Off-momentum cleaning simulations and measurements at the Large Hadron Collider
Off-momentum cleaning simulations and measurements at the Large Hadron Collider
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大型强子对撞机的非动量清洁模拟和测量
DOI：
10.1016/j.nima.2021.165494
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Garcia Morales H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Garcia Morales H
大型强子对撞机旨在以前所未有的能量碰撞质子束，以扩展高能物理的前沿。具有不同于标称能量的粒子沿着色散轨道运行，如果能量偏移足够大，可能会在冷孔中丢失，并导致超导磁体的淬火。因此，具有较大能量偏移的粒子必须通过准直系统从光束中去除。虽然这些粒子的动力学已经被很好地理解，并且在测量中评估了动量清洗的效率，但在过去，没有通用的模拟工具可用于预测在涉及非动量粒子的情况下准直系统的效率。在本文中，我们提出了一套新的工具来模拟非动量损失，这些工具的基准测试与测量和评估在未来的LHC升级，HL-LHC的非动量损失。这些新的模拟工具用于模拟两种主要情况，其中非动量粒子在大型强子对撞机中发挥重要作用：在能量斜坡开始时的粒子损失和在6.5 TeV能量下的动量清洗模拟。在本研究中，模拟了机器动态变化时的准直过程，而不是以往在静态条件下的研究。这是第一次在不同的模拟方法和测量之间进行这种比较。这些结果被用来更好地理解这些粒子的动力学，最后，这些工具被用来估计未来高亮度LHC中非动量损失的影响。
The Large Hadron Collider is designed to collide proton beams with unprecedented energy in order to extend the frontiers of high-energy physics. Particles that have an energy different from the nominal one follow dispersive orbits and, if the energy offset is large enough, could be lost on the cold aperture and cause quenches of superconducting magnets. Therefore, particles with large energy offsets must be removed from the beam by the collimation system. Although the dynamics of such particles is well understood and the efficiency of the momentum cleaning is evaluated in measurements, in the past, there were not general simulations tools available for predicting the efficiency of the collimation system in scenarios where off-momentum particles are involved. In this paper we present a new set of tools to simulate off-momentum losses, the benchmarking of these tools with measurements and the evaluation of off-momentum losses in the future LHC upgrade, the HL-LHC. These new simulation tools are applied for simulating two of the main scenarios where off-momentum particles play an important role in the LHC: particles lost at the start of the energy ramp and simulations of the momentum cleaning at 6.5 TeV energy. In this study, the collimation process during dynamic changes in the machine is simulated, as opposed to previous studies in static conditions. This is the first time that this sort of comparison between different simulation methods and measurements is performed. The results are used to provide a better understanding the dynamics of such particles and, finally, these tools are used to estimate the influence of off-momentum losses in the future High-Luminosity LHC.
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通讯作者：
N. Turini