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cepc上四费米子末态Higgs产生过程的信号背景干涉效应

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CEPC上四费米子末态Higgs产生过程的信号背景干涉效应

作者：王祎明辽宁大学

学位级别：硕士

Higgs粒子发现之后,标准模型已基本完整。为了进一步验证标准模型以及探究超出标准模型的新物理现象,下一步一项重要任务是利用高能对撞机对Higgs粒子的参数(如质量,宽度,衰变模式及其分支比,各种产生过程的散射截面等)进行精确的测量,... 详细信息

Higgs粒子发现之后,标准模型已基本完整。为了进一步验证标准模型以及探究超出标准模型的新物理现象,下一步一项重要任务是利用高能对撞机对Higgs粒子的参数(如质量,宽度,衰变模式及其分支比,各种产生过程的散射截面等)进行精确的测量,同时要求理论上给出对Higgs粒子这些性质更为精确的计算。随着测量精度的提高,Higgs粒子的众多产生过程中背景和信号过程的干涉项(即信号背景干涉效应)可能给出不容忽略的贡献。另外信号背景干涉效应也能对Higgs质量及宽度的测量产生影响,所以理论上仔细考察这部分的贡献有重要意义。环形正负电子对撞机(cepc)于2012年由我国物理学家倡导修建,作为Higgs工厂,建成后将对Higgs粒子性质的精确测量做出重要贡献。cepc上产生Higgs的黄金反应道为Z玻色子协同产生的轫致辐射(Higgsstrahlung)过程,随后Higgs及Z玻色子衰变为相应末态,Z粒子一般通过μμ进行重建。Higgs粒子的衰变模式中,当Higgs质量为125 GeV时,衰变为费米子对为主要模式。其中b(?)为最主要衰变道,分支比为56%;ττ为次重要衰变道,分支比为6%。所以本文针对cepc上四费米子末态产生过程为例进行研究,计算并得到了ee→H(b(?)/ττ)Z(μμ)两过程中信号背景干涉效应的大小。对于ee→H(b(?))Z(μμ)过程,选取Higgs粒子宽度为标准模型下宽度数值4.2 MeV时,b(?)不变质量谱中Higgs产生信号的微分散射截面峰值为10 fb/GeV;对于ee→H(ττ)Z(μμ)过程,ττ不变质量谱中Higgs产生的微分散射截面峰值为10 fb/GeV。在Higgs质量附近(±100 MeV)的在壳区域,两过程中的信号背景干涉贡献都在截面数值的千分之一量级,低于目前实验设计的测量精度。另外,一些超出标准模型的新物理模型中,对Higgs宽度的预言有很大的不确定性,为此文中也考察了不同宽度对产生截面的影响。

关键词：信号背景干涉效应 Higgs 标准模型 cepc 四费米子末态

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利用cepc对撞机寻找暗物质粒子

利用CEPC对撞机寻找暗物质粒子

作者：徐永衡南京大学

学位级别：硕士

自19世纪末20世纪初开始,对银河系星系绕银心速度的观测便显示出引力平方反比率预测结果的偏移。为了解释这一现象,许多理论方案被提出,包括修改引力理论(MOND),暗星体,暗物质等。本文将对暗物质问题的历史发展做一简单回顾,并着重介绍... 详细信息

自19世纪末20世纪初开始,对银河系星系绕银心速度的观测便显示出引力平方反比率预测结果的偏移。为了解释这一现象,许多理论方案被提出,包括修改引力理论(MOND),暗星体,暗物质等。本文将对暗物质问题的历史发展做一简单回顾,并着重介绍我们在cepc上研究的暗物质粒子模型。环形正负电子对撞机(cepc)是由我国高能物理学界提出的新一代正负电子对撞机方案。它将运行在质心系能量在240,158-172,91.2三个不同的质心系能量下,产生大量的Higgs事例,从而精确测量其性质,并使得进一步深入研究电弱对称性自发破缺、质量起源等物理学基本问题成为可能。在本论文的工作中,我们研究了未来环形正负电子对撞机(cepc)探测几种暗物质模型参数空间的能力,包括微小电荷暗物质模型,Z’媒介暗物质模型和几种低能有效场论暗物质模型。在我们的分析中,单光子末态被用作检测cepc暗物质模型的主要信号。为了最大化信号和背景的比率,我们研究了由暗物质模型和标准模型产生的单光子末态的能量和角度分布,并设计了一组截断(CUT)来最大化信号-背景比率(S/(?)B)。对于Z1媒介暗物质,我们还分析了Z1玻色子可见衰变通道,并且发现该通道在某些参数空间中与单光子通道互补。我们还将cepc能对暗物质模型做出的限制与与XenonlT相比较。我们发现,对于所考虑的暗物质模型,cepc对某些参数空间具有前所未有的敏感性;例如,对于O(1)-100 GeV暗物质的先前对撞机实验,cepc可以将对millicharge参数∈的限制提高一个数量级。本论文的结构如下:在第一章中我会对暗物质概念的起源与现状做一定介绍,在第二章中我则会对环形正负电子对撞机(cepc)做一定介绍,第三章将会介绍我们在cepc上主要研究的几种模型,第四章是对我们研究方法的一个详细介绍,第五章则主要是是研究的结果,第六章则是结论、总结与展望。

