STCF Conceptual Design Report: Volume 1 -- Physics & Detector

M. Achasov; X. C. Ai; R. Aliberti; L. P. An; Q. An; X. Z. Bai; Y. Bai; O. Bakina; A. Barnyakov; V. Blinov; V. Bobrovnikov; D. Bodrov; A. Bogomyagkov; A. Bondar; I. Boyko; Z. H. Bu; F. M. Cai; H. Cai; J. J. Cao; Q. H. Cao; Z. Cao; Q. Chang; K. T. Chao; D. Y. Chen; H. Chen; H. X. Chen; J. F. Chen; K. Chen; L. L. Chen; P. Chen; S. L. Chen; S. M. Chen; S. Chen; S. P. Chen; W. Chen; X. F. Chen; X. Chen; Y. Chen; Y. Q. Chen; H. Y. Cheng; J. Cheng; S. Cheng; J. P. Dai; L. Y. Dai; X. C. Dai; D. Dedovich; A. Denig; I. Denisenko; D. Z. Ding; L. Y. Dong

doi:10.1007/s11467-023-1333-z

STCF Conceptual Design Report: Volume 1 -- Physics & Detector

High Energy Physics - Experiment 2024-05-24 v3 High Energy Physics - Phenomenology Instrumentation and Detectors

