The Large Hadron-Electron Collider at the HL-LHC

Agostini, P.; Kocak, F.; Li, R.; Delle Rose, L.; Eichhorn, R.; Levitchev, E.; Hessler, J.; Corsini, R.; Litvinenko, V.; Glazov, A.; Britzger, D.; Cepila, J.; Stasto, A.; Setiniyaz, S.; Köksal, M.; Burkhardt, H.; Ten-Kate, A. T.; Haug, F.; Deshpande, K. S.; Boroun, G. R.; Zurita, J.; Ari, V.; Moretti, S.; Gaddi, A.; Gerigk, F.; Rahaman, R.; Laycock, P.; Luo, X.; Pire, B.; Calaga, R.; Welsch, C.; Olness, F.; Klein, U.; Morgan, T.; Solans, C.; Grames, J.; Trbojevic, D.; Zadeh, S. G.; Zenaiev, O.; Marquet, C.; Fischer, O.; Zhang, R.; Shipman, N.; Balli, F.; Cornell, A. S.; Wang, B.; Olry, G.; Zhang, Z.; Paukkunen, H.; Douglas, D.; Militsyn, B.; Bousson, S.; Boonekamp, M.; Jones, T.; Latina, A.; Brüning, O.; Willering, G.; Efremov, A. V.; Patra, M.; Stocchi, A.; Kuze, M.; Morreale, A.; Helenius, I.; Liu, T.; Tudora, A.; Sultansoy, S.; Kulipanov, G.; Armbruster, A.; Glover, N.; Satendra, K.; Cassou, K.; Tanaka, M.; Song, M.; Hesari, H.; Benedikt, M.; Meot, F.; Pupkov, Y. A.; Lobodzinska, E.; Hautmann, Francesco; Tang, Y.; Azuelos, G.; Alekhin, S.; Raychaudhuri, S.; Bonvini, M.; Jensen, E.; Angal-Kalinin, D.; Kumar, M.; Tasci, A. T.; Karadeniz, H.; Coleppa, B.; Placakyte, R.; Apolinario, L.; Apyan, A.; Milanese, A.; Levy, Aharon; Poulose, P.; Parker, B.; Apsimon, R.; Guzey, V.; Cruz-Alaniz, E.; Khanpour, H.; Cole, B.; Cakir, O.; Ferreiro, E. G.; Rimmer, R.; Gonzalez-Sprinberg, G. A.; Yilmaz, A.; Kilic, A.; Tywoniuk, K.; Dutta, S.; Yock, P.; Lei, G.; Gunaydin, Y. O.; de Blas, J.; Starostenko, A.; Bertolucci, S.; Tapan, I.; Bernauer, J.; Wang, X.; Smith, S.; Spiesberger, H.; Schott, M.; Senol, A.; Flores-Sánchez, O.; Bracco, C.; Denizli, H.; Kalinin, D. A.; Liu, W.; Hoffstaetter, G. H.; Perrot, L.; Auchmann, B.; Zhang, J.; Stanyard, J.; Rosado, A.; Antusch, S.; Mohammadi Najafabadi, M.; Rinolfi, L.; Krelina, M.; Yaguna, C. E.; Rabbertz, K.; Hobbs, T. J.; Zurita, P.; Mäntysaari, H.; Gwenlan, C.; Navarra, F.; Wang, Z. S.; Valloni, A.; Newman, P.; Gehrmann, T.; Kaabi, W.; Perini, D.; Tomas-Garcia, R.; Bottura, L.; Mandal, S.; Queiroz, F. S.; Daly, E.; Bogacz, A.; Grassellino, A.; Caldwell, A.; Godbole, R. M.; Pilicer, E.; Kuday, S.; Cooper-Sarkar, A.; Niehues, J.; Martens, A.; Mitra, M.; Goddard, B.; Hammad, A.; Peinaud, Y.; Iwamoto, S.; Granados, E.; Pellegrini, D.; Pires, J.; Pietralla, N.; Allport, P. P.; Milhano, J. G.; Liu, M.; Tsurin, I.; Yamazaki, Y.; Marhauser, F.; Yang, H.; Rojo, J.; Repond, J.; Aksakal, H.; Poelker, M.; Szymanowski, L.; Andre, K. D. J.; Vallerand, C.; Radescu, V.; Jana, S.; Giuli, F.; Brodsky, S. J.; Hutton, A.; Chetvertkova, V.; Zhu, G.; McFayden, J.; Hounsell, B.; Schirm, K.; Wallon, S.; Moch, S.; Bordry, F.; Rashed, A.; Liuti, S.; Sinha, N.; Yue, C. X.; Olivier, G.; Hu, N.; Polini, A.; Verney, D.; Kostka, P.; Aulenbacher, K.; Backovic, S.; Ben-Zvi, I.; Andari, N.; Kretzschmar, J.; Guo, Y. C.; Lappi, T.; Dainton, J.; Mellado, B.; Dupraz, K.; Forte, S.; Cormier, E.; Ma, W.; Li, X.; Thonet, P.; Bailey, S.; Aperio Bella, L.; Harland-Lang, L.; Trott, M.; Khalek, R. A.; Walker, D.; Osborne, J. A.; Schulte, D.; Wollmann, D.; Henry, J.; Das, S. P.; Nowakowski, M.; Polifka, R.; Raicevic, N.; Ozansoy, A.; Rai, S. K.; Tapia-Takaki, D.; Hod, N.; Gilbert, A.; Jansova, M.; LHeC Collaboration; Stuart, M. J.; Okada, N.; Behera, S.; Cetinkaya, V.; Jowett, J. M.; Biswal, S. S.; Arduini, G.; Sahin, M.; Nergiz, Z.; Sampayo, O. A.; Kaya, U.; Kado, M.; Islam, R.; Tommasini, D.; Raut, D.; Sun, H.; Mondal, S.; Holzer, B.; Longuevergne, D.; Bruni, C.; Marzani, S.; Ruan, X.; Nadolsky, P.; Shen, X.; Liang, H.; Das, A.; Hayden, D.; Zhang, C.; Calıskan, A.; Honorato, C. G.; Currie, J.; Seryi, A.; Wang, K.; Pownall, G.; Kawaguchi, S.; Gehrmann-De Ridder, A.; Dassa, L.; Turk Cakir, I.; Korostelev, M.; Kluth, S.; D'Onofrio, M.; Catalan-Lasheras, N. C.; Hug, F.; Bouzas, A. O.; Zomer, F.; Pan, R.; Huss, A.; Ratoff, P.; Goyal, A.; Schopper, H.; Gonçalves, V.; Eskola, K. J.; Xiaohao, C.; Bailey, I.; Gao, J.; Camarda, S.; Larios, F.; Salgado, C. A.; Liu, Y.; Duarte, L.; Curtin, D.; Levonian, S.; Machado, M.; Vilella, E.; Perez-Segurana, G.; Sekine, T.; Zhu, S.; Sutton, M.; Zimmermann, F.; Russenschuck, S.; Rezaeian, A. H.; Williams, P. H.; Strikman, M.; Klein, M.; Mcintosh, P.; Armesto, N.; Blümlein, J.; Shang, L.; Xu, T.; Schenke, B.; Bracinik, J.; Schwanenberger, C.; Martin, R.; Slominski, W.; Satyanarayan, N.; Hernandez-Sanchez, J.; Yamaguchi, Y.; Han, C. C.; Wei, H.; Behnke, Olaf; Nissen, E. A.