关键词：暗物质 cepc 唯像学

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基于THGEM的数字强子量能器初步研究

基于THGEM的数字强子量能器初步研究

作者：洪道金广西大学

学位级别：硕士

在未来的高能物理实验中,为了实现对Higgs粒子的精细测量,人们需要建立更高能量的对撞机,如ILC、cepc等,强子量能器在其中扮演着重要角色。为了提高对jet的能量分辨率,一种高颗粒度的基于PFA算法的DHCAL(数字强子量能器)研究方案被提出... 详细信息

在未来的高能物理实验中,为了实现对Higgs粒子的精细测量,人们需要建立更高能量的对撞机,如ILC、cepc等,强子量能器在其中扮演着重要角色。为了提高对jet的能量分辨率,一种高颗粒度的基于PFA算法的DHCAL(数字强子量能器)研究方案被提出,它的能量分辨率可以达到约30%/√E,能够区分W和Z。从国际上提出的DHCAL研究方案来看,以气体探测器为主流,它主要包括GEM/THGEM、RPC等。目前国内THGEM气体探测器的制作工艺相当成熟,它具有高气体增益、相对价廉、耐打火以及亚毫米的空间分辨等优点而被广泛应用于大面积成像等多种场合。因此,一个基于THGEM气体探测器的DHCAL研究方案被提出。本文对基于THGEM气体探测器的DHCAL可行性作了初步研究。一基于Geant4我们构建了一个HCAL的小模型,初步作了stand-alone模拟。其中,HCAL的吸收体采用不锈钢铁,灵敏介质采用Ar/5%CO2,模拟时采用高能的π+粒子入射到HCAL小模型。我们初步讨论了几种情形时HCAL的能量分辨率：模拟数字读出、不同大小的读出单元以及设置单阈值3阈值等;二,在实验室用THGEM气体探测器测试了宇宙线u子(MIPs)的响应,同时在北京试验束装置E3线上测试了THGEM气体探测器对p/π+的响应。实验结果表明THGEM气体探测器对u子以及π+的探测效率在90%左右,而对p的探测效率>95%。通过两部分的初步研究,基于THGEM气体探测器的DHCAL研究方案还是值得期待的,进一步的研究包括电子学、井型THGEM、全模拟等。

关键词： cepc DHCAL 高颗粒度 THGEM Stand-alone 能量分辨率探测效率

采用四角读出的位置灵敏MicroMegas探测器研制

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采用四角读出的位置灵敏MicroMegas探测器研制

作者：丰建鑫华中师范大学

学位级别：硕士

环形正负电子对撞机(cepc)是由中国粒子物理学家们提出的新一代大型正负电子对撞机项目,其主要物理目标是在高亮度的正负电子对撞中对希格斯(Higgs)粒子以及其他标准模型粒子(比如Z玻色子)和过程进行精确测量,以及探寻超出标准模型的新... 详细信息

环形正负电子对撞机(cepc)是由中国粒子物理学家们提出的新一代大型正负电子对撞机项目,其主要物理目标是在高亮度的正负电子对撞中对希格斯(Higgs)粒子以及其他标准模型粒子(比如Z玻色子)和过程进行精确测量,以及探寻超出标准模型的新物理现象。其中,基于Z玻色子的很多测量要求探测器谱仪具有好的强子鉴别(主要是κ与π的鉴别)能力。环像契伦科夫探测器(RICH)因其具有动量响应范围宽的优点,在高能物理实验中作为强子鉴别探测器得到广泛应用,也成为cepc实验上强子鉴别的重要技术选项。RICH通过探测契仑科夫光对强子进行鉴别,相应地,光探测器是RICH的关键部件。cepc实验上的RICH (cepc-RICH)对光探测器的要求为:极大的探测面积、单光子灵敏、较好的位置分辨和较高的计数率能力,研制满足以上要求的光探测器也成为cepc-RICH研发的关键。微结构气体探测器有着高计数率能力、好的位置分辨、低的光子和离子反馈率、并能大面积制作,采用合适的结构并结合适当的光电转换层,可以成为cepc-RICH的理想光探测器。本论文提出采用由MicroMegas和THGEM组合而成的混合型微结构气体探测器作为cepc-RICH的光灵敏探测器,并在此技术路线下对cepc-RICH开展了多项模拟和实验研究。为实现小于1GeV/c到40GeV/c粒子鉴别,cepc-RICH的初步设计方案考虑使用液(固)相RICH和气相RICH的混合结构。模拟工作针对气相RICH展开。通过GEANT4工具包对气相RICH进行了模拟研究,结果表明:气相RICH在合适的辐射体和足够好的光探测位置分辨(cepc实验要求。在此基础上,针对MicroMegas和THGEM混合型光探测器方案,研究了一种采用四角读出的阻性MicroMegas探测器。采用热粘接工艺制作了MicroMegas的放大区部分,在制作过程中,通过应用水溶膜和激光切割新方法,提升了探测器放大区的均一性。成功把四角读出方式应用到MicroMegas探测器中:在MicroMegas读出阳极中的读出块四周添加低阻边界,从读出块四个顶点读出信号,通过比较四个顶点的信号幅度反推出雪崩发生的位置,从而在保持足够好的位置分辨的前提下极大减小了读出通道数。研究了阻性参数对四角读出方式固有枕形畸变的影响,得到了最优面电阻组合。为了做出符合要求的阻性阳极,实验以丝网印刷方式进行阻性阳极工艺研究,并最终集成到电路板上。测试结果表明,1cm× 1cm颗粒度下探测器位置分辨约为250um,满足单光子探测的要求。进一步研究了电子学成形时间对位置分辨能力的影响,发现在10μS内,位置分辨随成形时间增加逐渐变好。本论文研究的基于四角读出的MicroMegas探测器在保持同等位置分辨的前提下,读出通道数可以减小两个数量级,在cepc-RICH大面积光探测的应用中具有极大优势。此外,这种MicroMegas探测器也可应用到μ子成像,时间投影室等领域。

