南京大学上海应用物理研究所课件

中国的LHC合作童国梁中国科学院高能物理研究所东方科技论坛（上海）2005.6.28-29童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-291童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-291内容提要1.LHC强子对撞机LHC实验计划：（ATLAS,CMS,LHCb,ALICE)3.中国参加LHC合作的各实验组现状和未来计划4.结束语童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-292内容提要1.LHC强子对撞机童国梁(IHEP),上海,大型强子对撞机LHC计划的总体情况

1993年10月美国参众两院联席会议表决停建SSC，1994年圣诞节前夕CERN理事会通过了建造LHC计划。这一行动强烈反映了欧洲科学家的自信，也给国际高能界带来了希望。欧洲人从SSC的失败中吸取了教训，他们扩大合作、精心设计、精心管理、精心施工，使LHC的投资总额压缩到18亿美元；他们把合作扩大到全世界，当然，也就把实验的负担分摊到了全世界。欧洲人重新站到了实验高能物理的前列。

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-293大型强子对撞机LHC计划的总体情况童国梁(IHEP),上海,超级强子对撞机（LHC）及其实验计划在CERN建造的LHC是当今世界上能量最高的加速器，计划于2007年建成

LHC主要设计指标物理运行开始时间2007年粒子对撞模式p-pPb-Pb最大束流能量（TeV）7.02.76(TeV/u)亮度能散0.10.1束流长度(cm)7.57.5束流半径(mm)亮度寿命(hr)106.7加速周期(s)1200注入能量(GeV)450.0177.4/u每个束团粒子数周长(km)

26.659童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-294超级强子对撞机（LHC）及其实验计划在CERN建造的LHC是LHC

s=14TeV

(7timeshigherthanTevatron/Fermilab)searchfornewmassiveparticlesuptom~5TeV

Ldesign=1034cm-2s-1(>102higherthanTevatron/Fermilab)

searchforrareprocesseswithsmalls(N=Ls)LHCb:pp,B-physicsALICE:heavyionsATLASandCMS:pp,generalpurpose27kmringusedfore+e-LEPmachinein1989-2000Start:Summer2007pp童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-295LHCs=14TeV25ns

EventrateinATLAS:N=Lx

(pp)109interactions/s

Mostlysoft(lowpT)eventsInterestinghard(high-pT)eventsarerareverypowerfuldetectorsneeded童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-29625nsEventrateinATLAS:InLHCLHC实验－空前范围的国际合作童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-297LHCLHC实验－空前范围的国际合作童国梁(IHEP),上海ATLASCollaboration34Countries151Institutions1770ScientificAuthorsAlbany,Alberta,NIKHEFAmsterdam,Ankara,LAPPAnnecy,ArgonneNL,Arizona,UTArlington,Athens,NTUAthens,Baku,IFAEBarcelona,Belgrade,Bergen,BerkeleyLBLandUC,Bern,Birmingham,Bonn,Boston,Brandeis,Bratislava/SASKosice,BrookhavenNL,Bucharest,Cambridge,Carleton,Casablanca/Rabat,CERN,ChineseCluster,Chicago,Clermont-Ferrand,Columbia,NBICopenhagen,Cosenza,INPCracow,FPNTCracow,Dortmund,JINRDubna,Duke,Frascati,Freiburg,Geneva,Genoa,Glasgow,LPSCGrenoble,TechnionHaifa,Hampton,Harvard,Heidelberg,Hiroshima,HiroshimaIT,Indiana,Innsbruck,IowaSU,IrvineUC,IstanbulBogazici,KEK,Kobe,Kyoto,KyotoUE,Lancaster,Lecce,LisbonLIP,Liverpool,Ljubljana,QMWLondon,RHBNCLondon,UCLondon,Lund,UAMadrid,Mainz,Manchester,Mannheim,CPPMMarseille,Massachusetts,MIT,Melbourne,Michigan,MichiganSU,Milano,MinskNAS,MinskNCPHEP,Montreal,FIANMoscow,ITEPMoscow,MEPhIMoscow,MSUMoscow,MunichLMU,MPIMunich,NagasakiIAS,Naples,NarutoUE,NewMexico,Nijmegen,BINPNovosibirsk,OhioSU,Okayama,Oklahoma,LALOrsay,Oslo,Oxford,ParisVIandVII,Pavia,Pennsylvania,Pisa,Pittsburgh,CASPrague,CUPrague,TUPrague,IHEPProtvino,Ritsumeikan,UFRJRiodeJaneiro,Rochester,Rome

