. Gianfelice-Wendt and V. Kapin and V. V. Kashikhin and N. V. Mokhov and I. Novitski and V. Shiltsev and S. Striganov and I. Tropin and A. V. Zlobin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.10431},
year = {2022}
}
备注
contribution to Snowmass 2021. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1204.6721