[論文レビュー] CEPC Conceptual Design Report: Volume 2 - Physics & Detector

The CEPC Study Group|arXiv (Cornell University)|Nov 23, 2018

Particle Detector Development and Performance被引用数 232

ひとこと要約

このボリュームは CEPC の物理学的根拠を提示し、概念検出器設計と技術を概説し、2つの相互作用点を備えた240 GeV のヒッグスファクトリ（および Z/WW 運用）における期待性能と将来の検出器 R&D を評価する。

ABSTRACT

The Circular Electron Positron Collider (CEPC) is a large international scientific facility proposed by the Chinese particle physics community to explore the Higgs boson and provide critical tests of the underlying fundamental physics principles of the Standard Model that might reveal new physics. The CEPC, to be hosted in China in a circular underground tunnel of approximately 100 km in circumference, is designed to operate as a Higgs factory producing electron-positron collisions with a center-of-mass energy of 240 GeV. The collider will also operate at around 91.2 GeV, as a Z factory, and at the WW production threshold (around 160 GeV). The CEPC will produce close to one trillion Z bosons, 100 million W bosons and over one million Higgs bosons. The vast amount of bottom quarks, charm quarks and tau-leptons produced in the decays of the Z bosons also makes the CEPC an effective B-factory and tau-charm factory. The CEPC will have two interaction points where two large detectors will be located. This document is the second volume of the CEPC Conceptual Design Report (CDR). It presents the physics case for the CEPC, describes conceptual designs of possible detectors and their technological options, highlights the expected detector and physics performance, and discusses future plans for detector R&D and physics investigations. The final CEPC detectors will be proposed and built by international collaborations but they are likely to be composed of the detector technologies included in the conceptual designs described in this document. A separate volume, Volume I, recently released, describes the design of the CEPC accelerator complex, its associated civil engineering, and strategic alternative scenarios.

研究の動機と目的

• CEPC をヒッグスファクトリおよび標準模型の精密検証機として動機づける。
• 概念的な検出器設計と技術オプションを説明する。
• CEPC での予想される物理性能と測定を要約する。
• 将来の検出器 R&D と物理調査計画の概略を示す。

提案手法

• CEPC の運転が可能にする物理ゴールを 240 GeV、91.2 GeV、および約 160 GeV で提示する。
• 大規模検出器技術を用いた二検出器コンセプトを説明する。
• 予想される検出器性能と測定能力を強調する。
• 検出器 R&D と将来の物理調査を議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CEPC は 240 GeV、91.2 GeV、約 160 GeV でどのような物理測定と精密検査を達成できるか？
• RQ2 CEPC の物理目標に適した検出器技術と設計は何か？
• RQ3 ヒッグス、Z、WW 研究のために提案された検出器の予想性能はどの程度か？
• RQ4 CEPC により可能となる将来の R&D 方針と物理調査は何か？

主な発見

• CEPC はヒッグス、Z、WW 研究のための二つの相互作用点を持つ円形の100 km トンネルとして想定されている。
• CEPC はおよそ1兆個の Z ボソン、1億個の W ボソン、そして100万個を超えるヒッグスボソンの生産を目指す。
• 本巻は物理ケース、概念的検出器設計、予想される性能を提示する。
• 検出器コンセプトは提案設計に含まれる技術に基づく。
• 別の Volume は加速器複合体と戦略的シナリオを記述する。
• 国際協力により、概念オプションから選択された最終検出器が提案される。