I,RomeII,RomeIII,RutherfordAppletonLaboratory,DAPNIASaclay,SantaCruzUC,Sheffield,Shinshu,Siegen,SimonFraserBurnaby,SouthernMethodistDallas,NPIPetersburg,Stockholm,KTHStockholm,StonyBrook,Sydney,ASTaipei,Tbilisi,TelAviv,Thessaloniki,TokyoICEPP,TokyoMU,TokyoUAT,Toronto,TRIUMF,Tsukuba,Tufts,Udine,Uppsala,UrbanaUI,Valencia,UBCVancouver,Victoria,Washington,WeizmannRehovot,Wisconsin,Wuppertal,Yale,YerevanLongstandingpartnershipwithChineseteamssincethebeginning(R&Dstartedin1990)LHC实验国际合作的规模：以ATLAS合作组为例童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-298ATLASCollaboration34CountriePhysicsatLHC

CommonQuestions

generationofmass

elementaryparticles=>Higgs =>Atlas/CMS

compositeparticles=>QGP =>Aliceconfinementmissingsymmetries

SuperSymmetry:matter<=>forces =>Atlas/CMS

ChiralSymmetry:matter<=>vacuum =>AliceQCDmassgeneration

viabrokenchiralsymmetry(mu,d

¹

0)CPSymmetry:matter<=>antimatter =>LHCb

DifferentApproaches童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-299PhysicsatLHCCommonQuestionATLAS/CMS物理目标

寻找质量范围在115<mH<1000GeV的标准模型预言的Higgs波色子寻找直到TeV质量的标准模型以上的物理(超对称性，q/compositeness,leptoquarks,W’/Z’,heavyq/,Extra-dimensions,….)精密测量:

--W质量--top质量,耦合和衰变性质--Higgs质量,自旋,耦合(如果Higgs粒子被找到的话)--B-physics(作为LHCb补充):CP破坏,稀有衰变,B0

振荡--QCD喷注截面和as

--etc.….在高密度下研究从强子物质到解囚禁夸克和胶子等离子体的相变（作为ALICE的补充）

而这种等离子体到强子物质的转变正是大爆炸10-5s后宇宙中发生的Etc.etc.…..

这些物理目标是LHC实验计划最感兴趣的部分童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2910ATLAS/CMS物理目标寻找质量范围在115<mHLHCb物理目标--B-物理

(complementingLHCb):CPviolation,raredecays,B0oscillations

弱作用的不对称性，特别是CP破坏，也需要在CKM（Cabbibo-Kobayashi-Maskawa）矩阵结构下弄清楚。CKM矩阵涉及到3个转动角度和1个复数相移，目前的实验对其中的1个角度的测量精度较好，其余的两个角度和相因子的测量精度就很差。标准模型认为某些弱作用过程中的CP不守恒正是归因于这个相因子。CP破坏也被认为是宇宙中物质-反物质不对称的根源。

在高温、高压核物质中寻找被量子色动力学（QCD）预言的新物质相，即夸克-胶子等离子体。由核物质到夸克-胶子等离子体的相变于1975年就由卡比玻和帕里西提出，此后理论物理学家做了许多工作来研究这种相变。他们估计相变温度为200MeV左右，并得出了初步相图。李政道教授高度评价这个领域的研究，他认为利用相对论性重离子碰撞来研究夸克-胶子等离子体这种新物质形态及其有关的相变特性是未来物理学的一个新的重要方向。相变_再现了大爆炸10-5

秒后宇宙中强子物质所发生的事情。

ALICE物理目标童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2911LHCb物理目标--B-物理(compALICEDCIII1级触发率和事例大小童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2912ALICEDCIII1级触发率和事例大小童国梁(IHEPExpectedeventratesatproductioninATLASatL=1033cm-2s-1

ProcessEvents/s

Eventsfor10fb-1

Totalstatisticscollectedatpreviousmachinesby‘07

We15

108

104LEP/107Tevatron

Zee1.5

107

107LEP

1

107

104

Tevatron

106

1012

–

1013

109

Belle/BaBar?

Hm=130GeV0.02

105

?

