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2018-08-18
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有人能科普一下CERN的FCC项目吗并比较一下FCC和CEPC的异同
Fcc(Futurecircularcollider),全部的计划包括了Fcc-ee(ee=epluseminus)+Fcc-hh(hh=hadron-hadron)。从完整的意义上讲,Fcc要和中国的CEPC+SppC一起比较,这两个计划完全是红果果的竞争关系。相同点几乎没啥好说的,就是挖个大圆圈开搞更高能量的环形对撞机。历史上,CERN搞这一套不知道熟悉到哪里去了,因为目前的LHC(LargeHadronCollider)就是从LEP(LargeElectron-PositronCollider)实验上升级出来的,用的都是一样的27km周长管道。不同的就是LEP撞的是正负电子,LHC撞的是质子-质子,对应的粒子怎么加速啦,探测器怎么设计啦的实验细节也不一样(好吧我对探测器的构造只记得从里到外面分别是tracker,ECal,HCal,MuonChamber但是这对我已经够用了)。后面Fcc无非就是挖个更大的环,再弄一遍正负电子到质子-质子的对撞。Fcc-ee这个要是造的,据我所知,至少会在质心能量为90GeV,250GeV,350GeV跑,甚至有可能跑500GeV。至于CEPC到SppC的未来实验路径几乎也是差不多。细节的差别就是,目前据我所知,CEPC只会在质心能量为90GeV,240-250GeV跑一下,更高的350GeV和500GeV目前尚且没有在高能所的计划中。环形对撞机去做正负电子对撞最大的困难就是电子环形加速时候的同步辐射(Synchrotronradiation)。这个基本上会导致对撞机的积分亮度随质心能量的负4次方衰减,也就意味着想造更大的正负电子环形对撞机,积累数据量的能力就下降的很可怕。实验上,一般环形对撞机会采取放上2个或更多的探测器来搜集数据来弥补一下同步辐射的损失。从物理方面讲,因为两个项目的实验计划至少有两个相同的质心能量的重合,它们注定的物理目标是一样的。具体说就是在90GeV对Z-boson的物理进行精确测量,得到更精确的低能味道物理的实验结果。我不了解低能味道物理目前的实验情况,但是一般这种精度的提高可以间接的来限制各种五花八门的新物理模型的预言。在240-250GeV是用来大量产生Higgsboson,也就是作为一个Higgs工厂来运行。如果CEPC能积累上5ab-1(大约10年多??)的亮度话,估计可以产生10^6个Higgsboson来进行精确测量。此外的不同点就是Fcc-ee号称会去跑350GeV&&500GeV的能量,这样它比起CEPC的优势就能直接测量顶夸克的性质和Higgs自耦合常数。其中Higgs自耦合常数是个标准模型里面很重要的一种相互作用,测量它能使得我们理解Higgs机制本身。但是目前据我所知,CEPC不能直接测量这个,只能间接测量。有希望了解Fcc-ee的观众可以看这个文献:https://arxiv.org/pdf/1308.6176.pdf。其中Higgs自耦合常数测量可以看图18提到的TLEP-500。我自己不能很确定这个在他们目前的计划中。

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