Authors: M. Achasov , X. C. Ai , R. Aliberti , L. P. An , Q. An , X. Z. Bai , Y. Bai , O. Bakina , A. Barnyakov , V. Blinov , V. Bobrovnikov , D. Bodrov , A. Bogomyagkov , A. Bondar , I. Boyko , Z. H. Bu , F. M. Cai , H. Cai , J. J. Cao , Q. H. Cao , Z. Cao , Q. Chang , K. T. Chao , D. Y. Chen , H. Chen , H. X. Chen , J. F. Chen , K. Chen , L. L. Chen , P. Chen , S. L. Chen , S. M. Chen , S. Chen , S. P. Chen , W. Chen , X. F. Chen , X. Chen , Y. Chen , Y. Q. Chen , H. Y. Cheng , J. Cheng , S. Cheng , J. P. Dai , L. Y. Dai , X. C. Dai , D. Dedovich , A. Denig , I. Denisenko , D. Z. Ding , L. Y. Dong , W. H. Dong , V. Druzhinin , D. S. Du , Y. J. Du , Z. G. Du , L. M. Duan , D. Epifanov , Y. L. Fan , S. S. Fang , Z. J. Fang , G. Fedotovich , C. Q. Feng , X. Feng , Y. T. Feng , J. L. Fu , J. Gao , P. S. Ge , C. Q. Geng , L. S. Geng , A. Gilman , L. Gong , T. Gong , W. Gradl , J. L. Gu , A. G. Escalante , L. C. Gui , F. K. Guo , J. C. Guo , J. Guo , Y. P. Guo , Z. H. Guo , A. Guskov , K. L. Han , L. Han , M. Han , X. Q. Hao , J. B. He , S. Q. He , X. G. He , Y. L. He , Z. B. He , Z. X. Heng , B. L. Hou , T. J. Hou , Y. R. Hou , C. Y. Hu , H. M. Hu , K. Hu , R. J. Hu , X. H. Hu , Y. C. Hu , J. Hua , G. S. Huang , J. S. Huang , M. Huang , Q. Y. Huang , W. Q. Huang , X. T. Huang , X. J. Huang , Y. B. Huang , Y. S. Huang , N. Hüsken , V. Ivanov , Q. P. Ji , J. J. Jia , S. Jia , Z. K. Jia , H. B. Jiang , J. Jiang , S. Z. Jiang , J. B. Jiao , Z. Jiao , H. J. Jing , X. L. Kang , X. S. Kang , B. C. Ke , M. Kenzie , A. Khoukaz , I. Koop , E. Kravchenko , A. Kuzmin , Y. Lei , E. Levichev , C. H. Li , C. Li , D. Y. Li , F. Li , G. Li , G. Li , H. B. Li , H. Li , H. N. Li , H. J. Li , H. L. Li , J. M. Li , J. Li , L. Li , L. Li , L. Y. Li , N. Li , P. R. Li , R. H. Li , S. Li , T. Li , W. J. Li , X. H. Li , X. Q. Li , X. H. Li , Y. Li , Y. Y. Li , Z. J. Li , H. Liang , J. H. Liang , G. R. Liao , L. Z. Liao , Y. Liao , C. X. Lin , X. S. Lin , B. J. Liu , C. W. Liu , D. Liu , F. Liu , G. M. Liu , H. B. Liu , J. Liu , J. J. Liu , J. B. Liu , K. Liu , K. Y. Liu , K. Liu , L. Liu , Q. Liu , S. B. Liu , T. Liu , X. Liu , Y. W. Liu , Y. Liu , Y. L. Liu , Z. Q. Liu , Z. Y. Liu , Z. W. Liu , I. Logashenko , Y. Long , C. G. Lu , N. Lu , Q. F. Lü , Y. Lu , Y. Lu , Z. Lv , P. Lukin , F. J. Luo , T. Luo , X. F. Luo , H. J. Lyu , X. R. Lyu , J. P. Ma , P. Ma , Y. Ma , F. Maas , S. Malde , D. Matvienko , Z. X. Meng , R. Mitchell , J. M. Dias , A. Nefediev , Y. Nefedov , S. L. Olsen , Q. Ouyang , P. Pakhlov , G. Pakhlova , X. Pan , Y. Pan , E. Passemar , Y. P. Pei , H. P. Peng , L. Peng , X. Y. Peng , X. J. Peng , K. Peters , S. Pivovarov , E. Pyata , B. B. Qi , Y. Q. Qi , W. B. Qian , Y. Qian , C. F. Qiao , J. J. Qin , J. J. Qin , L. Q. Qin , X. S. Qin , T. L. Qiu , J. Rademacker , C. F. Redmer , H. Y. Sang , M. Saur , W. Shan , X. Y. Shan , L. L. Shang , M. Shao , L. Shekhtman , C. P. Shen , J. M. Shen , Z. T. Shen , H. C. Shi , X. D. Shi , B. Shwartz , A. Sokolov , J. J. Song , W. M. Song , Y. Song , Y. X. Song , A. Sukharev , J. F. Sun , L. Sun , X. M. Sun , Y. J. Sun , Z. P. Sun , J. Tang , S. S. Tang , Z. B. Tang , C. H. Tian , J. S. Tian , Y. Tikhonov , K. Todyshev , T. Uglov , V. Vorobyev , B. D. Wan , B. L. Wang , B. Wang , D. Y. Wang , G. Y. Wang , G. L. Wang , H. L. Wang , J. Wang , J. H. Wang , J. C. Wang , M. L. Wang , R. Wang , S. B. Wang , W. Wang , W. P. Wang , X. C. Wang , X. D. Wang , X. L. Wang , X. L. Wang , X. P. Wang , X. F. Wang , Y. D. Wang , Y. P. Wang , Y. Q. Wang , Y. L. Wang , Y. G. Wang , Z. Y. Wang , Z. Y. Wang , Z. L. Wang , Z. G. Wang , D. H. Wei , X. L. Wei , X. M. Wei , Q. G. Wen , X. J. Wen , G. Wilkinson , B. Wu , J. J. Wu , L. Wu , P. W. Wu , T. W. Wu , Y. S. Wu , L. Xia , T. Xiang , C. W. Xiao , D. Xiao , M. Xiao , Y. H. Xie , Y. Xing , Z. Z. Xing , X. N. Xiong , F. R. Xu , J. Xu , L. L. Xu , Q. N. Xu , X. C. Xu , X. P. Xu , Y. C. Xu , Y. P. Xu , Y. Xu , Z. Z. Xu , D. W. Xuan , F. F. Xue , L. Yan , M. J. Yan , W. B. Yan , W. C. Yan , X. S. Yan , B. F. Yang , C. Yang , H. J. Yang , H. R. Yang , H. T. Yang , J. F. Yang , S. L. Yang , Y. D. Yang , Y. H. Yang , Y. S. Yang , Y. L. Yang , Z. Y. Yang , D. L. Yao , H. Yin , X. H. Yin , N. Yokozaki , S. Y. You , Z. Y. You , C. X. Yu , F. S. Yu , G. L. Yu , H. L. Yu , J. S. Yu , J. Q. Yu , L. Yuan , X. B. Yuan , Y. F. Yue , M. Zeng , S. Zeng , A. L. Zhang , B. W. Zhang , G. Y. Zhang , G. Q. Zhang , H. J. Zhang , H. B. Zhang , J. Y. Zhang , J. L. Zhang , J. Zhang , L. Zhang , L. M. Zhang , R. Zhang , S. L. Zhang , T. Zhang , X. Zhang , Y. Zhang , Y. X. Zhang , Y. T. Zhang , Y. F. Zhang , Y. C. Zhang , Y. Zhang , Y. Zhang , Y. M. Zhang , Y. L. Zhang , Z. H. Zhang , Z. Y. Zhang , Z. Y. Zhang , H. Y. Zhao , J. Zhao , L. Zhao , M. G. Zhao , Q. Zhao , R. G. Zhao , R. P. Zhao , Z. G. Zhao , Z. X. Zhao , A. Zhemchugov , B. Zheng , L. Zheng , Q. B. Zheng , R. Zheng , Y. H. Zheng , X. H. Zhong , H. J. Zhou , H. Q. Zhou , H. Zhou , S. H. Zhou , X. Zhou , X. K. Zhou , X. R. Zhou , Y. L. Zhou , Y. Zhou , Y. X. Zhou , Z. Y. Zhou , J. Y. Zhu , K. Zhu , R. D. Zhu , R. L. Zhu , S. H. Zhu , Y. C. Zhu , Z. A. Zhu , V. Zhukova , V. Zhulanov , B. S. Zou , Y. B. Zuo