Alreadyinfirstyear,largestatisticsexpectedfrom:--knownSMprocessesunderstanddetectorandphysicsats=14TeV--severalNewPhysicsscenarios以ATLAS/CMS实验为例，Whichphysicsthefirstyear(s)?童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2913ExpectedeventratesatprodSearchfortheHiggsboson比较乐观ATLASHZZ(*)45discovery~1year~3years~4yearspresentlimit童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2914SearchfortheHiggsbosonATLASdiscoveryreachTimereachinsquark/gluinomass1month~1.3TeV1year~1.8TeV3years~2.5TeVultimateupto~3TeV寻找超对称粒子和暗物质Thisparticle(neutralino)isagoodcandidatefortheuniversedarkmatterNeutralinomasscanbemeasuredto10%SUSYdiscoveryandneutralinomassmeasurementatLHCcansolveproblemofuniversecolddarkmatter童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2915ATLASdiscoveryreachTime中国科学家参加LHC合作实验情况ATLAS和CMS

1999年4月和11月，以国家自然科学基金委员会CERN科学家签订了参加CMS和ATLAS合作实验的谅解备忘录，宣布我国正式参加LHC实验计划。中科院高能所、南京大学、山东大学和中国科技大学以ChineseCluster名义参加ATLAS合作实验；中国CMS组包括中科院高能所和北京大学。中国科技大学参加过CMS晶体方面的研究。中国的ATLAS和CMS合作项目受国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的经费支持。LHCb

2002年10月，清华大学与CERN签订了参加LHCb的合作实验的谅解备忘录，实验经费由清华大学和国家自然科学基金委联合支持。

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2916中国科学家参加LHC合作实验情况ATLAS和CMS中国组在ATLAS探测器建造中所承担的任务中国的ATLAS基金项目是由高能所和大学组（包括山东大学、南京大学和中国科学技术大学）共同承担的，经费由国家自然科学基金委和科技部联合支持。1999年9月，基金委和CERN正式签订了中国联合组参加ATLAS探测器建造合作的谅解备忘录。具体可以分为两个阶段：第一阶段：2001年底前高能所承担子谱仪精密监控漂移管（简称MDT）BEE室（32个）的研制、生产任务；大学组任务，包括：（1）液氩强子端盖和前向量能器：加工330块铜吸收体，作为端盖量能器的后轮；提供并加工了8,000块钨吸收体（南京大学承担）。（2）40万道TGC的电子学ASD检查，并为其建立数据库（中科大承担）。（3）学习TGC探测器的制作和性能测量（山东大学承担）。

大学组第一阶段承担的任务已按期完成任务，并受到ATLAS合作同事的称赞。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2917中国组在ATLAS探测器建造中所承担的任务童国梁(IHEP)第二阶段：2001年底后高能所的任务未变，大学组决定收缩任务面集中力量生产TGC室（包括相关的电子学工作）。调整后中国组在探测器建造阶段的主要任务：建造32个BEE型和16个BIS.8型MDT管、室（由高能所承担）；建造400个TGC室（主要由山东大学承担，中国科技大学承担相关的电子学任务）。此外，应ATLAS合作大组的要求，中国组还承担加工、生产前向量能器钨吸收体（4,400根钨棒）任务（由南京大学承担）。

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2918童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2918MuonSpectrometerInstrumentationPrecisionchambers:-MDTsinthebarrelandend-caps-CSCsatlargerapidityfortheinnermostend-capstationsTriggerchambers:-RPCsinthebarrel-TGCsintheend-capsTheMuonSpectrometerisinstrumentedwithprecisionchambersandfasttriggerchambersAcrucialcomponenttoreachtherequiredaccuracyisthesophisticatedalignmentmeasurementandmonitoringsystem童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2919MuonSpectrometerInstrumentat高能

高能所(ATLAS合作)承担的任务独立承担子谱仪可监控漂移管(MDT)探测器BEE和BIS.8室的建造任务，共48个室(由7000支MDT管组成的生产和质量保证/质量控制(QA/QC)测试。预期将于2005年底完成探测器组装任务。BEE室位于端盖磁铁低温恒温器顶部，用来测量穿过桶部与端盖磁场之间过渡区域(1.6||2.0)的子径迹。由于该区域磁场分布复杂，BEE室提供的位置信息十分重要，将使该区域内子动量分辨改善一倍以上。主要进度：2002年9月建闰探测器生产线及测试装置2003年11月完成Module0组装和QC测试2004年3月通过MDT生产基地评审2005年12月完成BEE和BIS8室批量组装至今已建造5.500支MDT管，28个MDT室,并运出了17个MDT室童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2920高能高能所(ATLAS合作)承担的任务独立承担子谱仪可监子谱仪MDT室

每个室由多层漂移管用胶粘接组成

漂移管工作在高气压（3bar）下

通过光学准直系统监测室的变形

所谓可监控漂移管（MDT）室用于磁偏转方向的子横动量的精密测量，其性能对ATLAS实验主要物理目标的实现具有特殊的作用。共有1200个室，约370,000支漂移管，由7个国家的14个基地承担建造。