关键词： cepc 强子鉴别 RICH 四角读出 MicroMegas 位置分辨

针对cepc硅像素探测器JadePix及CPRE、VA等芯片的高精度读出系统C＿HDDAQ研制

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针对CEPC硅像素探测器JadePix及CPRE、VA等芯片的高精度读出系统C...

BEPC建成是我国高能物理发展的一个里程碑

第十九届全国核电子学与核探测技术学术年会

作者：王娜王科陶嘉张颖史欣朱宏博核探测与核电子学国家重点实验室中国科学院高能物理研究所中国科学院大学

设计了硅像素探测器JadePix-1的高精度读出系统CDDAQ,适用于读出时钟频率中等、分辨要求高、读出通道多、总数据量大的半导体探测器读出应用,具有一定的通用性。采用"三段式"架构,读出子板对探测器模拟信号进行低噪声放大;母板提供低噪... 详细信息

设计了硅像素探测器JadePix-1的高精度读出系统CDDAQ,适用于读出时钟频率中等、分辨要求高、读出通道多、总数据量大的半导体探测器读出应用,具有一定的通用性。采用"三段式"架构,读出子板对探测器模拟信号进行低噪声放大;母板提供低噪声电源和多通道、高精度模数信号转换;商用开发板对系统进行控制和数据打包、处理,最终信号经PCIe总线传输到上位机。经测试,读出系统工作稳定,性能良好,系统噪声约3.5 e,满足JadePix-1读出需求,同时基于此系统对探测器芯片性能进行了一系列测试,得到芯片噪声水平、像素增益、电荷收集效率及功耗等参数,结果满足cepc CMOS硅像素探测器项目预期。

关键词：半导体探测器读出系统 JadePix CPRE VA cepc

来源： cnki会议评论

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中国科学院院刊 1989年第1期4卷 43-52页

作者：章炎梁岫如中国科学院高能物理研究所

北京正负电子对撞机(Beijing Electron Positron Collider简称BEPC)从1981年开始筹建,在完成了物理设计和主要部件的预制研究之后,于1983年12月经国务院批准,列为国家重点科研建设工程。1984年10月正式开工,用3年时间基本完成了上百种... 详细信息

北京正负电子对撞机(Beijing Electron Positron Collider简称BEPC)从1981年开始筹建,在完成了物理设计和主要部件的预制研究之后,于1983年12月经国务院批准,列为国家重点科研建设工程。1984年10月正式开工,用3年时间基本完成了上百种近万台件设备的加工制造,测试验收,安装准直,分系统调试以及约5万平方米的土建工程。1987年底,

关键词： cepc 北京正负电子对撞机

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砥砺前行30载,而今迈步从头越

科学 2018年第5期70卷 1-5页

作者：王贻芳中国科学院高能物理研究所

2018年10月16日,北京正负电子对撞机（Beijing Electron Positron Collider,BEPC）就建成并投入运行整整30年了。在我国高能加速器与高能物理研究发展的进程中,BEPC是＂根＂一般的存在。1988年建成,2004-2009年升级改造为双环对撞机,30... 详细信息

2018年10月16日,北京正负电子对撞机（Beijing Electron Positron Collider,BEPC）就建成并投入运行整整30年了。在我国高能加速器与高能物理研究发展的进程中,BEPC是＂根＂一般的存在。1988年建成,2004-2009年升级改造为双环对撞机,30年来,我国高能物理实验领域以此为起点,从无到有,取得了令世界瞩目的进展：我们能独立设计建造加速器、探测器并开展物理研究。

关键词：北京正负电子对撞机环形正负电子对撞机 BEPC cepc 30周年纪念