CEPC局部双环方案的动力学孔径研究

Dynamic aperture is one of the key issues which determine the feasibility of a circular Higgs factory. This study will mainly study the dynamic aperture of partial double rings scheme for CEPC. This study includes theoretical analysis of the generating mechanism of the nonlinearity in partial double rings, finding out the limits on the dynamic aperture of circular Higgs factory, correction of the nonlinearity, applying multi-objective optimization algorithm on the dynamic aperture study.

为了平衡机器性能与造价，CEPC提出了局部双环的方案。这是一个全新的环形对撞机方案，许多关键加速器物理与技术问题需要深入研究。其中，动力学孔径是关系到该方案可行性的最为关键的加速器物理问题。本研究将首次对CEPC局部双环方案的动力学孔径问题进行研究。本研究主要包括理论分析CEPC局部双环非线性的产生机制，找出限制环形Higgs工厂动力学孔径的非线性并给出优化方法，然后应用多目标优化算法，快速、有效地优化环形Higgs工厂的动力学孔径。

CEPC对撞环的动力学孔径是决定CEPC加速器设计可行性的核心问题之一。本课题对CEPC对撞环的动力学孔径问题进行了较为深入的研究。对CEPC对撞区的非线性进行逐项优化，包括高阶色品、三阶共振、四阶共振、频移等，有效控制了对撞区对全环非线性的贡献; 发现并应用了能量偏差引起的三阶共振项的4个周期抵消结构，为动力学孔径优化提供了很好的起点，成为弧区六极铁分组的关键依据；将Brinkmann在直线对撞机的束团尺寸优化方法，应用于优化未来高亮度环形对撞机的动力学孔径，并获得很好的效果；提出了在双环区域校正的方法，并论证了该方法在局部双环方案上的可行性，使得该方案作为备选方案成为可能。