结构特点：指标要求：室空间分辨50m

单管分辨

80m单管的丝定位精度10mr.m.s

室内丝定位精度20mr.m.s

满足LHC实验环境：

在高计数率条件下工作，抗辐射能强，工作寿命长。

主要工作参数：

混合气体Ar/CO2(93/7)

气压3bar

增益2104工作电压3080V

最大漂移时间~700ns童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2921子谱仪MDT室每个室由多层漂移管用胶粘接组成TheIHEPATLASMDTcleanroom童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2922TheIHEPATLASMDTcleanroom童

山东大学(ATLAS)承担的任务

(所有TGC读出电子学由中国科大测试)

400TGCs(L1级触发室)山东大学负责400TGC室的生产。在ATLAS探测器中的位置见右图黑圈所示。置于ATLAS谱仪的端盖部分。它主要用来提供μ子的触发信息和粒子的方位角坐标。要求有很好的时间分辨率和位置分辨率。400TGC室已经全部完成并运出至今童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2923山东大学(ATLAS)承担的任务(所有T质量控制石墨板的电阻要求控制在0.5Mohm~1.5Mohm范围窄隙室的平整度好于0.2mm室漏电流小于1A童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2924质量控制石墨板的电阻要求控制在0.5Mohm~1.5Mohm中国ATLAS合作TGC研制与生产得到高度评价

ATLAS-MUON组负责人GioraMikenberg教授于2004年12月22日对山东大学为ATLAS研制生产的TGC探测器作出了探测器质量的评估报告（见附件）。报告中指出：“…196个TGC探测器，经过了…效率扫描检测以及……辐照检测。在这些检测中没有发现过一台探测器的质量低于所要求的质量标准，而且各方面的性能都明显超越”。在该报告中特别指出：“所有山东大学生产的探测器的“低灵敏区域”都低于1%（规定的质量标准是5%）。相对于ATLAS的其它两个研制基地，日本的KEK（高能物理研究所）以及以色列的Weizmann研究所，….达到如此的高质量，这确实是一个突出的成绩”。

ATLAS负责人PeterJenni及日本同行也来函表示祝贺。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2925中国ATLAS合作TGC研制与生产得到高度评价ATLAConclusion高能所承担CSC室的生产；北京大学承担RPC室生产ME1/3ME1/2IHEPTask:72ME1/2&72ME1/3CSCAssembly&TestingForCMSEndcapMuonSystem中国CMS组在探测器建造中所承担的任务童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2926ConclusionME1/3IHEPTask:中国CM

CMS中国组的任务

1.桶部MDC高压板(IHEP),2003年完成.2.端盖Muon子CSC室建造(IHEP)150CSC室(阴极条室CathodeStripChamber),已全部完成并运至CERN制造机械部件（Mechanicalparts）CMS端盖磁体支架(IHEP),2000年完成桶部Muon子支架IB1+IB4(IHEP),2004完成大厅地板(IHEP),2004交付4.端盖和桶部的MuonRPC室(BeijingUniversity)5.参加CMS的装配:2.5人-年/年童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2927CMS中国组的任务童国梁(IHEP),上海LongtermHVtraining3.6KV2weeks,3.7KV2weeks3.8KVonemonth.高能所

CMS/CSCFASTSite童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2928LongtermHVtraining高能所CMS/C24scintillatorsreadoutatbothendsVME/NIMDAQsystemMuonScintillationhodoscopeCSCchamberCSCFAST试验装置童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-292924scintillatorsreadoutatb装配和实验了1/3桶部的RPC（RB1）、1/4端盖(RPCRE1/2-3)：stationQuantityAreaTotalareabarechamberGrandtotal

RB11205.2m2624m24801248m2RE1/2-3144~2.0m2290m2432580m2由于在CMS取得的经验和声誉，美国RHIC-PHENIX的升级中决定和北大合作采用RPC（已经签订合同），北大将负责研制、批量组装、测试、运行的全部技术责任.我们承担的桶部RPC批量组装测试已经基本完成，端部RPC已完成约一半，质量符合要求。有把握按时、按质完成好合作任务。

北京大学(CMS合作)RPC童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2930装配和实验了1/3桶部的RPC（RB1）、1/4

清华组在LHCb合作中承担的任务

清华组参加了LHCb电子学工作Tell1(+GBE+OTR),

外层径迹室高压卡的测试系统

与CERN,Lausanne,NIKHEF,Heidelberg紧密合作取得了显著进展童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2931