doi:10.1088/1361-6471/abf3ba

Journal Article

PUBDB-2022-00307

The Large Hadron-Electron Collider at the HL-LHC

Agostini, P. ; Aksakal, H. ; Alekhin, S. ; Allport, P. P. ; Andari, N. ; Andre, K. D. J. ; Angal-Kalinin, D. ; Antusch, S. ; Aperio Bella, L.DESY* ; Apolinario, L. ; Apsimon, R. ; Apyan, A. ; Arduini, G. ; Ari, V. ; Armbruster, A. ; Armesto, N. ; Auchmann, B. ; Aulenbacher, K. ; Azuelos, G. ; Backovic, S. ; Bailey, I. ; Bailey, S. ; Balli, F. ; Behera, S. ; Behnke, O.DESY* ; Ben-Zvi, I. ; Benedikt, M. ; Bernauer, J. ; Bertolucci, S. ; Biswal, S. S. ; Blümlein, J. ; Bogacz, A. ; Bonvini, M. ; Boonekamp, M. ; Bordry, F. ; Boroun, G. R. ; Bottura, L. ; Bousson, S. ; Bouzas, A. O. ; Bracco, C. ; Bracinik, J. ; Britzger, D. ; Brodsky, S. J. ; Bruni, C. ; Brüning, O. ; Burkhardt, H. ; Cakir, O. ; Calaga, R. ; Caldwell, A. ; Calıskan, A. ; Camarda, S. ; Catalan-Lasheras, N. C. ; Cassou, K. ; Cepila, J. ; Cetinkaya, V. ; Chetvertkova, V. ; Cole, B. ; Coleppa, B. ; Cooper-Sarkar, A. ; Cormier, E. ; Cornell, A. S. ; Corsini, R. ; Cruz-Alaniz, E. ; Currie, J. ; Curtin, D. ; D'Onofrio, M. ; Dainton, J. ; Daly, E. ; Das, A. ; Das, S. P. ; Dassa, L. ; de Blas, J. ; Delle Rose, L. ; Denizli, H. ; Deshpande, K. S. ; Douglas, D. ; Duarte, L. ; Dupraz, K. ; Dutta, S. ; Efremov, A. V. ; Eichhorn, R. ; Eskola, K. J. ; Ferreiro, E. G. ; Fischer, O. ; Flores-Sánchez, O. ; Forte, S. ; Gaddi, A. ; Gao, J. ; Gehrmann, T. ; Gehrmann-De Ridder, A. ; Gerigk, F. ; Gilbert, A.Extern* ; Giuli, F. ; Glazov, A.DESY* ; Glover, N. ; Godbole, R. M. ; Goddard, B. ; Gonçalves, V. ; Gonzalez-Sprinberg, G. A. ; Goyal, A. ; Grames, J. ; Granados, E. ; Grassellino, A. ; Gunaydin, Y. O. ; Guo, Y. C. ; Guzey, V. ; Gwenlan, C. ; Hammad, A. ; Han, C. C. ; Harland-Lang, L. ; Haug, F. ; Hautmann, F.Extern* ; Hayden, D. ; Hessler, J. ; Helenius, I. ; Henry, J. ; Hernandez-Sanchez, J. ; Hesari, H. ; Hobbs, T. J. ; Hod, N. ; Hoffstaetter, G. H. ; Holzer, B. ; Honorato, C. G. ; Hounsell, B. ; Hu, N. ; Hug, F. ; Huss, A. ; Hutton, A. ; Islam, R. ; Iwamoto, S. ; Jana, S. ; Jansova, M. ; Jensen, E. ; Jones, T. ; Jowett, J. M. ; Kaabi, W. ; Kado, M. ; Kalinin, D. A. ; Karadeniz, H. ; Kawaguchi, S. ; Kaya, U. ; Khalek, R. A. ; Khanpour, H. ; Kilic, A. ; Klein, M. ; Klein, U. ; Kluth, S. ; Köksal, M. ; Kocak, F. ; Korostelev, M. ; Kostka, P. ; Krelina, M. ; Kretzschmar, J. ; Kuday, S. ; Kulipanov, G. ; Kumar, M. ; Kuze, M.Extern* ; Lappi, T. ; Larios, F. ; Latina, A. ; Laycock, P.Extern* ; Lei, G. ; Levitchev, E. ; Levonian, S. ; Levy, A.Extern* ; Li, R. ; Li, X. ; Liang, H. ; Litvinenko, V. ; Liu, M. ; Liu, T. ; Liu, W. ; Liu, Y. ; Liuti, S. ; Lobodzinska, E.DESY* ; Longuevergne, D. ; Luo, X. ; Ma, W. ; Machado, M. ; Mandal, S. ; Mäntysaari, H. ; Marhauser, F. ; Marquet, C. ; Martens, A.Extern* ; Martin, R. ; Marzani, S. ; McFayden, J. ; Mcintosh, P. ; Mellado, B. ; Meot, F. ; Milanese, A. ; Milhano, J. G. ; Militsyn, B. ; Mitra, M. ; Moch, S.Extern* ; Mohammadi Najafabadi, M. ; Mondal, S. ; Moretti, S. ; Morgan, T. ; Morreale, A. ; Nadolsky, P. ; Navarra, F. ; Nergiz, Z. ; Newman, P. ; Niehues, J. ; Nissen, E. A. ; Nowakowski, M. ; Okada, N. ; Olivier, G. ; Olness, F. ; Olry, G. ; Osborne, J. A. ; Ozansoy, A. ; Pan, R. ; Parker, B. ; Patra, M. ; Paukkunen, H. ; Peinaud, Y. ; Pellegrini, D. ; Perez-Segurana, G. ; Perini, D. ; Perrot, L. ; Pietralla, N. ; Pilicer, E. ; Pire, B. ; Pires, J. ; Placakyte, R. ; Poelker, M. ; Polifka, R. ; Polini, A.Extern* ; Poulose, P. ; Pownall, G. ; Pupkov, Y. A. ; Queiroz, F. S. ; Rabbertz, K. ; Radescu, V. ; Rahaman, R. ; Rai, S. K. ; Raicevic, N. ; Ratoff, P. ; Rashed, A. ; Raut, D. ; Raychaudhuri, S. ; Repond, J.DESY* ; Rezaeian, A. H. ; Rimmer, R. ; Rinolfi, L. ; Rojo, J. ; Rosado, A. ; Ruan, X. ; Russenschuck, S. ; Sahin, M. ; Salgado, C. A. ; Sampayo, O. A. ; Satendra, K. ; Satyanarayan, N. ; Schenke, B. ; Schirm, K. ; Schopper, H. ; Schott, M. ; Schulte, D. ; Schwanenberger, C.DESY* ; Sekine, T. ; Senol, A. ; Seryi, A. ; Setiniyaz, S. ; Shang, L. ; Shen, X. ; Shipman, N. ; Sinha, N. ; Slominski, W. ; Smith, S. ; Solans, C. ; Song, M. ; Spiesberger, H. ; Stanyard, J. ; Starostenko, A. ; Stasto, A. ; Stocchi, A. ; Strikman, M. ; Stuart, M. J. ; Sultansoy, S. ; Sun, H. ; Sutton, M. ; Szymanowski, L. ; Tapan, I. ; Tapia-Takaki, D. ; Tanaka, M. ; Tang, Y. ; Tasci, A. T. ; Ten-Kate, A. T. ; Thonet, P. ; Tomas-Garcia, R. ; Tommasini, D. ; Trbojevic, D. ; Trott, M. ; Tsurin, I. ; Tudora, A. ; Turk Cakir, I. ; Tywoniuk, K. ; Vallerand, C. ; Valloni, A. ; Verney, D. ; Vilella, E. ; Walker, D. ; Wallon, S. ; Wang, B. ; Wang, K.Extern* ; Wang, K.Extern* ; Wang, X. ; Wang, Z. S. ; Wei, H. ; Welsch, C. ; Willering, G. ; Williams, P. H. ; Wollmann, D. ; Xiaohao, C. ; Xu, T. ; Yaguna, C. E. ; Yamaguchi, Y. ; Yamazaki, Y.Extern* ; Yang, H. ; Yilmaz, A. ; Yock, P. ; Yue, C. X. ; Zadeh, S. G. ; Zenaiev, O.Extern* ; Zhang, C. ; Zhang, J. ; Zhang, R. ; Zhang, Z. ; Zhu, G. ; Zhu, S. ; Zimmermann, F. ; Zomer, F.Extern* ; Zurita, J. ; Zurita, P. ; LHeC Collaboration (Collaboration author)

