SuperKEKB の立ち上げとBeast II 運転

Y. Funakoshi2011.11.10

S. Tanaka

SuperKEKB の立ち上げと Beast II 運転• 考えるべきこと– Beast II で何をするのか？• SuperKEKB 加速器サイド• Belle II サイド

Assumption in operation with Beast II

• Roll-in Belle II detector without Tracking detector, PID detectors and others– We can study real BG rate.

SuperKEKB の立ち上げ加速器サイドでやりたいこと• マシンの基本的な立ち上げ（ Commissioning I ）（１ヶ月半程度？）

– Linac 調整（ BTラインの通してみないと分からないこともある）– Damping Ring 調整（ KEKB にはなかった -> 主リング入射可となるまで〜９日間の調整が必要）– BT 調整– 入射調整（含む同時入射）– COD 補正、 Optics 補正（ラフな補正）– アボートシステムの調整– モニター系の調整（ Beam feedback 系を含む）– ハードウエアーの調整　– 放射線に関する測定、調整– 各種ソフトウエアのテスト、デバグ

• 真空焼き（ Commissioning II ）（３ヶ月程度は必要か）• Belle II バックグラウンドに関するスタディ及び低減のための調整• より高度な加速器調整（ Commissioning III 　ある程度は II と平行して行う）

– Optics 測定、 Optics correction, 衝突点ベータ関数の絞り込み（ KEKB より困難）– 衝突調整とルミノシティ調整（ KEKB より困難）– ビーム電流の増強（ KEKB より高い電流値）

• その他– 所要期間を見積もるときにはマシンのトラブルや再現性の悪さによる時間のロス等も考慮する必要がある。

KEKB 立ち上げ時の真空の枯れ具合（ HER/LER ）

HER

LER

Belle II サイド• 1 Just studying BG level and checking sensor response(like

BEAST). – ex.: SR, Touschek and beam gas BG, Beam injection noise,

Luminosity monitor (output to BG simulation) On this stage, each sub-part may study individually.

• 2 Pre-commissioning stage: – a, Trigger(ECL,KLM will be ready), – b, Luminosity feedback to optimize beam orbit control, – c, Beam injection veto(sending veto signal to trigger system on

beam injection, which is critical subject on PXD system.) – d, Movable beam mask optimization to reduce BG – e, KEKB beam abort setting by each sub-detector As a result, all

sub-detector(+machine) should join to BEASTII operation. (Therefore BEASTII is assigned to common session on next B2GM.)

S. Tanaka

Beast II operation (proposed so far)• Beam pipe (real setting on IP, crotch part made by SUS) • Solenoid on ->Real BG situation

– We may study about "Beam Abort setting for PXD”• no CDC ->no chance to check RoI algorithm • We may study "the beam Injection BG" and beam damping time • We can optimize the movable beam mask to reduce BG (@KEKB

control room) • We can measure beam gas BG depending on vacuum level. • If some PXD ladder can be installed, we may check cooling

system operation (optimizing operation procedure and alarm setting)

• Slow control system check. • Triggering test by ECL or KLM • If IP chamber can displace, we may check SR situation.

S. Tanaka

S. Tanaka

N. Ohuchi

議論• Beast II でどこまでやるのか？– Commissioning I （加速器の基本的立ち上げ）

• Damping Ring の立ち上げは遅れる？– Commissioning II （ある程度真空焼き）– Belle II BG study, 調整

• Luminosity related BG (radiative Bhabha)?• BG related beam injection with beam collision?

– Belle II detector pre-commissioning• Tracking detectors の commissioning と平行してやった方が効率がよいということはないか？

– Luminosity がある値（ 1 x 1034 cm-2 s-1? ）を越えるまで？• Commissioning III （より高度な加速器調整）

DR Commissioning

•LTR commissioning 2 days•BPM commission•First turn 1 day•COD meas. and correction 2 day•BPM commission•Optics meas. 2 days•RTL commissioning 2 days•Injection to LER•25 Hz operation•SR commission•Vacuum scrubbing ~14 days

~ 3 weeks

by wishful thinking

SuperKEKBの立ち上げ」に関するミーティング 2011.11.08

Kikuchi, M.