清华组在LHCb合作中承担的任务

清华组参加了LHCb电GBEcardonTELL1

CollaborationwithCERNDesign/Test/productionOneoftheversionsofGBEdesignedbyTsinghuamembers童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2932GBEcardonTELL1CollaboratioGBEV5GBEVersion5.Onepre-seriesof20boardshadbeenproducedatTsinghuaUniversityin2005.400GBEcardsintotalwillbeproducedandtestedatTsinghuaUniversityin2005.童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2933GBEV5GBEVersion5.Onepre-sORCcardonTELL1CollaborationwithHeidelberg~400ORCboardwillbeproducedandtestedinBeijingin2006童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2934ORCcardonTELL1CollaborationVisitofProfessorChenJiaertotheATLASexperimentpiton4thApril2002VisitofDeputyMinisterLiuYanhuatotheATLASpiton17thFebruary2004中国科技部和基金委领导参观LHC实验童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2935VisitofProfessorChenJiae计算环境建设和物理分析准备目前参加LHC合作实验的各中国组承担的探测器建造任务都已接近尾声参加ATLAS、CMS和LHCb的3个LHC合作实验的中国组承担的探测器建造任务有的部分已经完成，有的部分稍晚也将于今年年底或明年年初完成。总体进展顺利。计算环境建设和物理分析准备工作已经开始网格计算环境建设队伍培养与国际合作物理选题准备童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2936计算环境建设和物理分析准备目前参加LHC合作实验的各中国组承FindtheNeedleinaHaystack9个数量级的差别所有物理过程HIGGS粒子稀有事例和巨量本底的混杂挑战：大海捞针

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2937FindtheNeedleinaHaystack9LHC计算需求LHC计算需求12－14PetaBytes/年LHC刻度、重建、模拟等计算所需的CPU：100MillionSPECint2000每年产生的数据：如右图所示童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2938LHC计算需求LHC计算需求12－14PeLCG：

TheLHCComputingGridProject

gridforaphysicsstudygroupTier3physicsdepartmentDesktopGermanyTier1USAUKFranceBeijing?TaipeiCERNTier1JapanCERNTier0Tier2LabaUniaLabcUninLabmLabbUnibUniyUnixgridforaregionalgroup合作成员LHC实验Grid计划：国家和地区中心途径采用网格技术采用“Tier”分级结构主要使用IntelCPU主要使用Linux操作系统目标部署计算环境为LHC实验数据分析创造条件童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2939LCG：

TheLHCComputingGridPrWhyTier-1:EssentialforLHCATier-1isessentialfortheChinesephysicistsinvolvedinLHCexperiments.

ChinacontributedalotonbuildingLHCdetectors.PhysicistsneedatooltoaccessandanalyzeLHCdata.

网络:Gloriad美－欧－俄－中－美10Gb/sNocomputing,nophysics!童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2940WhyTier-1:EssentialforLHC童

Tier1-中国LHC合作实验的规划和期待Tier-1intheworldTier-1centerALICEATLASCMSLHCbASCC（台湾）XXCNAF（意大利）XXXXPIC（西班牙）XXXCC-IN2P3（法国）XXXXGridKA（德国）XXXXRAL（英国）XXXXBNL（美国）XFNAL（美国）XTRIUMF（加拿大）XNIKHEF/SARA（荷兰）XXXNORDICDATAGRIDFACILITY（北欧）XX童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2941Tier1-中国LHC合作实验的规划和期待Tier-1i物理分析准备ATLAS中国联合组

高能所：与法国CPPM合作，学生、访问学者互访，合作研究并为我们培养了人才。目前，IHEPATLAS软件环境建设和物理课题预选工作已经启动。对ttH物理课题进行了模拟研究：完成了ttH快蒙特卡罗模拟分析，在高能所的机器上基本成功地安装了ATLAS最新软件9.0.3,现可做ATLFAST，产生和模拟作业。也有人对Higgs做初步研究。

山东大学、南京大学：对初步选择Top夸克物理开始作些研究。

中国科技大学：几位在强子对撞实验D0有兴趣的专家正在研究在强子对撞机如何探测R-parity破坏em共振中的sneutrino物理分析队伍正在逐步成长，最终计划形成包括14seniorphysicistsand6-7Phd.Students较强的分析组。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2942物理分析准备ATLAS中国联合组童国梁(IHEP),上海,2ATLASsoftwarereleasesatIHEP(ATHENA,LCG)01-02/2005

installedATHENA9.0.3atIHEPlcg002,runsuccessfullyATLASttHgenerationandfastsimulationjobs03-04/2005installedATHENA9.0.4and10.0.1atIHEPlcg002,and9.0.4atIHEPlcg003.BothofreleasesKitValidationchecksareOK.runsuccessfullyATLASttHfullsimulationjobs

ttHFullsimulationatIHEPLCG003fromDr.LU)童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2943ATLASsoftwarereleasesatIHE物理分析准备（续)中国CMS合作组在一些专门衰变道中寻找Higgs粒子和超对称性粒子

