基于粒子群优化算法的SPPC储存环动力学孔径的研究

For precise determination of Hisgss particle and studying of BSM ( Beyond the standard model ) physics, China has proposed a research program of CEPC-SPPC. The study of dynamic aperture of the main ring of SPPC is an important part of the physics design work of SPPC. In this fund, ones will focus on the realization fast evaluation and optimization of the super proton collider. Several key problems must be solved: 1) The evaluation of dynamics aperture of SPPC, and find out the main limited factors of dynamic aperture 2) How to use proper sortiing strategy of sextupoles to optimize the dynamic aperture. 3）How to deal with the magnets errors to optimize the dynamic aperture. 4) How to choose the best working point for dynamic aperture optimizing. 5) How to search the optimization solution of dynamics aperture based on Particle Swarm Optimization algorithm.

为了能够对希格斯粒子进行精确测量以及探索超出标准模型的物理，中国提出CEPC-SPPC计划。动力学孔径的研究是该计划中超级质子对撞机SPPC物理设计的重要组成部分。本项目针对未来超级质子对撞机的特点，开展动力学孔径的评估以及优化方法的研究。并解决几个关键问题：1）解决大型质子对撞机中动力学孔径的快速评估以及如何确定动力学孔径的主要限制因素的问题；2）解决如何通过色品校正六极铁分组、布局策略的调整来减少六极铁对动力学孔径不利影响的问题；3）解决如何处理二极铁中的高阶误差对动力学孔径影响的问题；4）解决对撞机最佳工作点如何选择的问题；5）解决如何在大型质子对撞机中利用粒子群优化算法，提高最优化解搜索效率的问题。

为了能够对希格斯粒子进行精确测量以及探索超出标准模型的物理，中国提出CEPC-SPPC计划。动力学孔径的研究是该计划中超级质子对撞机SPPC物理设计的重要组成部分。本项目针对未来超级质子对撞机的特点，开展动力学孔径的评估以及优化方法的研究。研究中完成SPPC主环的Lattice设计，并能较好地解决与CEPC隧道的兼容问题；完成了群粒子优化算法测试原型系统的开发，以及相关的模拟表明，验证其在多变量空间求极值的科学问题上有很好的效果。围绕SPPC主环Lattice开展了对六极铁、磁铁高阶误差，束-束相互作用，工作点的选择对动力学孔径的影响的研究。研究表明束-束相互作用是限制动力学孔径提高的重要因素，为未来的研究指明了方向。