Abstract
The Search for Hidden Particles (SHiP) Collaboration has shown that the CERN SPS accelerator with its 400 GeV/c proton beam offers a unique opportunity to explore the Hidden Sector [1-3]. The proposed experiment is an intensity frontier experiment which is capable of searching for hidden particles through both visible decays and through scattering signatures from recoil of electrons or nuclei. The high-intensity experimental facility developed by the SHiP Collaboration is based on a number of key features and developments which provide the possibility of probing a large part of the parameter space for a wide range of models with light long-lived super-weakly interacting particles with masses up to (10) GeV/c2 in an environment of extremely clean background conditions. This paper describes the proposal for the experimental facility together with the most important feasibility studies. The paper focuses on the challenging new ideas behind the beam extraction and beam delivery, the proton beam dump, and the suppression of beam-induced background.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | P03025 |
| Journal | Journal of Instrumentation |
| Volume | 14 |
| Issue number | 3 |
| DOIs | |
| Publication status | Published - 25 Mar 2019 |
| Externally published | Yes |
Keywords
- axions
- Dark Matter detectors (WIMPs
- etc.)
- Large detector systems for particle and astroparticle physics
- Neutrino detectors
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- Mathematical Physics
- Instrumentation
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The experimental facility for the Search for Hidden Particles at the CERN SPS. / Ahdida, C.; Albanese, R.; Alexandrov, A.; Anokhina, A.; Aoki, S.; Arduini, G.; Atkin, E.; Azorskiy, N.; Back, J. J.; Bagulya, A.; Santos, F. Baaltasar Dos; Baranov, A.; Bardou, F.; Barker, G. J.; Battistin, M.; Bauche, J.; Bay, A.; Bayliss, V.; Bencivenni, G.; Berdnikov, Y. A.; Berdnikov, Y. A.; Berezkina, I.; Bertani, M.; Betancourt, C.; Bezshyiko, I.; Bezshyyko, O.; Bick, D.; Bieschke, S.; Blanco, A.; Boehm, J.; Bogomilov, M.; Bondarenko, K.; Bonivento, W. M.; Borburgh, J.; Boyarsky, A.; Brenner, R.; Breton, D.; Brundler, R.; Bruschi, M.; Büscher, V.; Buonaura, A.; Buontempo, S.; Cadeddu, S.; Calcaterra, A.; Calviani, M.; Campanelli, M.; Casolino, M.; Charitonidis, N.; Chau, P.; Chauveau, J.; Chepurnov, A.; Chernyavskiy, M.; Choi, K. Y.; Chumakov, A.; Ciambrone, P.; Cornelis, K.; Cristinziani, M.; Crupano, A.; Dallavalle, G. M.; Datwyler, A.; D'ambrosio, N.; D'appollonio, G.; Saraiva, J. De Carvalho; Lellis, G. De; De Magistris, M.; Roeck, A. De; De Serio, M.; De Simone, D.; Dedenko, L.; Dergachev, P.; Di Crescenzo, A.; Di Marco, N.; Dib, C.; Dijkstra, H.; Dipinto, P.; Dmitrenko, V.; Dmitrievskiy, S.; Dougherty, L. A.; Dolmatov, A.; Domenici, D.; Donskov, S.; Drohan, V.; Dubreuil, A.; Ebert, J.; Enik, T.; Etenko, A.; Fabbri, F.; Fabbri, L.; Fabich, A.; Fedin, O.; Fedotovs, F.; Felici, G.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, K.; Fini, R. A.; Fonte, P.; Franco, C.; Fraser, M.; Fresa, R.; Froeschl, R.; Fukuda, T.; Galati, G.; Gall, J.; Gatignon, L.; Gavrilov, G.; Gentile, V.; Goddard, B.; Golinka-Bezshyyko, L.; Golovatiuk, A.