以Bc和high-ptJ/研究作为启动，寻找一些有意义的工作。在研究中，在选取合适的研究课题方面与中国的理论家密切合作。熟练使用网格计算方式。在研究工作中逐步建立较强的数据分析队伍。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2944物理分析准备（续)中国CMS合作组童国梁(IHEP),上海,HVVanomalouscoupling

H:HiggsVV:ZZorWW,qqVVfinalstatesGoal:TostudytheHVVcouplingproperty,toverifytheHiggsobservedbelongstoSMornot童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2945HVVanomalouscouplingH:Higg物理分析准备（续)中国LHCb组继续工作在软件、Bc、b,并参与在CP破坏研究方面的挑战.与其他LHC实验分享计算设施，清华将从计算科学专业队伍中派人参与LHCb的工作。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2946物理分析准备（续)中国LHCb组童国梁(IHEP),上海,2结束语中国已参加的3个LHC实验所承担的探测器建造任务总体进展顺利，可望于今年年底或稍晚时候全部完成。LHC上的合作实验正转向新阶段。软件发展、计算环境建设和物理分析准备已经走向前台，人力、经费和进度表已进行了计划。为LHC国际合作实验设计的中国的网格计算(Grid)计划对于开展LHC物理研究是必不可少的。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2947结束语童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-294结束语(续)

中国科学家对于LHC实验的数据分析已有一定的基础和良好的潜力，但需要得到适当的支持。和探测器建造阶段一样，物理分析阶段的财经支持需要尽快解决。这种支持应该由NSFC，MOST,CAS和MOE联合实施。

谢谢！

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2948结束语(续)童国梁(IHEP),上海,2005.

中国的LHC合作童国梁中国科学院高能物理研究所东方科技论坛（上海）2005.6.28-29童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2949童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-291内容提要1.LHC强子对撞机LHC实验计划：（ATLAS,CMS,LHCb,ALICE)3.中国参加LHC合作的各实验组现状和未来计划4.结束语童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2950内容提要1.LHC强子对撞机童国梁(IHEP),上海,大型强子对撞机LHC计划的总体情况

1993年10月美国参众两院联席会议表决停建SSC，1994年圣诞节前夕CERN理事会通过了建造LHC计划。这一行动强烈反映了欧洲科学家的自信，也给国际高能界带来了希望。欧洲人从SSC的失败中吸取了教训，他们扩大合作、精心设计、精心管理、精心施工，使LHC的投资总额压缩到18亿美元；他们把合作扩大到全世界，当然，也就把实验的负担分摊到了全世界。欧洲人重新站到了实验高能物理的前列。

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2951大型强子对撞机LHC计划的总体情况童国梁(IHEP),上海,超级强子对撞机（LHC）及其实验计划在CERN建造的LHC是当今世界上能量最高的加速器，计划于2007年建成

LHC主要设计指标物理运行开始时间2007年粒子对撞模式p-pPb-Pb最大束流能量（TeV）7.02.76(TeV/u)亮度能散0.10.1束流长度(cm)7.57.5束流半径(mm)亮度寿命(hr)106.7加速周期(s)1200注入能量(GeV)450.0177.4/u每个束团粒子数周长(km)

26.659童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2952超级强子对撞机（LHC）及其实验计划在CERN建造的LHC是LHC

s=14TeV

(7timeshigherthanTevatron/Fermilab)searchfornewmassiveparticlesuptom~5TeV

Ldesign=1034cm-2s-1(>102higherthanTevatron/Fermilab)

searchforrareprocesseswithsmalls(N=Ls)LHCb:pp,B-physicsALICE:heavyionsATLASandCMS:pp,generalpurpose27kmringusedfore+e-LEPmachinein1989-2000Start:Summer2007pp童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2953LHCs=14TeV25ns

