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. B. D.; Baranov, A.; Bardou, F.; Barker, G. J.; Battistin, M.; Bauche, J.; Bay, A.; Bayliss, V.; Bencivenni, G.; Berdnikov, A. Y.; 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.; Buscher, 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. D. C.; Lellis, G. D.; De Magistris, M.; Roeck, A. D.; 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, Y.; 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.; Jokovic, 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.; J. -W., Ko; 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. K.; 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.; Levy, J. -M.; Loschiavo, V. P.; Lopes, L.; Sola, E. L.; 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, Y.; 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. P.; Prokudin, M.; Prota, A.; Quercia, A.; Rademakers, A.; Rakai, A.; Ratnikov, F.; Rawlings, T.; Redi, F.; Ricciardi, S.; Rinaldesi, M.; Rodin, V.; Rodin, V.; 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, H.; Vincke, H.; 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.

doi:10.1088/1748-0221/14/03/P03025

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.

Ahdida C., Albanese R., Alexandrov A., Anokhina A., Aoki S., Arduini G., et al. (2019). The experimental facility for the Search for Hidden Particles at the CERN SPS. JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 14(3), P03025-P03025 [10.1088/1748-0221/14/03/P03025].

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. B. D.;Baranov A.;Bardou F.;Barker G. J.;Battistin M.;Bauche J.;Bay A.;Bayliss V.;Bencivenni G.;Berdnikov A. Y.;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.;Buscher 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. D. C.;Lellis G. D.;De Magistris M.;Roeck A. D.;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 Y.;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.;Jokovic 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. K.;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.;Levy J. -M.;Loschiavo V. P.;Lopes L.;Sola E. L.;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 Y.;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. P.;Prokudin M.;Prota A.;Quercia A.;Rademakers A.;Rakai A.;Ratnikov F.;Rawlings T.;Redi F.;Ricciardi S.;Rinaldesi M.;Rodin V.;Rodin V.;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 H.;Vincke H.;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.

2019

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.

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	Anno
	
				2019
			
	Rivista
	
				JOURNAL OF INSTRUMENTATION
			
	Codice DOI
	
				https://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/14/03/P03025
			
	Citazione
	
				Ahdida C.,  Albanese R.,  Alexandrov A.,  Anokhina A.,  Aoki S.,  Arduini G., et al. (2019). The experimental facility for the Search for Hidden Particles at the CERN SPS. JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 14(3), P03025-P03025 [10.1088/1748-0221/14/03/P03025].
			
	Tutti gli autori
	
				Ahdida C.; Albanese R.; Alexandrov A.; Anokhina A.; Aoki S.; Arduini G.; Atkin E.; Azorskiy N.; Back J.J.; Bagulya A.; Santos F.B.D.; Baranov A.; Bardou F.; Barker G.J.; Battistin M.; Bauche J.; Bay A.; Bayliss V.; Bencivenni G.; Berdnikov A.Y.; 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.; Buscher 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.D.C.; Lellis G.D.; De Magistris M.; Roeck A.D.; 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 Y.; 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.; Jokovic 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.K.; 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.; Levy J.-M.; Loschiavo V.P.; Lopes L.; Sola E.L.; 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 Y.; 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.P.; Prokudin M.; Prota A.; Quercia A.; Rademakers A.; Rakai A.; Ratnikov F.; Rawlings T.; Redi F.; Ricciardi S.; Rinaldesi M.; Rodin V.; Rodin V.; 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 H.; Vincke H.; 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.
			
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