TeV对撞机物理及BEPC物理

当前高能物理的研究在酝酿新的突破。涉及一切物质质量的起源的电弱对称破缺机制的探讨是人们最关注的问题。标准模型中的Higgs场理论存在不自洽之处。人们一般相信存在标准模型以外的新物理。研究表明新物理可能在TeV能区表现出来。新的TeV能量对撞机运转后高能物理研究可能发生新的突破。这类研究需要理论与实验的密切配合。本项目组已经在2003年的研究中提出在LHC上通过WW散射探测Higgs玻色子反常规范耦合的新的灵敏办法，为我国参加LHC实验提供有自己特色的研究课题，同时也受到国际的重视。本项目要继续探索新思想，同时与我国参加高能对撞机实验的工作者密切结合，使我们的研究成果落实到我国的实验研究上。. BEPC面临严峻的国际竞争。非常需要理论研究的配合和指导。本项目将研究建立国际上尚没有的相对论耦合道体系的强子跃迁理论，将指导的有关实验，为的国际竞争作出贡献。 2100433B

在未来的LHC强子对撞机和LC直线对撞机上，寻找标准模型以外的新物理并进行精确检验是重要任务之一。我们将深入对最小超对称标准模型（MSSM）在LHC和LC对撞机上精确的现象学进行研究。研究如何有效地在对撞机上寻找超对称粒子Neutralino/Chargino和带电Higgs粒子；如何进行对撞机上的超对称理论的精确检验和确定超对称参数。重点通过对对撞机上含带电Higgs粒子和Neutralino/Chargino的三体和三体以上的末态产生过程及其可观测量的研究计算，给出单圈图阶以上精度的理论预言。该研究将采用唯象理论探讨与高能实验数据分析方法相结合，分析不同模型框架参数下可能的实验信号，事例判选条件，本底排除方法以及提取模型参数的方案。为在未来对撞机实验上精确检验超对称物理提供有效的指导方案。 2100433B

1、电子－正电子对撞机又称正负电子对撞机，由于正负电子的电荷相反，所以这种对撞机只要建立一个环就可以了。相应的造价就比较低，世界上已建成的对撞机大部分是属于这一类的。

但是，由于电子回旋时引起的同步辐射损失，使这种对撞机能量的进一步提高发生了困难，因为同步辐射功率与电子的能量二次方成正比，且与回旋半径的平方成反比，为了减少辐射损失，一般高能量的电子对撞机均采用大半径方案，即采用只有几千高斯的低磁场来控制电子的运动，即使如此，电子对撞机的最高能量仍然受到很大的限制，例如,10GeV的电子在曲率半径为100m的对撞机中运动时,每圈的辐射损失约为10MeV，如果对撞机中的回旋电流为1A，要补偿这束电子流的辐射损失，就需要平均功率为10MW的高频功率。假如正电子流也为1A，则总的平均功率为20MW，由此可见，对撞机中高加速频系统的功率绝大部分是用来补偿这一同步辐射损失的。

辐射特性虽然给电子能量的进一步提高带来了困难，但也有一定的好处，这是因为电子或正电子注入对撞机后，由于电子的辐射损失，使电子截面受到强烈的压缩，电子很快集中到一个很小的区域中，其余的空间可以用来容纳再一次注入的电子，这样使积累过程简化，而且允许采用较低能量的注入器，通常采用直线加速器，也有采用电子同步加速器的。

这种对撞机中所需的正电子是由能量为几十兆电子伏以上的电子打靶后产生的，为了得到尽可能强的正电子束，往往需要建造一台低能量的强流电子直线加速器。另外产生出来的正电子束尚需再度注入到注入器中，与电子一起加速到必要的能量，再注入到对撞机中去。由于正电子束的强度只及电子束的千分之一到万分之一，所以需要几分甚至几十分钟的积累，才能达到足够的强度。

2、质子－质子对撞机这种对撞机需要建造两个环,分别储存两束相反方向回旋的质子束，才能实行质子与质子的对撞。由于质子作回旋运动时，其同步辐射要比电子小得多，在质子达到的能量范围内，可以略去不计，因此为缩小这类对撞机的规模,尽量采用强磁场,这就需要采用超导磁体。另外，质子束的积累也不如电子对撞机那样方便，它必须依靠动量空间的积累来实现。为此，必须首先在高能同步加速器中，将质子加速到高能（一般为几十吉电子伏），依靠绝热压缩，将质子束的动量散度压缩上百倍，再注入到对撞机中去进行积累，质子对撞机中的高频加速系统主要是用来进行动量空间的积累及积累完毕后的进一步加速，因此所需要的高频功率也比电子对撞机小得多。由于上述原因，质子－质子对撞机的规模要比电子－正电子对撞机大，投资也较高。

3、质子－反质子对撞机质子与反质子的质量相同，电荷相反，也只需要造一个环就能进行对撞。这种对撞机发展得较晚，主要原因在于由高能质子束打靶产生的反质子束强度既弱，性能又差，无法积累到足够的强度与质子对撞。70年代后期，“冷却”技术的成功，给予这种对撞机巨大的生命力(见加速器技术和原理的发展)。