基于微波-电子康普顿背散射的环形正负电子对撞机束流能量测量方案

• 作者: 董旭 黄永盛 唐光毅 陈姗红 司梅雨 张建勇
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 康普顿背散射 未来正负电子对撞机 束流能量标定 微波
• 年，卷（期）: 2021,（13）
• 所属期刊栏目: 基本粒子物理学与场|THE PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS
• 页码范围: 182-191
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20202081

摘要

环形正负电子对撞机(CEPC)束流能量的精确标定是希格斯粒子质量宽度、W/Z玻色子质量的精确测量,从而精确检验标准模型的基本实验依据.基于此,束流能量的误差控制要求在10-5水平.康普顿背散射方法是适用于百GeV高能电子对撞机束流能量高精度标定的测量方法.本文拟采用微波电子康普顿背散射后对散射光子能量的精确测量,来反推CEPC束流能量,理论预计精度可达到3 MeV左右.首先根据设计需求选定圆波导传输TM01模微波,并求解该条件下的电磁场分布情况及坡印廷矢量.根据波导内光子分布传输情况提出设计思路简化计算的复杂程度,结合高纯锗探测器灵敏度、同步辐射本底等限制条件联立方程求解符合设计要求的参数.使用最优的一组波导内径、微波波长、电子入射角数据求得微波功率为100 W时的微分散射截面对能量的导数及对撞亮度,进一步求得15 MeV能量的散射光子数密度,根据该能量下同步辐射光子数密度的大小分析了信噪比.理论上论证了该方案的可行性并讨论了该方案有待进一步研究的技术难点与问题.