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gorbounov, P.; Gorbunov, D.; Gorbunov, S.; Gorkavenko, V.; Gornushkin, Y.; Gorshenkov, M.; Grachev, V.; Grandchamp, A. L.; Granich, G.; Graverini, E.; Grenard, J. L.; Grenier, D.; Grichine, V.; Gruzinskii, N.; Guler, A. M.; Guz, Yu; Haefeli, G. J.; Hagner, C.; Hakobyan, H.; Harris, I. W.; Van Herwijnen, E.; Hessler, C.; Hollnagel, A.; Hosseini, B.; Hushchyn, M.; Iaselli, G.; Iuliano, A.; Ivantchenko, V.; Jacobsson, R.; Joković, D.; Jonker, M.; Kadenko, I.; Kain, V.; Kamiscioglu, C.; Kershaw, K.; Khabibullin, M.; Khalikov, E.; Khaustov, G.; Khoriauli, G.; Khotyantsev, A.; Kim, S. H.; Kim, Y. G.; Kim, V.; Kitagawa, N.; Ko, J. W.; Kodama, K.; Kolesnikov, A.; Kolev, D. I.; Kolosov, V.; Komatsu, M.; Kondrateva, N.; Kono, A.; Konovalova, N.; Kormannshaus, S.; Korol, I.; Korol'ko, I.; Korzenev, A.; Kostyukhin, V.; Platia, E. Koukovini; Kovalenko, S.; Krasilnikova, I.; Kudenko, Y.; Kurbatov, E.; Kurbatov, P.; Kurochka, V.; Kuznetsova, E.; Lacker, H. M.; Lamont, M.; Lanfranchi, G.; Lantwin, O.; Lauria, A.; Lee, K. S.; Lee, K. Y.; Lévy, J. M.; Loschiavo, V. P.; Lopes, L.; Sola, E. Lopez; Lyubovitskij, V.; Maalmi, J.; Magnan, A.; Maleev, V.; Malinin, A.; Manabe, Y.; Managadze, A. K.; Manfredi, M.; Marsh, S.; Marshall, A. M.; Mefodev, A.; Mermod, P.; Miano, A.; Mikado, S.; Mikhaylov, Yu; Milstead, D. A.; Mineev, O.; Montanari, A.; Montesi, M. C.; Morishima, K.; Movchan, S.; Muttoni, Y.; Naganawa, N.; Nakamura, M.; Nakano, T.; Nasybulin, S.; Ninin, P.; Nishio, A.; Novikov, A.; Obinyakov, B.; Ogawa, S.; Okateva, N.; Opitz, B.; Osborne, J.; Ovchynnikov, M.; Owtscharenko, N.; Owen, P. H.; Pacholek, P.; Paoloni, A.; Paparella, R.; Park, B. D.; Park, S. K.; Pastore, A.; Patel, M.; Pereyma, D.; Perillo-Marcone, A.; Petkov, G. L.; Petridis, K.; Petrov, A.; Podgrudkov, D.; Poliakov, V.; Polukhina, N.; Prieto, J. Prieto; Prokudin, M.; Prota, A.; Quercia, A.; Rademakers, A.; Rakai, A.; Ratnikov, F.; Rawlings, T.; Redi, F.; Ricciardi, S.; Rinaldesi, M.; Rodin, Volodymyr; Rodin, Viktor; Robbe, P.; Rodrigues Cavalcante, A. B.; Roganova, T.; Rokujo, H.; Rosa, G.; Rovelli, T.; Ruchayskiy, O.; Ruf, T.; Samoylenko, V.; Samsonov, V.; Sanchez Galan, F.; Santos Diaz, P.; Sanz Ull, A.; Saputi, A.; Sato, O.; Savchenko, E. S.; Schmidt-Parzefall, W.; Serra, N.; Sgobba, S.; Shadura, O.; Shakin, A.; Shaposhnikov, M.; Shatalov, P.; Shchedrina, T.; Shchutska, L.; Shevchenko, V.; Shibuya, H.; Shirobokov, S.; Shustov, A.; Silverstein, S. B.; Simone, S.; Simoniello, R.; Skorokhvatov, M.; Smirnov, S.; Sohn, J. Y.; Sokolenko, A.; Solodko, E.; Starkov, N.; Stoel, L.; Storaci, B.; Stramaglia, M. E.; Sukhonos, D.; Suzuki, Y.; Takahashi, S.; Tastet, J. L.; Teterin, P.; Than Naing, S.; Timiryasov, I.; Tioukov, V.; Tommasini, D.; Torii, M.; Tosi, N.; Treille, D.; Tsenov, R.; Ulin, S.; Ustyuzhanin, A.; Uteshev, Z.; Vankova-Kirilova, G.; Vannucci, F.; Venkova, P.; Venturi, V.; Vilchinski, S.; Villa, M.; Vincke, Heinz; Vincke, Helmut; Visone, C.; Vlasik, K.; Volkov, A.; Voronkov, R.; Van Waasen, S.; Wanke, R.; Wertelaers, P.; Woo, J. K.; Wurm, M.; Xella, S.; Yilmaz, D.; Yilmazer, A. U.; Yoon, C. S.; Zarubin, P.; Zarubina, I.; Yu Zaytsev, Y.
