[논문 리뷰] CEPC Conceptual Design Report: Volume 2 - Physics & Detector

The CEPC Study Group|arXiv (Cornell University)|2018. 11. 23.

Particle Detector Development and Performance인용 수 232

한 줄 요약

이 권은 CEPC의 물리학 케이스를 제시하고, 개념적 탐지기 설계 및 기술을 개략하며, 두 개의 상호작용 지점을 가진 240 GeV Higgs 공장(및 Z/WW 작동)에 대한 예상 성능 및 향후 탐지기 연구개발(R&D)을 평가합니다.

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.

연구 동기 및 목표

• CEPC를 Higgs 공장 및 표준 모형의 정밀 탐구 대상으로 삼도록 동기를 부여한다.
• 개념적 탐지기 설계 및 기술 옵션을 설명한다.
• CEPC에서의 예상 물리학 성능 및 측정을 요약한다.
• 향후 탐지기 R&D 및 물리학 연구 계획을 개요한다.

제안 방법

• CEPC 작동으로 240 GeV, 91.2 GeV, 및 ~160 GeV에서 가능해지는 물리 목표를 제시한다.
• 대형 탐지기 기술이 적용된 두 탐지기 컨셉을 설명한다.
• 예상되는 탐지기 성능 및 측정 능력을 강조한다.
• 탐지기 R&D 및 향후 물리학 연구를 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CEPC가 240 GeV, 91.2 GeV, 및 ~160 GeV에서 어떤 물리 측정 및 정밀 테스트를 달성할 수 있는가?
• RQ2 CEPC 물리 목표에 적합한 탐지기 기술과 설계는 무엇인가?
• RQ3 제안된 탐지기가 Higgs, Z 및 WW 연구에서 예측되는 성능은 무엇인가?
• RQ4 CEPC로 가능해지는 향후 R&D 방향과 물리 연구는 무엇인가?

주요 결과

• CEPC는 Higgs, Z, 및 WW 연구를 위한 두 개의 상호작용 지점을 갖는 원형 100 km 터널로 구상된다.
• CEPC는 약 1조 개의 Z 보손, 1,000만 개의 W 보손, 그리고 100만 개가 넘는 Higgs 보손을 생산하는 것을 목표로 한다.
• 본 권은 물리학 케이스, 개념적 탐지기 설계, 및 예상 성능을 제시한다.
• 탐지기 개념은 제안된 설계에 포함된 기술을 바탕으로 한다.
• 별도의 권은 가속기 복합체와 전략적 시나리오를 다룬다.
• 국제 협력은 개념 옵션에서 도출된 최종 탐지기를 제안할 것이다.