2021
IOP Publ. Bristol

Journal of physics / G 48(11), 110501 (2021) [10.1088/1361-6471/abf3ba]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.1088/1361-6471/abf3ba doi:10.3204/PUBDB-2022-00307

Report No.: CERN-ACC-Note-2020-0002; JLAB-ACP-20-3180; arXiv:2007.14491

Abstract: The Large Hadron electron Collider (LHeC) is designed to move the field of deep inelastic scattering (DIS) to the energy and intensity frontier of particle physics. Exploiting energy recovery technology, it collides a novel, intense electron beam with a proton or ion beam from the High Luminosity--Large Hadron Collider (HL-LHC). The accelerator and interaction region are designed for concurrent electron-proton and proton-proton operation. This report represents an update of the Conceptual Design Report (CDR) of the LHeC, published in 2012. It comprises new results on parton structure of the proton and heavier nuclei, QCD dynamics, electroweak and top-quark physics. It is shown how the LHeC will open a new chapter of nuclear particle physics in extending the accessible kinematic range in lepton-nucleus scattering by several orders of magnitude. Due to enhanced luminosity, large energy and the cleanliness of the hadronic final states, the LHeC has a strong Higgs physics programme and its own discovery potential for new physics. Building on the 2012 CDR, the report represents a detailed updated design of the energy recovery electron linac (ERL) including new lattice, magnet, superconducting radio frequency technology and further components. Challenges of energy recovery are described and the lower energy, high current, 3-turn ERL facility, PERLE at Orsay, is presented which uses the LHeC characteristics serving as a development facility for the design and operation of the LHeC. An updated detector design is presented corresponding to the acceptance, resolution and calibration goals which arise from the Higgs and parton density function physics programmes. The paper also presents novel results on the Future Circular Collider in electron-hadron mode, FCC-eh, which utilises the same ERL technology to further extend the reach of DIS to even higher centre-of-mass energies.

Keyword(s): CERN LHC Coll: upgrade ; electron: linear accelerator ; detector: design ; electron: beam ; current: high ; lepton nucleus: scattering ; final state: hadronic ; parton: density ; ion: beam ; vertex: primary ; LHeC ; deep inelastic scattering ; energy recovery ; nucleus: structure function ; p: distribution function ; parton: distribution function ; electroweak interaction ; quantum chromodynamics ; superconductivity ; electron nucleus: colliding beams ; electron hadron: scattering ; sensitivity ; new physics ; calibration ; acceptance ; kinematics ; electron p: colliding beams ; electron p: scattering ; resolution ; buildings ; structure ; lattice ; magnet ; FCC ; numerical calculations: Monte Carlo

Classification:

ddc:530

Note: 373 pages, many figures, to be published by J. Phys. G. Submitted to J.Phys.

Contributing Institute(s):

Research Program(s):

611 - Fundamental Particles and Forces (POF4-611) (POF4-611)

Experiment(s):

LHC: Other

Appears in the scientific report 2021

Database coverage:
Medline

;

;

; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF < 5 ; JCR ; National-Konsortium ; Nationallizenz