In: Journal of Instrumentation, Vol. 14, No. 3, P03025, 25.03.2019.Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - The experimental facility for the Search for Hidden Particles at the CERN SPS
AU - Ahdida, C.
AU - Albanese, R.
AU - Alexandrov, A.
AU - Anokhina, A.
AU - Aoki, S.
AU - Arduini, G.
AU - Atkin, E.
AU - Azorskiy, N.
AU - Back, J. J.
AU - Bagulya, A.
AU - Santos, F. Baaltasar Dos
AU - Baranov, A.
AU - Bardou, F.
AU - Barker, G. J.
AU - Battistin, M.
AU - Bauche, J.
AU - Bay, A.
AU - Bayliss, V.
AU - Bencivenni, G.
AU - Berdnikov, Y. A.
AU - Berdnikov, Y. A.
AU - Berezkina, I.
AU - Bertani, M.
AU - Betancourt, C.
AU - Bezshyiko, I.
AU - Bezshyyko, O.
AU - Bick, D.
AU - Bieschke, S.
AU - Blanco, A.
AU - Boehm, J.
AU - Bogomilov, M.
AU - Bondarenko, K.
AU - Bonivento, W. M.
AU - Borburgh, J.
AU - Boyarsky, A.
AU - Brenner, R.
AU - Breton, D.
AU - Brundler, R.
AU - Bruschi, M.
AU - Büscher, V.
AU - Buonaura, A.
AU - Buontempo, S.
AU - Cadeddu, S.
AU - Calcaterra, A.
AU - Calviani, M.
AU - Campanelli, M.
AU - Casolino, M.
AU - Charitonidis, N.
AU - Chau, P.
AU - Chauveau, J.
AU - Chepurnov, A.
AU - Chernyavskiy, M.
AU - Choi, K. Y.
AU - Chumakov, A.
AU - Ciambrone, P.
AU - Cornelis, K.
AU - Cristinziani, M.
AU - Crupano, A.
AU - Dallavalle, G. M.
AU - Datwyler, A.
AU - D'ambrosio, N.
AU - D'appollonio, G.
AU - Saraiva, J. De Carvalho
AU - Lellis, G. De
AU - De Magistris, M.
AU - Roeck, A. De
AU - De Serio, M.
AU - De Simone, D.
AU - Dedenko, L.
AU - Dergachev, P.
AU - Di Crescenzo, A.
AU - Di Marco, N.
AU - Dib, C.
AU - Dijkstra, H.
AU - Dipinto, P.
AU - Dmitrenko, V.
AU - Dmitrievskiy, S.
AU - Dougherty, L. A.
AU - Dolmatov, A.
AU - Domenici, D.
AU - Donskov, S.
AU - Drohan, V.
AU - Dubreuil, A.
AU - Ebert, J.
AU - Enik, T.
AU - Etenko, A.
AU - Fabbri, F.
AU - Fabbri, L.
AU - Fabich, A.
AU - Fedin, O.
AU - Fedotovs, F.
AU - Felici, G.
AU - Ferro-Luzzi, M.
AU - Filippov, K.
AU - Fini, R. A.
AU - Fonte, P.
AU - Franco, C.
AU - Fraser, M.
AU - Fresa, R.
AU - Froeschl, R.
AU - Fukuda, T.
AU - Galati, G.
AU - Gall, J.
AU - Gatignon, L.
AU - Gavrilov, G.
AU - Gentile, V.
AU - Goddard, B.
AU - Golinka-Bezshyyko, L.
AU - Golovatiuk, A.
AU - Golubkov, D.
AU - Golutvin, A.
AU - Gorbounov, P.
AU - Gorbunov, D.
AU - Gorbunov, S.
AU - Gorkavenko, V.
AU - Gornushkin, Y.
AU - Gorshenkov, M.
AU - Grachev, V.
AU - Grandchamp, A. L.
AU - Granich, G.
AU - Graverini, E.
AU - Grenard, J. L.
AU - Grenier, D.
AU - Grichine, V.
AU - Gruzinskii, N.
