國際上提出和開展各種類型的粒子對撞機實驗,被用于研究各種基本粒子的特性,伽馬-伽馬對撞機是其中的一個研究熱點。質(zhì)心系能量在百GeV量級的高能伽馬-伽馬對撞機產(chǎn)生希格斯粒子的能量比正負電子對撞機所需的能量低,且反應截面更大,成為建造希格斯工廠一個備受關注的方案。在百MeV～幾 GeV量級的伽馬-伽馬對撞機可以研究基本粒子（粲夸克和底夸克等）的新物理,在幾MeV量級的伽馬-伽馬對撞機對γγ散射和雙實光BW過程的研究具有重要意義。高能伽馬-伽馬對撞機對實驗條件要求很高（例如高能量的電子束,高聚焦高功率率的激光束）,這些條件目前很難滿足高能實驗需求,但可以應用于低能伽馬-伽馬對撞機的研究。在此背景下,中國高能物理研究所利用國內(nèi)現(xiàn)有成熟的技術提出建造世界上首臺伽馬-伽馬對撞機（γγ對撞機）,初期目標是質(zhì)心系能量1～2 MeV的伽馬光子對撞,通過對撞實驗深入研究伽馬光子的特性。本課題的研究內(nèi)容是為γγ對撞機提供合適的讀出電子學系統(tǒng),用于對撞產(chǎn)物的探測實驗。根據(jù)γγ對撞機探測器（塑閃+CsI（Na）+SiPM）的輸出信號特點和緊湊的真空探測環(huán)境,本論文確定電子學的讀出需求:對撞機的事例率為50～10... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２大型強子對撞機ＬＨＣ??世界上唯＿?個環(huán)形電子－質(zhì)子對撞機（Ｈａｄｒｏｎ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎ?Ｒｉｎｇ?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，??ＨＥＲＡ１３）是由德國電子同步加速器研宄中心ＤＥＳＹ建造的，在１９９２年到２００７??

?第一章引言???移，變成高能伽馬光子。另外，由于電子束的能量（ＭｅＶ？ＧｅＶ）遠遠高于入射??激光束的能量（？ｅＶ），康普頓背散射產(chǎn)生的伽馬光子束近似沿著電子束的運動方??向傳輸。兩束高能伽馬束流沿著相對的方向運動，在對撞點（ＩＰ，?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?Ｐｏｉｎｔ）??發(fā)生相互作用，其對撞產(chǎn)物（Ｙ＋ｙ—ＹＹ，ｅ＋ｅ＿，ｃｃ，．．．Ｈｉｇｇｓ）可用于基礎物理研究。??Ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｊ／??圖１．３伽馬－伽馬對撞機原理示意圖??伽馬＿伽馬對撞機可以用于研究微觀粒子的性質(zhì)，伽馬光子對撞是量子電動??力學（Ｑｒｏ）過程，可以進行對撞產(chǎn)物電荷量的單值測量，從而對粒子碰撞的研??究內(nèi)容進行補充，以及對伽馬光子結(jié)構(gòu)的探索提供可能性［１８］。??為了獲得高能伽馬窄束流，對撞機需要實現(xiàn)高亮度的碰撞實驗，即每束電子??都要與高功率激光脈沖相互作用。這一過程需要該激光束的脈沖寬度僅為幾ｐｓ，??同時激光器需要產(chǎn)生高平均功率（幾百ｗ￣幾百ｋＷ），重復頻率（每秒鐘脈沖個??數(shù)）與加速器中電子束發(fā)射頻率相匹配（幾十Ｈｚ？幾十ｋＨｚ）的光脈沖，從而實??現(xiàn)密集分布的激光脈沖束。作為世界高能物理領域ＨＥＰ?（Ｈｉｇｈ－Ｅｎｅｒｇｙ?Ｐｈｙｓｉｃｓ）??主導機構(gòu)國際未來加速器委員會ＩＣＦＡ?（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ?ｆｏｒ?Ｆｕｔｕｒｅ??Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｓ），和作為世界激光研宄領域主導機構(gòu)超強激光國際委員會ＩＣＵＩＬ??（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ?ｏｎ?Ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ?Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ?Ｌａｓｅｒｓ），在?２０１１?年形成?ＩＣＦＡ－??ＩＣＵＩＬ合作［１９］，促進了高功率

??小型伽馬－伽馬對撞機?ＳＡＰＰＨＩＲＥ?（Ｓｍａｌｌ?Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｆｏｒ?Ｐｈｏｔｏｎ－Ｐｈｏｔｏｎ?Ｈｉｇｇｓ??ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｕｓｉｎｇ?Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ）方案參考了歐洲大型強子－電子對撞機??ＬＨｅＣ的設計，通過一對循環(huán)電子直線加速器和超導磁鐵將電子束逐步加速至??８０ＧｅＶ?能量，再與高功率（６．３＞＜ｌ〇２ｌＷ／ｍ２）、高聚焦（ｌ．ｌｘｌ〇４Ｑｐｈ〇ｔｏｎｓ／ｍ２／ｓ）的??激光束相互作用產(chǎn)生兩束６５?ＧｅＶ能量的光子束，如圖１．４所示，兩束伽馬光束??發(fā)生對撞，其產(chǎn)物可用于希格斯粒子的深入研宂。??５００?ＭｃＶｒ?ｅ－?ｉｎｊｅｃｔｏｒ??ｔｕｎｅ－ｕｐ?ｄｕｍｐ??１１－ＧｅＶ?ｌｉｎａｃ?｜?ｅ＇??Ｔ?Ｉ、—??｜ｌ０，３０，５０，７０?ＧｅＶ?２．０?ｋｍ?｜｜??ｔｏｔａｌ?ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ?￣?９?ｋｍ?災?、＇?１??＾ｄｕｍｐｙ／?ｆｏｃｕｓ??１１－ＧｅＶ?ｌｉｎａｃ??ｔｕｎｅ－ｕｐ?ｄｕｍｐ??圖１．４小型Ｙ－Ｙ對撞機ＳＡＰＰＨＩＲＥ［２３］??５??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[3]基于ATCA的暗物質(zhì)直接探測實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究[D]. 李敏.中國科學技術大學 2018
[4]LHAASO-KM2A電磁粒子探測器的性能研究與優(yōu)化[D]. 張忠泉.山東大學 2017
[5]PandaX-Ⅲ實驗前端讀出電子學方法研究[D]. 董家寧.中國科學技術大學 2017
[6]基于Phoswich的強β-γ混合場粒子甄別及能譜測量研究[D]. 陳立.清華大學 2016
[7]基于開關電容矩陣的波形數(shù)字化技術研究[D]. 王進紅.中國科學技術大學 2012

碩士論文
[1]復合雙閃爍體粒子甄別技術研究[D]. 韓文秋.成都理工大學 2019
[2]LHAASO WCDA前端電子學數(shù)據(jù)傳輸及時鐘接口的研究[D]. 吳旭.中國科學技術大學 2014



本文編號：3091352