View on arXiv ↗ PDF ↗ DOI ↗

Abstract

The Super $\tau$ -Charm facility (STCF) is an electron-positron collider proposed by the Chinese particle physics community. It is designed to operate in a center-of-mass energy range from 2 to 7 GeV with a peak luminosity of $0.5\times 10^{35}{\rm cm}^{-2}{\rm s}^{-1}$ or higher. The STCF will produce a data sample about a factor of 100 larger than that by the present $\tau$ -Charm factory -- the BEPCII, providing a unique platform for exploring the asymmetry of matter-antimatter (charge-parity violation), in-depth studies of the internal structure of hadrons and the nature of non-perturbative strong interactions, as well as searching for exotic hadrons and physics beyond the Standard Model. The STCF project in China is under development with an extensive R\&D program. This document presents the physics opportunities at the STCF, describes conceptual designs of the STCF detector system, and discusses future plans for detector R\&D and physics case studies.

Keywords

collider physics particle detector

Cite

@article{arxiv.2303.15790,
  title  = {STCF Conceptual Design Report: Volume 1 -- Physics & Detector},
  author = {M. Achasov and X. C. Ai and R. Aliberti and L. P. An and Q. An and X. Z. Bai and Y. Bai and O. Bakina and A. Barnyakov and V. Blinov and V. Bobrovnikov and D. Bodrov and A. Bogomyagkov and A. Bondar and I. Boyko and Z. H. Bu and F. M. Cai and H. Cai and J. J. Cao and Q. H. Cao and Z. Cao and Q. Chang and K. T. Chao and D. Y. Chen and H. Chen and H. X. Chen and J. F. Chen and K. Chen and L. L. Chen and P. Chen and S. L. Chen and S. M. Chen and S. Chen and S. P. Chen and W. Chen and X. F. Chen and X. Chen and Y. Chen and Y. Q. Chen and H. Y. Cheng and J. Cheng and S. Cheng and J. P. Dai and L. Y. Dai and X. C. Dai and D. Dedovich and A. Denig and I. Denisenko and D. Z. Ding and L. Y. Dong and W. H. Dong and V. Druzhinin and D. S. Du and Y. J. Du and Z. G. Du and L. M. Duan and D. Epifanov and Y. L. Fan and S. S. Fang and Z. J. Fang and G. Fedotovich and C. Q. Feng and X. Feng and Y. T. Feng and J. L. Fu and J. Gao and P. S. Ge and C. Q. Geng and L. S. Geng and A. Gilman and L. Gong and T. Gong and W. Gradl and J. L. Gu and A. G. Escalante and L. C. Gui and F. K. Guo and J. C. Guo and J. Guo and Y. P. Guo and Z. H. Guo and A. Guskov and K. L. Han and L. Han and M. Han and X. Q. Hao and J. B. He and S. Q. He and X. G. He and Y. L. He and Z. B. He and Z. X. Heng and B. L. Hou and T. J. Hou and Y. R. Hou and C. Y. Hu and H. M. Hu and K. Hu and R. J. Hu and X. H. Hu and Y. C. Hu and J. Hua and G. S. Huang and J. S. Huang and M. Huang and Q. Y. Huang and W. Q. Huang and X. T. Huang and X. J. Huang and Y. B. Huang and Y. S. Huang and N. Hüsken and V. Ivanov and Q. P. Ji and J. J. Jia and S. Jia and Z. K. Jia and H. B. Jiang and J. Jiang and S. Z. Jiang and J. B. Jiao and Z. Jiao and H. J. Jing and X. L. Kang and X. S. Kang and B. C. Ke and M. Kenzie and A. Khoukaz and I. Koop and E. Kravchenko and A. Kuzmin and Y. Lei and E. Levichev and C. H. Li and C. Li and D. Y. Li and F. Li and G. Li and G. Li and H. B. Li and H. Li and H. N. Li and H. J. Li and H. L. Li and J. M. Li and J. Li and L. Li and L. Li and L. Y. Li and N. Li and P. R. Li and R. H. Li and S. Li and T. Li and W. J. Li and X. H. Li and X. Q. Li and X. H. Li and Y. Li and Y. Y. Li and Z. J. Li and H. Liang and J. H. Liang and G. R. Liao and L. Z. Liao and Y. Liao and C. X. Lin and X. S. Lin and B. J. Liu and C. W. Liu and D. Liu and F. Liu and G. M. Liu and H. B. Liu and J. Liu and J. J. Liu and J. B. Liu and K. Liu and K. Y. Liu and K. Liu and L. Liu and Q. Liu and S. B. Liu and T. Liu and X. Liu and Y. W. Liu and Y. Liu and Y. L. Liu