SPPC注入器链中SS环Lattice初步概念设计

摘要

超级质子对撞机(SPPC)是中国科学家提出的环形正负电子对撞机和超级质子对撞机(CEPC-SPPC)项目工程的核心部分，其以70到100TeV的粒子质心能量，以及1.2×1035 cm-2·s-1的峰值亮度将成为世界上亮度最高的质子对撞机，并具有足够的能力来实现对希格斯玻色子(Higgs boson)的获取和研究。SPPC的注入器链由四级加速器组成，其中SS环作为具有独立功能的超级质子同步加速器位于末级，周长约为7.2km，注入质子能量为180 GeV，质子引出能量为2.1TeV，其整体性能决定了注入到双环对撞机的质子束流的品质。本文根据SPPC项目的整体设计要求，对其中SS环的磁聚焦结构进行了初步的概念设计，并取得了一定的成果。
　　希格斯玻色子的发现给物理界带来巨大的轰动，同时也对标准物理模型提出了新的改进要求。我们也对希格斯玻色子的制备和衰变进行了初步的说明。希格斯玻色子性质的特殊性，使得测得它的性质并不是一件容易的事，这就要求有更高性能的对撞机作为支撑。高能粒子对撞可以使得质心能量大大提高，从而有利于寻找新粒子，研究新反应，文中对对撞机的原理和发展历史进行了简单地介绍。中国的CEPC-SPPC正是在这种条件下被提出来的。
　　本文对SS环的Lattice前期的概念设计进行了初步研究。首先给了SS环的主要参数和总体布局，然后就水平径向和垂直轴向的longitudinal extractionscheme，采用Half-bend型和Missing-bend型消色散结构，给出两种Lattice参数:SSH和SSV，并对两种参数进行了详细的分析说明。最后对SSH和SSV两组参数进行了由动量偏离引起的闭轨偏离计算，初步得到的SSH和SSV两组参数都是可用的。目前得到的Lattice结构可以作为下一步研究工作的基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 标准模型和希格斯玻色子

1．1．1 标准模型的基本理论

1．1．2 希格斯玻色子和希格斯机制

1．1．3 希格斯玻色子的制备和衰变

1．1．4 希格斯玻色子的发现及其意义

1．2 高能对撞机的原理和发展状况

1．2．1 对撞机的原理

1．2．2 对撞机的发展历史

1．2．3 中国对撞机的发展

1．3 研究主要内容和文章布局

第二章 CEPC-SPPC及SS环

2．1 SPPC概述

2．2 SPPC的主要参数

2．3 SPPC注入器链

2．4 项目进度时间表

2．5 SS环填充模式

2．6 MADX软件介绍

第三章 粒子动力学和消色散结构

3．1 粒子的横向运动

3．2 两点处转换矩阵M和Twiss转换矩阵N

3．3 消色散结构

3．3．1 Half-bend型消色散结构

3．3．2 Missing-bend型消色散结构

第四章 SS环Lattice设计

4．1 SS环主要参数

4．2 SS环总体布局

4．3 SSH的Lattice结构

4．4 SSV的Lattice结构

4．5 闭轨偏离初步分析

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录

致谢

在攻读硕士学位期间发表的论文