Luminosity spectrum measurement in future e(+)e(-) linear colliders using large-angle Bhabha events

Abstract

In future e(+)e(-) linear colliders, the colliding energy cannot be monochromatic due to the large effect of beam-beam interactions before e(+)e(-) collisions. The luminosity must have a continuous spectrum, which distributes around the nominal energy and has a long tail toward the low-energy region. An accurate measurement of the luminosity spectrum is indispensable for a precise experiment at high-luminosity e(+)e(-) linear colliders. It has been found that the luminosity spectrum can be determined by measuring the acollinearity angle of Bhabha events by a tracking device with good angular resolution. The beam parameters, i.e. the beam-energy spread, the topological beam size and the number of particles in a beam bunch, can be also extracted from the measured luminosity spectrum by a likelihood fitting.

将来のe(+)e(-)線形衝突型加速器では、e(+)e(-)衝突以前のビーム間相互作用の影響が大きいため、衝突エネルギーは単色エネルギーではなくなる。ルミノシティは、公称エネルギーの周辺に分布する連続したスペクトルをもち、低エネルギー領域に向かって長いすそを引くことになる。高ルミノシティのe(+)e(-)線形衝突型加速器での精密実験ではルミノシティスペクトルを正確に測定することが不可欠である。ルミノシティスペクトルは、良好な角度分解能を有する追跡装置を使ってBhabhaイベントのアコリニアリティ角を測定することにより測定可能であることが分かった。ビーム-エネルギーの広がり、トポロジカルビームサイズ、および集束ビーム中の粒子数などのビームパラメータは、尤度あてはめを用いてルミノシティスペクトル測定値からも抽出可能である。