环形正负电子对撞机量能器束流实验成功

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日前，记者从中国科学院高能物理研究所（以下简称中科院高能所）获悉，环形正负电子对撞机（CEPC）的“眼睛”——高颗粒度量能器样机，已在欧洲核子中心（CERN）成功完成束流实验，目前研究团队正在对该样机进行优化、调试，为今年即将开展的束流测试做准备。

量能器是对撞机中用来测量粒子能量的装置，好比对撞机的“眼睛”。2022年10月19日至11月2日期间，团队共20余人在CERN超级质子同步加速器上进行了为期两周的高能粒子束流测试实验。

中科院高能所研究员、CEPC项目经理娄辛丑介绍：“该样机是国内首个粒子流量能器，本次束流实验表明，量能器样机达到国际先进水平，为未来CEPC实验准备了技术基础。”

中科院高能所青年研究员刘勇表示，目前，研究团队通过分析实验数据，深入研

究其探测性能，并正在对该样机进行进一步优化和调试，准备开展今年即将进行的束流测试。

CEPC又被称为“希格斯工厂”，是2012年9月中国科学家在CERN宣布发现希格斯玻色子后率先提出的先进高能物理实验设施。希格斯玻色子是粒子物理标准模型的一种基本粒子，也被誉为赋予万物质量的“上帝粒子”。以希格斯玻色子作为探针，可以深入研究电弱对称性的自发破缺机制和质量起源，探索暗物质、宇宙早期演化电弱相变、宇宙中正反物质不对称等重大科学问题。

“为提升粒子探测性能和物理潜力，CEPC团队需设计并研制高性能探测器。”上海交通大学教授、CEPC项目副经理杨海军告诉《中国科学报》，考虑到希格斯、Z和W玻色子的主要衰变产物为强子末态，量能器的能量分辨性能极其关键。相比CERN大型正负电子对撞机（LEP）和正在运行中的大型强子对撞机（LHC）实验，CEPC量能器的性能指标需提高一倍左右，极具挑战性。

刘勇介绍，CEPC量能器的基准设计方案，采用了CALICE量能器国际合作组提出的高粒度量能器技术，这是面向未来量能器探测技术的重要发展方向。样机采用了团队设计的探测单元和自行研制的数据读出系统、以及国内自主研发的硅光电倍增器(NDL-SiPM)和闪烁体材料。

中国科学技术大学教授刘建北和张云龙介绍，本次束流测试针对CEPC电磁量能器样机（共6720读出通道）和强子量能器样机（共12960读出通道）开展，对两个样机的能量线性、能量分辨等关键指标进行了系统测试，共获取超过2500万高能粒子事例。这些数据样本将为CEPC量能器样机的探测性能研究、簇射空间分布和时间演化、强子相互作用模型的验证以及粒子流算法的实验研究提供基础。

“通过样机研制，团队掌握了高颗粒度量能器关键技术，包括闪烁体探测单元的批量制作和测试技术、灵敏层模块化设计和组装技术、前端读出电子学芯片的高密度集成、大规模硅光电倍增器监测和刻度、散热模拟和监测技术等，为将来大规模批量研制积累了宝贵的经验并奠定了坚实的基础。”杨海军说。