高能粒子对撞机加速器物理与设计(精)

本书为“十三五”国家重 点图书出版规划项目“核能 与核技术出版工程·先进粒 子加速器系列”之一，服务 于我国和世界未来高能粒 子对撞机的设计、研究与 建设的专业人群。主要内 容包括高能粒子对撞机发 展历史、高能粒子对撞机 及加速器理论基础、高能 粒子对撞机及加速器关键 物理问题、高能粒子对撞 机系统设计理论与方法、 高能粒子对撞机的未来发 展展望等。对于已经有一 定经验的专业研究人员， 本书所包含的最新研究成 果与方法会成为其在专业 上必不可少的高水平的重 要参考书之一；对于新进 入该领域的读者，本书可 以使其很快了解和掌握高 能粒子对撞机及加速器相 关前沿领域的最新成果， 获得理论和实际研究能力 的大幅提升。

第1章 高能粒子对撞机发展概述 1.1 正负电子对撞机 1.1.1 环形正负电子对撞机 1.1.2 直线正负电子对撞机 1.2 质子对撞机 1.2.1 交叉储存环 1.2.2 质子-反质子对撞机 1.2.3 万亿电子伏特加速器 1.2.4 相对论型重离子对撞机 1.2.5 大型强子对撞机 1.3 电子-质子对撞机 1.4 μ子对撞机 1.4.1 μ子对撞机及中微子工厂 1.4.2 μ子加速器面临的技术挑战 1.4.3 μ子加速器的发展历史与现状 1.4.4 μ子加速器应是我国高能物理学科发展的 研究方向之一 参考文献 第2章 高能粒子对撞机基础 2.1 对撞亮度 2.1.1 正面对撞 2.1.2 带角度对撞 2.2 束-束相互作用 2.2.1 正负电子对撞 2.2.2 质子-质子对撞 2.3 横向运动 2.3.1 直线加速器粒子横向运动 2.3.2 环形加速器粒子横向运动 2.4 纵向运动 2.4.1 直线加速器粒子纵向运动 2.4.2 环形加速器粒子纵向运动 2.5 束流不稳定性 2.5.1 直线加速器中单束团不稳定性 2.5.2 直线加速器中多束团不稳定性 2.5.3 环形加速器中单束团不稳定性 2.5.4 环形加速器中多束团不稳定性 参考文献 第3章 高能粒子对撞机关键物理问题 3.1 动力学孔径解析计算 3.1.1 环形加速器中由非线性多极子引起的动力学 孔径的解析计算 3.1.2 环形加速器中由扭摆磁铁引起的动力学孔径的 解析计算 3.2 束-束相互作用解析计算 3.2.1 束-束相互作用参数最大值 3.2.2 束-束相互作用引起的动力学孔径变化 3.2.3 束-束相互作用引起的束流寿命变化 3.2.4 带角度对撞效应 3.2.5 寄生对撞点效应 3.3 环形加速器中电子云效应 3.4 环形加速器中空间电荷效应 3.5 束长拉伸及能散增加解析计算 3.5.1 电子环形加速器 3.5.2 质子环形加速器 3.6 电子环形加速器中单束团横向不稳定性 3.7 加速结构解析计算 3.7.1 圆形盘荷波导加速管理论 3.7.2 矩形加速管的尾场 3.7.3 加速管主耦合器 3.7.4 加速管高次模耦合器 3.7.5 直线加速器结构 3.8 微波测量 3.9 束晕解析计算 3.9.1 强流质子直线加速器 3.9.2 环形电子加速器 3.10 极化束流 3.10.1 极化束流加速 3.10.2 同步辐射对束流极化的影响 3.10.3 对横向极化束流的共振退极化测量 3.10.4 纵向极化正负电子束流对撞实验 3.11 微波电子枪的理论研究 3.12 光电阴极射频枪的理论研究 3.13 行波射频枪的理论研究 3.13.1 纵向运动中的射频场效应 3.13.2 横向运动中的射频场效应 3.13.3 空间电荷效应对横向运动的影响 参考文献 第4章 高能粒子对撞机关键系统设计理论与方法 4.1 直线正负电子对撞机设计方法 4.1.1 对撞机参数优化 4.1.2 主直线加速器 4.1.3 阻尼环 4.1.4 束长压缩器 4.1.5 最终聚束段 4.2 环形正负电子对撞机设计方法 4.2.1 对撞机参数优化 4.2.2 对撞环 4.2.3 增强器 4.2.4 直线注入器 4.3 环形质子对撞机设计方法 4.3.1 质子对撞机参数优化 4.3.2 对撞环 参考文献 第5章 未来高能粒子对撞机展望 5.1 国际直线对撞机 5.1.1 国际直线对撞机发展历史与现状 5.1.2 我国开展ILC国际合作历史与现状 5.1.3 ILC国际合作 5.2 环形正负电子对撞机 5.2.1 CEPC加速器CDR设计 5.2.2 CEPC加速器TDR优化设计，技术预研及产业化 准备 5.2.3 CEPC土建设计及部件安装 5.2.4 CEPC-SppC选址 5.2.5 CEPC产业联盟及CEPC促进基金 5.2.6 CEPC加速器建造路线图及规划时间表 5.2.7 国外对CEPC的评价 5.3 环形质子-质子对撞机 5.4 未来环形对撞机 参考文献 索引