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《欧洲核子研究中心快报》报道北京大学高能物理实验组提出新对撞机概念
发布日期:2021-03-16浏览次数:

2021欧洲杯买球官网高能物理实验组李强研究员团队提出新对撞机概念——不对称能量的新型轻子对撞机。该研究近期发表于《Advances in High Energy Physics》。粒子物理权威媒体《欧洲核子研究中心快报》(CERN Courier) 在2021年3—4月刊上也以新闻摘要(News Digest)形式对该研究进行了报道。

图1:不同对撞能量的电子—缪子对撞机上各种物理过程的截面。这些物理过程基本都是矢量玻色子熔合或散射过程。

在2012年大型强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC)发现Higgs粒子之后,粒子物理进入新的关键时期。高能物理学界就下一代对撞机的目标和策略开展了激烈的学术讨论,已有的计划包括:碰撞能量约250GeV的正负电子对撞机;100TeV级别的强子对撞机;以及TeV级别的缪子对撞机等。这些未来对撞机致力于精确测量Higgs的性质和探索更高能标的物理,但也存在各种各样的困难,例如,对占地和其它资源需求较高,缪子衰变带来的污染较大等。在此情形下,2021欧洲杯买球官网高能物理实验组CMS团队提出一个新型的对撞机概念,即不对称能量的电子—缪子对撞机,其特点是更加经济适用(1—3公里环长的对撞机),运行范围从低能到高能(10GeV到TeV),涵盖丰富的物理内容(带电轻子味道破坏的探测及Higgs精细测量等),还可以很好地和其它对撞机(如缪子—缪子对撞机)进行时间和空间的衔接。

《欧洲核子研究中心快报》报道:“北京大学物理学家呼吁学界考虑一种新型的电子—缪子对撞机及其带来的好处(arXiv:2010.15144)。不同种类轻子的对撞,可压低物理本底,从而可以(更好地)研究带电轻子味道破坏以及希格斯玻色子的性质。作者认为,不对称的对撞能量构型,可控制加速器中缪子衰变带来的讨厌的本底。该预印本提议可从10GeV能级的电子和缪子束流开始,最终升级直至TeV能级的缪子—缪子对撞机。” 《欧洲核子研究中心快报》创刊于1959年,是欧洲核子研究中心(European Organization for Nuclear Research, CERN)报道全球高能物理重要进展的期刊。此项工作近期发表于《Advances in High Energy Physics》(Adv.High Energy Phys. 2021 (2021) 6693618)。2021欧洲杯买球官网博士毕业生卢梦(现为中山大学2021欧洲杯买球平台CMS组博士后)为第一作者,2021欧洲杯买球官网技术物理系、核物理与核技术国家重点实验室李强研究员为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委及科技部的大力支持。  

值得一提的是,此新对撞机概念的提出是基于2021欧洲杯买球官网高能物理实验组CMS团队近年在矢量玻色子散射领域做出的一系列工作。电子和缪子是不同种类的轻子,在标准模型中没有直接相互作用,必须通过玻色子交换。因此,电子—缪子对撞机上的物理过程基本都是矢量玻色子熔合或散射过程。在下一阶段,北大团队将继续结合CMS工作和未来对撞机项目,力争在物理和软件模拟方面做出更深入的研究和进一步的贡献。

 

相关链接

CERN Courier 官方报道:https://cerncourier.com/wp-content/uploads/2021/03/CERNCourier2021MarApr-digitaledition.pdf

论文原文链接:https://www.hindawi.com/journals/ahep/2021/6693618/

北大高能团队在玻色子散射领域取得一批重要进展:https://news.pku.edu.cn/jxky/5fbc105ad53945bc8340176ab1f2e41f.htm