and Z. Q. Liu and Z. Y. Liu and Z. W. Liu and I. Logashenko and Y. Long and C. G. Lu and N. Lu and Q. F. Lü and Y. Lu and Y. Lu and Z. Lv and P. Lukin and F. J. Luo and T. Luo and X. F. Luo and H. J. Lyu and X. R. Lyu and J. P. Ma and P. Ma and Y. Ma and F. Maas and S. Malde and D. Matvienko and Z. X. Meng and R. Mitchell and J. M. Dias and A. Nefediev and Y. Nefedov and S. L. Olsen and Q. Ouyang and P. Pakhlov and G. Pakhlova and X. Pan and Y. Pan and E. Passemar and Y. P. Pei and H. P. Peng and L. Peng and X. Y. Peng and X. J. Peng and K. Peters and S. Pivovarov and E. Pyata and B. B. Qi and Y. Q. Qi and W. B. Qian and Y. Qian and C. F. Qiao and J. J. Qin and J. J. Qin and L. Q. Qin and X. S. Qin and T. L. Qiu and J. Rademacker and C. F. Redmer and H. Y. Sang and M. Saur and W. Shan and X. Y. Shan and L. L. Shang and M. Shao and L. Shekhtman and C. P. Shen and J. M. Shen and Z. T. Shen and H. C. Shi and X. D. Shi and B. Shwartz and A. Sokolov and J. J. Song and W. M. Song and Y. Song and Y. X. Song and A. Sukharev and J. F. Sun and L. Sun and X. M. Sun and Y. J. Sun and Z. P. Sun and J. Tang and S. S. Tang and Z. B. Tang and C. H. Tian and J. S. Tian and Y. Tikhonov and K. Todyshev and T. Uglov and V. Vorobyev and B. D. Wan and B. L. Wang and B. Wang and D. Y. Wang and G. Y. Wang and G. L. Wang and H. L. Wang and J. Wang and J. H. Wang and J. C. Wang and M. L. Wang and R. Wang and S. B. Wang and W. Wang and W. P. Wang and X. C. Wang and X. D. Wang and X. L. Wang and X. L. Wang and X. P. Wang and X. F. Wang and Y. D. Wang and Y. P. Wang and Y. Q. Wang and Y. L. Wang and Y. G. Wang and Z. Y. Wang and Z. Y. Wang and Z. L. Wang and Z. G. Wang and D. H. Wei and X. L. Wei and X. M. Wei and Q. G. Wen and X. J. Wen and G. Wilkinson and B. Wu and J. J. Wu and L. Wu and P. W. Wu and T. W. Wu and Y. S. Wu and L. Xia and T. Xiang and C. W. Xiao and D. Xiao and M. Xiao and Y. H. Xie and Y. Xing and Z. Z. Xing and X. N. Xiong and F. R. Xu and J. Xu and L. L. Xu and Q. N. Xu and X. C. Xu and X. P. Xu and Y. C. Xu and Y. P. Xu and Y. Xu and Z. Z. Xu and D. W. Xuan and F. F. Xue and L. Yan and M. J. Yan and W. B. Yan and W. C. Yan and X. S. Yan and B. F. Yang and C. Yang and H. J. Yang and H. R. Yang and H. T. Yang and J. F. Yang and S. L. Yang and Y. D. Yang and Y. H. Yang and Y. S. Yang and Y. L. Yang and Z. Y. Yang and D. L. Yao and H. Yin and X. H. Yin and N. Yokozaki and S. Y. You and Z. Y. You and C. X. Yu and F. S. Yu and G. L. Yu and H. L. Yu and J. S. Yu and J. Q. Yu and L. Yuan and X. B. Yuan and Y. F. Yue and M. Zeng and S. Zeng and A. L. Zhang and B. W. Zhang and G. Y. Zhang and G. Q. Zhang and H. J. Zhang and H. B. Zhang and J. Y. Zhang and J. L. Zhang and J. Zhang and L. Zhang and L. M. Zhang and R. Zhang and S. L. Zhang and T. Zhang and X. Zhang and Y. Zhang and Y. X. Zhang and Y. T. Zhang and Y. F. Zhang and Y. C. Zhang and Y. Zhang and Y. Zhang and Y. M. Zhang and Y. L. Zhang and Z. H. Zhang and Z. Y. Zhang and Z. Y. Zhang and H. Y. Zhao and J. Zhao and L. Zhao and M. G. Zhao and Q. Zhao and R. G. Zhao and R. P. Zhao and Z. G. Zhao and Z. X. Zhao and A. Zhemchugov and B. Zheng and L. Zheng and Q. B. Zheng and R. Zheng and Y. H. Zheng and X. H. Zhong and H. J. Zhou and H. Q. Zhou and H. Zhou and S. H. Zhou and X. Zhou and X. K. Zhou and X. R. Zhou and Y. L. Zhou and Y. Zhou and Y. X. Zhou and Z. Y. Zhou and J. Y. Zhu and K. Zhu and R. D. Zhu and R. L. Zhu and S. H. Zhu and Y. C. Zhu and Z. A. Zhu and V. Zhukova and V. Zhulanov and B. S. Zou and Y. B. Zuo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2303.15790},
  year   = {2024}
}

STCF Conceptual Design Report: Volume 1 -- Physics & Detector

Abstract

Keywords

Cite

Related papers