EventrateinATLAS:N=Lx

(pp)109interactions/s

Mostlysoft(lowpT)eventsInterestinghard(high-pT)eventsarerareverypowerfuldetectorsneeded童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-295425nsEventrateinATLAS:InLHCLHC实验－空前范围的国际合作童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2955LHCLHC实验－空前范围的国际合作童国梁(IHEP),上海ATLASCollaboration34Countries151Institutions1770ScientificAuthorsAlbany,Alberta,NIKHEFAmsterdam,Ankara,LAPPAnnecy,ArgonneNL,Arizona,UTArlington,Athens,NTUAthens,Baku,IFAEBarcelona,Belgrade,Bergen,BerkeleyLBLandUC,Bern,Birmingham,Bonn,Boston,Brandeis,Bratislava/SASKosice,BrookhavenNL,Bucharest,Cambridge,Carleton,Casablanca/Rabat,CERN,ChineseCluster,Chicago,Clermont-Ferrand,Columbia,NBICopenhagen,Cosenza,INPCracow,FPNTCracow,Dortmund,JINRDubna,Duke,Frascati,Freiburg,Geneva,Genoa,Glasgow,LPSCGrenoble,TechnionHaifa,Hampton,Harvard,Heidelberg,Hiroshima,HiroshimaIT,Indiana,Innsbruck,IowaSU,IrvineUC,IstanbulBogazici,KEK,Kobe,Kyoto,KyotoUE,Lancaster,Lecce,LisbonLIP,Liverpool,Ljubljana,QMWLondon,RHBNCLondon,UCLondon,Lund,UAMadrid,Mainz,Manchester,Mannheim,CPPMMarseille,Massachusetts,MIT,Melbourne,Michigan,MichiganSU,Milano,MinskNAS,MinskNCPHEP,Montreal,FIANMoscow,ITEPMoscow,MEPhIMoscow,MSUMoscow,MunichLMU,MPIMunich,NagasakiIAS,Naples,NarutoUE,NewMexico,Nijmegen,BINPNovosibirsk,OhioSU,Okayama,Oklahoma,LALOrsay,Oslo,Oxford,ParisVIandVII,Pavia,Pennsylvania,Pisa,Pittsburgh,CASPrague,CUPrague,TUPrague,IHEPProtvino,Ritsumeikan,UFRJRiodeJaneiro,Rochester,Rome

I,RomeII,RomeIII,RutherfordAppletonLaboratory,DAPNIASaclay,SantaCruzUC,Sheffield,Shinshu,Siegen,SimonFraserBurnaby,SouthernMethodistDallas,NPIPetersburg,Stockholm,KTHStockholm,StonyBrook,Sydney,ASTaipei,Tbilisi,TelAviv,Thessaloniki,TokyoICEPP,TokyoMU,TokyoUAT,Toronto,TRIUMF,Tsukuba,Tufts,Udine,Uppsala,UrbanaUI,Valencia,UBCVancouver,Victoria,Washington,WeizmannRehovot,Wisconsin,Wuppertal,Yale,YerevanLongstandingpartnershipwithChineseteamssincethebeginning(R&Dstartedin1990)LHC实验国际合作的规模：以ATLAS合作组为例童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2956ATLASCollaboration34CountriePhysicsatLHC

CommonQuestions

generationofmass

elementaryparticles=>Higgs =>Atlas/CMS

compositeparticles=>QGP =>Aliceconfinementmissingsymmetries

SuperSymmetry:matter<=>forces =>Atlas/CMS

ChiralSymmetry:matter<=>vacuum =>AliceQCDmassgeneration

viabrokenchiralsymmetry(mu,d

¹

0)CPSymmetry:matter<=>antimatter =>LHCb

DifferentApproaches童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2957PhysicsatLHCCommonQuestionATLAS/CMS物理目标

寻找质量范围在115<mH<1000GeV的标准模型预言的Higgs波色子寻找直到TeV质量的标准模型以上的物理(超对称性，q/compositeness,leptoquarks,W’/Z’,heavyq/,Extra-dimensions,….)精密测量:

--W质量--top质量,耦合和衰变性质--Higgs质量,自旋,耦合(如果Higgs粒子被找到的话)--B-physics(作为LHCb补充):CP破坏,稀有衰变,B0

振荡--QCD喷注截面和as

--etc.….在高密度下研究从强子物质到解囚禁夸克和胶子等离子体的相变（作为ALICE的补充）

而这种等离子体到强子物质的转变正是大爆炸10-5s后宇宙中发生的Etc.etc.…..