AU - Guler, A. M.
AU - Guz, Yu
AU - Haefeli, G. J.
AU - Hagner, C.
AU - Hakobyan, H.
AU - Harris, I. W.
AU - Van Herwijnen, E.
AU - Hessler, C.
AU - Hollnagel, A.
AU - Hosseini, B.
AU - Hushchyn, M.
AU - Iaselli, G.
AU - Iuliano, A.
AU - Ivantchenko, V.
AU - Jacobsson, R.
AU - Joković, D.
AU - Jonker, M.
AU - Kadenko, I.
AU - Kain, V.
AU - Kamiscioglu, C.
AU - Kershaw, K.
AU - Khabibullin, M.
AU - Khalikov, E.
AU - Khaustov, G.
AU - Khoriauli, G.
AU - Khotyantsev, A.
AU - Kim, S. H.
AU - Kim, Y. G.
AU - Kim, V.
AU - Kitagawa, N.
AU - Ko, J. W.
AU - Kodama, K.
AU - Kolesnikov, A.
AU - Kolev, D. I.
AU - Kolosov, V.
AU - Komatsu, M.
AU - Kondrateva, N.
AU - Kono, A.
AU - Konovalova, N.
AU - Kormannshaus, S.
AU - Korol, I.
AU - Korol'ko, I.
AU - Korzenev, A.
AU - Kostyukhin, V.
AU - Platia, E. Koukovini
AU - Kovalenko, S.
AU - Krasilnikova, I.
AU - Kudenko, Y.
AU - Kurbatov, E.
AU - Kurbatov, P.
AU - Kurochka, V.
AU - Kuznetsova, E.
AU - Lacker, H. M.
AU - Lamont, M.
AU - Lanfranchi, G.
AU - Lantwin, O.
AU - Lauria, A.
AU - Lee, K. S.
AU - Lee, K. Y.
AU - Lévy, J. M.
AU - Loschiavo, V. P.
AU - Lopes, L.
AU - Sola, E. Lopez
AU - Lyubovitskij, V.
AU - Maalmi, J.
AU - Magnan, A.
AU - Maleev, V.
AU - Malinin, A.
AU - Manabe, Y.
AU - Managadze, A. K.
AU - Manfredi, M.
AU - Marsh, S.
AU - Marshall, A. M.
AU - Mefodev, A.
AU - Mermod, P.
AU - Miano, A.
AU - Mikado, S.
AU - Mikhaylov, Yu
AU - Milstead, D. A.
AU - Mineev, O.
AU - Montanari, A.
AU - Montesi, M. C.
AU - Morishima, K.
AU - Movchan, S.
AU - Muttoni, Y.
AU - Naganawa, N.
AU - Nakamura, M.
AU - Nakano, T.
AU - Nasybulin, S.
AU - Ninin, P.
AU - Nishio, A.
AU - Novikov, A.
AU - Obinyakov, B.
AU - Ogawa, S.
AU - Okateva, N.
AU - Opitz, B.
AU - Osborne, J.
AU - Ovchynnikov, M.
AU - Owtscharenko, N.
AU - Owen, P. H.
AU - Pacholek, P.
AU - Paoloni, A.
AU - Paparella, R.
AU - Park, B. D.
AU - Park, S. K.
AU - Pastore, A.
AU - Patel, M.
AU - Pereyma, D.
AU - Perillo-Marcone, A.
AU - Petkov, G. L.
AU - Petridis, K.
AU - Petrov, A.
AU - Podgrudkov, D.
AU - Poliakov, V.
AU - Polukhina, N.
AU - Prieto, J. Prieto
AU - Prokudin, M.
AU - Prota, A.
AU - Quercia, A.
AU - Rademakers, A.
AU - Rakai, A.
AU - Ratnikov, F.
AU - Rawlings, T.
AU - Redi, F.
AU - Ricciardi, S.
AU - Rinaldesi, M.
AU - Rodin, Volodymyr
AU - Rodin, Viktor
AU - Robbe, P.
AU - Rodrigues Cavalcante, A. B.
AU - Roganova, T.
AU - Rokujo, H.
AU - Rosa, G.
AU - Rovelli, T.
AU - Ruchayskiy, O.
AU - Ruf, T.
AU - Samoylenko, V.
AU - Samsonov, V.
AU - Sanchez Galan, F.
AU - Santos Diaz, P.
