CERN 大型强子对撞机束流损失模式的模拟与测量
加速器物理
2014-09-11 v1 核实验
摘要
CERN 大型强子对撞机（LHC）旨在碰撞前所未有的高能质子束，以拓展高能粒子物理的前沿。在 2010--2013 年首个非常成功的运行期间，LHC 常规存储能量为 3.5--4 TeV 的质子，总束流能量高达 146 MJ，且预计未来存储能量将更高。这对束流损失的控制提出了非凡的要求。即使是极小部分束流的非受控损失，也可能导致超导磁体失超进入正常导电状态，或在最坏情况下造成材料损坏。因此，已安装多级准直系统，以便在束流质子在其他地方损失之前安全地拦截高振幅束流质子。为了确保准直器提供充分的保护，需要详细的理论理解。本文介绍了关于 LHC 周围从准直系统泄漏出的束流损失分布的数值模拟结果。这些研究包括在 27 公里的 LHC 环中跟踪质子穿过 5000 多个磁体的场并经历数百圈旋转，以及对准直器和被逃逸粒子撞击的机器元件中粒子与物质相互作用的 Monte-Carlo 模拟。模拟结果与上一轮 LHC 运行的束流损失分布测量值通常在 2 倍因子范围内一致。考虑到必须考虑大量未知缺陷的复杂模拟，以及环周围总损失跨越 7 个数量级的事实，我们认为这是一致性极好的结果。我们的结果增强了对模拟工具的信心，这些工具也用于未来加速器的设计。
引用
@article{arxiv.1409.3123,
title = {Simulations and measurements of beam loss patterns at the CERN Large Hadron Collider},
author = {R. Bruce and R. W. Assmann and V. Boccone and C. Bracco and M. Brugger and M. Cauchi and F. Cerutti and D. Deboy and A. Ferrari and L. Lari and A. Marsili and A. Mereghetti and D. Mirarchi and E. Quaranta and S. Redaelli and G. Robert-Demolaize and A. Rossi and B. Salvachua and E. Skordis and C. Tambasco and G. Valentino and T. Weiler and V. Vlachoudis and D. Wollmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.3123},
year = {2014}
}