~ 9 days

現時点では、 Damping ring の立ち上げは主リングと同時と仮定する

Luminosity 向上の見通し• KEKB の立ち上げ時に KEKB の Luminosity の見通しができた人はいなかった（と思う）• SuperKEKB の Luminosity の向上の見通しもかなり難しい– 1 x 1034 cm-2 s-1 を最初の立ち上げから４ヶ月〜半年以内に越えるというのがとりあえずの目標か？

Luminosity Initial target (example)SuperKEKB Design SuperKEKB Initial Target (example)

LER HER LER HER

Luminosity 8 x 1035 cm-2 s-1 3 x 1034 cm-2 s-1

Ibeam 3.6A 2.6A 0.51A 0.37A

xy 0.088 0.081 0.040 0.033

by* 0.27mm 0.30mm 0.54mm 0.60mm

bx* 32mm 25mm 62mm 50mm

ex 3.2nm 4.6nm 3.2nm 4.6nm

k (x-y coupling) 0.27% 0.28% 2.1% 2.2%

# of bunches 2500 357

Detuned Optics 　H. Koiso

2011.11.2

Detune bx,y* (LER) 　旧

lerfqlc_1407hBX*/BY* = 32/0.27 mm -> 320/2.7 mmnatural chromaticity -107/-785 -> -68/-153 ( 垂直方向はまだ　 KEKB 　より大きい　 1200/5.9 mm のとき -72/-128 )

調整に使う Q ： 10 台 10 台

諸条件　• DR が無い時の LER 入射に必要なアクセプタンス　　　　　 Ax 〜 7500 nm ? -> 48.4 sigma　　　　 Momentum Aperture 〜 0.3 %

• Bx* By* を 10 倍にすると、 QLB2{LR}P 辺りの必要アパーチャが大きくなる . 上記の入射に必要なアパーチャは :

　　　　 37.2 mm @ QLB2RP　　　　 40.6 mm @ QLB2LP　　　真空チェンバー内半径が 45 mm ならば OK

• • 　

Detune bx,y* (LER) 　新

lerfqlc_1604_detuneBX*/BY* = 32/0.27 mm -> 320/2.7 mmR 側　 QLA*(8 台 ), 　 QLB*(4 台 ) L 側 QLA*

IR 部の Q 台数をできる限り減らした .

Detune bx,y* (LER) 　新

lerfqlc_1604_detuneBX*/BY* = 32/0.27 mm -> 320/2.7 mmR 側　 QLA*(8 台 ), 　 QLB*(4 台 ) L 側 QLA*

IR 部の Q 台数をできる限り減らした .40.6 mm37.2 mm

Detune bx,y* 　 1034 の例

11/8 の議論の結論 (1/2)• Beast II は Belle solenoid あり、 tracking detectors, PID detectors などはなしで行う。

– Best II の前に Belle II を roll-out した状態で真空焼きを行うオプションは考えない。もしそういう要請が Belle II から出た場合は考えるが、その場合は、それなりの費用がかかり、検討に human resource も必要。また、 Belle II 全体のスケジュールも遅れる。• SuperKEKB の立ち上げは３段階で行う

– 1. マシンの基本的な立ち上げ（約 1.5 ヶ月ぐらいか？）• Damping Ring の立ち上げは 〜 9 日 + ~14 日 ( 真空焼き )• 現時点では Damping Ring は主リングと同時に立ち上がることを想定する

– 2. 真空焼き（最初の立ち上げから約 3 ヶ月？）– 3. より高度な調整（ある程度は 2 と平行して行う）

• Beast II でやることは– 1. Beam BG のスタディ、 BG 低減の調整、 Belle abort level の調整– 2. 各 detector の pre-commissioning– 3. ルミノシティ調整

• ルミノシティが 1x 1034 cm-2 s-1を越えるまでは Beast II 運転を行う。

11/8 の議論の結論 (2/2)• Luminosity 向上の見通し

– 1 x 1034 cm-2 s-1 を最初の立ち上げから４ヶ月〜半年以内に越えることをとりあえずの目標とする• ビーム電流：最初は設計値の 1/7 程度• 衝突点ベータ関数はまずは、設計値の 10 倍を目指し、そこからどこまで絞れるか？• ビーム・ビームパラメータは 0.03 程度をまず目指す

• その他– 衝突点のベータ関数を設計の 10 倍にすると、 Damping ring なしでも入射可能になりそう– Beast II 状態で、 IR のビームロスを減らす努力をする– Belle II の本実験が 2015 年中に始められるかどうかが政治的には大きな影響がある？