这些物理目标是LHC实验计划最感兴趣的部分童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2958ATLAS/CMS物理目标寻找质量范围在115<mHLHCb物理目标--B-物理

(complementingLHCb):CPviolation,raredecays,B0oscillations

弱作用的不对称性，特别是CP破坏，也需要在CKM（Cabbibo-Kobayashi-Maskawa）矩阵结构下弄清楚。CKM矩阵涉及到3个转动角度和1个复数相移，目前的实验对其中的1个角度的测量精度较好，其余的两个角度和相因子的测量精度就很差。标准模型认为某些弱作用过程中的CP不守恒正是归因于这个相因子。CP破坏也被认为是宇宙中物质-反物质不对称的根源。

在高温、高压核物质中寻找被量子色动力学（QCD）预言的新物质相，即夸克-胶子等离子体。由核物质到夸克-胶子等离子体的相变于1975年就由卡比玻和帕里西提出，此后理论物理学家做了许多工作来研究这种相变。他们估计相变温度为200MeV左右，并得出了初步相图。李政道教授高度评价这个领域的研究，他认为利用相对论性重离子碰撞来研究夸克-胶子等离子体这种新物质形态及其有关的相变特性是未来物理学的一个新的重要方向。相变_再现了大爆炸10-5

秒后宇宙中强子物质所发生的事情。

ALICE物理目标童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2959LHCb物理目标--B-物理(compALICEDCIII1级触发率和事例大小童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2960ALICEDCIII1级触发率和事例大小童国梁(IHEPExpectedeventratesatproductioninATLASatL=1033cm-2s-1

ProcessEvents/s

Eventsfor10fb-1

Totalstatisticscollectedatpreviousmachinesby‘07

We15

108

104LEP/107Tevatron

Zee1.5

107

107LEP

1

107

104

Tevatron

106

1012

–

1013

109

Belle/BaBar?

Hm=130GeV0.02

105

?

Alreadyinfirstyear,largestatisticsexpectedfrom:--knownSMprocessesunderstanddetectorandphysicsats=14TeV--severalNewPhysicsscenarios以ATLAS/CMS实验为例，Whichphysicsthefirstyear(s)?童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2961ExpectedeventratesatprodSearchfortheHiggsboson比较乐观ATLASHZZ(*)45discovery~1year~3years~4yearspresentlimit童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2962SearchfortheHiggsbosonATLASdiscoveryreachTimereachinsquark/gluinomass1month~1.3TeV1year~1.8TeV3years~2.5TeVultimateupto~3TeV寻找超对称粒子和暗物质Thisparticle(neutralino)isagoodcandidatefortheuniversedarkmatterNeutralinomasscanbemeasuredto10%SUSYdiscoveryandneutralinomassmeasurementatLHCcansolveproblemofuniversecolddarkmatter童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2963ATLASdiscoveryreachTime中国科学家参加LHC合作实验情况ATLAS和CMS

1999年4月和11月，以国家自然科学基金委员会CERN科学家签订了参加CMS和ATLAS合作实验的谅解备忘录，宣布我国正式参加LHC实验计划。中科院高能所、南京大学、山东大学和中国科技大学以ChineseCluster名义参加ATLAS合作实验；中国CMS组包括中科院高能所和北京大学。中国科技大学参加过CMS晶体方面的研究。中国的ATLAS和CMS合作项目受国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的经费支持。LHCb

2002年10月，清华大学与CERN签订了参加LHCb的合作实验的谅解备忘录，实验经费由清华大学和国家自然科学基金委联合支持。

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2964中国科学家参加LHC合作实验情况ATLAS和CMS中国组在ATLAS探测器建造中所承担的任务中国的ATLAS基金项目是由高能所和大学组（包括山东大学、南京大学和中国科学技术大学）共同承担的，经费由国家自然科学基金委和科技部联合支持。1999年9月，基金委和CERN正式签订了中国联合组参加ATLAS探测器建造合作的谅解备忘录。具体可以分为两个阶段：第一阶段：2001年底前高能所承担子谱仪精密监控漂移管（简称MDT）BEE室（32个）的研制、生产任务；大学组任务，包括：（1）液氩强子端盖和前向量能器：加工330块铜吸收体，作为端盖量能器的后轮；提供并加工了8,000块钨吸收体（南京大学承担）。（2）40万道TGC的电子学ASD检查，并为其建立数据库（中科大承担）。（3）学习TGC探测器的制作和性能测量（山东大学承担）。

大学组第一阶段承担的任务已按期完成任务，并受到ATLAS合作同事的称赞。童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2965中国组在ATLAS探测器建造中所承担的任务童国梁(IHEP)第二阶段：2001年底后高能所的任务未变，大学组决定收缩任务面集中力量生产TGC室（包括相关的电子学工作）。调整后中国组在探测器建造阶段的主要任务：建造32个BEE型和16个BIS.8型MDT管、室（由高能所承担）；建造400个TGC室（主要由山东大学承担，中国科技大学承担相关的电子学任务）。此外，应ATLAS合作大组的要求，中国组还承担加工、生产前向量能器钨吸收体（4,400根钨棒）任务（由南京大学承担）。

童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2966童国梁(IHEP),上海,2005.6.28-2918MuonSpectrome