AU - Sanz Ull, A.
AU - Saputi, A.
AU - Sato, O.
AU - Savchenko, E. S.
AU - Schmidt-Parzefall, W.
AU - Serra, N.
AU - Sgobba, S.
AU - Shadura, O.
AU - Shakin, A.
AU - Shaposhnikov, M.
AU - Shatalov, P.
AU - Shchedrina, T.
AU - Shchutska, L.
AU - Shevchenko, V.
AU - Shibuya, H.
AU - Shirobokov, S.
AU - Shustov, A.
AU - Silverstein, S. B.
AU - Simone, S.
AU - Simoniello, R.
AU - Skorokhvatov, M.
AU - Smirnov, S.
AU - Sohn, J. Y.
AU - Sokolenko, A.
AU - Solodko, E.
AU - Starkov, N.
AU - Stoel, L.
AU - Storaci, B.
AU - Stramaglia, M. E.
AU - Sukhonos, D.
AU - Suzuki, Y.
AU - Takahashi, S.
AU - Tastet, J. L.
AU - Teterin, P.
AU - Than Naing, S.
AU - Timiryasov, I.
AU - Tioukov, V.
AU - Tommasini, D.
AU - Torii, M.
AU - Tosi, N.
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AU - Ulin, S.
AU - Ustyuzhanin, A.
AU - Uteshev, Z.
AU - Vankova-Kirilova, G.
AU - Vannucci, F.
AU - Venkova, P.
AU - Venturi, V.
AU - Vilchinski, S.
AU - Villa, M.
AU - Vincke, Heinz
AU - Vincke, Helmut
AU - Visone, C.
AU - Vlasik, K.
AU - Volkov, A.
AU - Voronkov, R.
AU - Van Waasen, S.
AU - Wanke, R.
AU - Wertelaers, P.
AU - Woo, J. K.
AU - Wurm, M.
AU - Xella, S.
AU - Yilmaz, D.
AU - Yilmazer, A. U.
AU - Yoon, C. S.
AU - Zarubin, P.
AU - Zarubina, I.
AU - Yu Zaytsev, Y.
N1 - Publisher Copyright: © 2019 CERN.
PY - 2019/3/25
Y1 - 2019/3/25
N2 - The Search for Hidden Particles (SHiP) Collaboration has shown that the CERN SPS accelerator with its 400 GeV/c proton beam offers a unique opportunity to explore the Hidden Sector [1-3]. The proposed experiment is an intensity frontier experiment which is capable of searching for hidden particles through both visible decays and through scattering signatures from recoil of electrons or nuclei. The high-intensity experimental facility developed by the SHiP Collaboration is based on a number of key features and developments which provide the possibility of probing a large part of the parameter space for a wide range of models with light long-lived super-weakly interacting particles with masses up to (10) GeV/c2 in an environment of extremely clean background conditions. This paper describes the proposal for the experimental facility together with the most important feasibility studies. The paper focuses on the challenging new ideas behind the beam extraction and beam delivery, the proton beam dump, and the suppression of beam-induced background.
AB - The Search for Hidden Particles (SHiP) Collaboration has shown that the CERN SPS accelerator with its 400 GeV/c proton beam offers a unique opportunity to explore the Hidden Sector [1-3]. The proposed experiment is an intensity frontier experiment which is capable of searching for hidden particles through both visible decays and through scattering signatures from recoil of electrons or nuclei. The high-intensity experimental facility developed by the SHiP Collaboration is based on a number of key features and developments which provide the possibility of probing a large part of the parameter space for a wide range of models with light long-lived super-weakly interacting particles with masses up to (10) GeV/c2 in an environment of extremely clean background conditions. This paper describes the proposal for the experimental facility together with the most important feasibility studies. The paper focuses on the challenging new ideas behind the beam extraction and beam delivery, the proton beam dump, and the suppression of beam-induced background.
KW - axions
KW - Dark Matter detectors (WIMPs
KW - etc.)
KW - Large detector systems for particle and astroparticle physics
KW - Neutrino detectors
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85065643902&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1088/1748-0221/14/03/P03025
DO - 10.1088/1748-0221/14/03/P03025
M3 - Article
AN - SCOPUS:85065643902
VL - 14
JO - Journal of Instrumentation
JF - Journal of Instrumentation
SN - 1748-0221
IS - 3
M1 - P03025
ER -