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2016-10-20
ATLAS实验前负责人Peter Jenni教...
2016-09-09

高等学校创新能力提升计划
中国科学技术大学
高能物理研究所
理论物理研究所
清华大学
上海交通大学
山东大学
中国科学院大学
北京大学
浙江大学
南开大学
南京大学
基本粒子与相互作用协同创新中心科研组织与协同研究暂行办法

一、 
 

第一条 为贯彻落实教育部、财政部“高等学校创新能力提升计划”(以下简称“2011计划”),中国科学技术大学、中国科学院高能物理研究所、清华大学、山东大学、上海交通大学、中国科学院理论物理研究所、中国科学院大学(以下简称“协同单位”),按照“国家急需、世界一流”的要求,瞄准世界科学前沿,在粒子物理学科理论与实验研究两方面不断深入,同时积极推动相关尖端高新技术:加速器技术、探测器技术、电子学技术、计算机技术等的发展,以及这些技术在粒子物理与交叉学科研究中的应用,以及在工业、能源、材料、医学、信息科学、生命科学、国防安全等领域的应用,充分发挥高校作为科技第一生产力和人才第一资源重要结合点的独特作用,以重点学科建设为基础,以机制体制改革为重点,以创新能力提升为突破口,联合创建“基本粒子和相互作用协同创新中心”(以下简称“中心”)。

 

第二条 中心为开展基本粒子和相互作用领域高质量的协同创新科研任务,“协同单位”协商一致,制定本办法。

 

 

二、协同创新思路

 

第三条 建立与国际接轨的、更有利于开展协同创新以产生高水平科研成果的人事管理方式、科学评价体系、科研管理体制和人才培养模式,为开展基本粒子和相互作用前沿研究领域高效的协同创新活动奠定良好的制度基础。

 

第四条 利用协同创新共建单位科教结合、学科齐全的强大优势,凝聚一批优秀的科学家和团队,培养造就一批具有较强创新能力的研究人才和团队。

 

第五条 秉承“优势互补、强强合作”的原则,充分融合协同创新共建单位的优势研究力量进行系统性的建设,发展先进、全面、独特的实验技术和研究手段,为开展基本粒子与相互作用前沿研究提供深厚的技术积累和强大的技术支撑。

 

第六条 根据粒子物理以新发现为驱动,以大科学装置为工具,以国际合作为途径以及高新技术及方法迫切需求和研究周期长的特点,进行战略性部署,开展前瞻性和系统性的协同创新科学研究,取得一批原创性的重大科学成果和关键性的科学突破,并推动相关技术在国民经济生活中的应用,孕育新的学科生长点,引领新学科的发展。

 

 

三、协同创新目标

 

第七条 根据学科前沿方向设置4个平台:

1.     新强子物理研究平台:主要是围绕北京谱仪实验上的研究。北京正负电子对撞机是世界上唯一运行在tau-粲能区 (质心能量2-4.2 GeV) 的对撞机,其峰值亮度达到了0.6×1033cm-2s-1。tau-粲能区的显著特点包括:(1) 具有丰富的共振态,比如粲偶素和粲夸克介子;(2) 独特的阈值特性,tau轻子,DDs介子和粲夸克重子都可以直接在其阈值上产程;(3) 能量位于平滑和共振态,微扰和非微扰QCD能区的过渡区间;(4) 大多数预测的奇异强子和胶子物质质量均处与该能区。BESIII实验具有丰富的物理课题,而且解决许多未知的科学问题都需要来自理论和实验两方面的努力,例如是否存在奇异强子?c夸克和tau轻子衰变中是否存在胶子超出标准模型的新物理等?基于BESIII采集的或者将要采集的世界上最大统计量的数据样本,我们可以获得更完善的信息来探索量子色动力学低能行为以及夸克禁闭机制这些重要的科学前沿问题,使中国在这一领域发挥领导作用。

另一重要方面是通过研究b夸克及其组成的强子性质的研究,探索CP破坏和机制。从上个世纪末开始,SLAC BaBar实验和KEKBelle实验在理解粒子物理标准模型的味结构方面取得了重要的成功。两个实验同时确立了B介子中的CP破坏,完成了上述两个B工厂建造的主要物理目标。实验数据表明,作为标准模型重要组成部分之一的小林-益川机制确实是自然界中CP破坏的主要来源。除证实了小林-益川机制的正确性以外,B工厂在以后的近十年的进一步研究中,揭示了味物理更加诱人的一面,给我们带来了对自然规律的进一步的认识和新的期待:部分以企鹅图贡献为主的过程中测量的与其他过程有偏离;直接CP破坏过程B0->K+piB+->K+pi0间存在差别;B+->tau+v的产额与理论预期不一致;中性D介子混合参数在1%水平;以及可能发现的新的物质形态(夸克-胶子混杂态、四夸克态或分子态)等等。如何排除这些可能或者证实这些现象的真实存在,是目前粒子物理实验中的关键问题之一,利用在LHCbBelleII实验上的数据在B物理、粲物理、物理以及强子物理研究中达到前所未有的灵敏度,多方位寻找超出标准模型的新物理和新现象。与我国在粲能区的物理研究相互印证,将更有力地推动QCD和电弱统一理论的精确检验。

2.     高能量前沿物理研究平台:Higgs粒子发现后,粒子物理在今后20-30年方向是通过对Higgs粒子性能的精确测量和研究,寻找超出标准模型的新物理,以及寻找暗物质粒子,通过大型强子对撞机(LHC)上的ATLASCMS两个实验,将理论和实验有机结合,我们有望在这一前沿领域取得突破,做出重要贡献。研究有关对称性和对称破缺机制以及超对称和新物理,暗物质与基本粒子组元,量子引力和超弦理论以及早期宇宙起源和暴涨模型,暗能量与时空结构。并在粒子物理和宇宙学标准模型的基础上,逐步发展量子引力理论和粒子物理大统一理论,为揭示暗能量的本质和暗物质的性质,解释夸克禁闭之谜,认识物质的深层结构,深化对物质起源和宇宙起源及演化的理解做出贡献。

3.     中微子暗物质物理研究平台:中微子物理的重要问题是中微子质量、中微子振荡和中微子类型(dirac or majorera)。大亚湾反应堆中微子实验确定了混合θ13不为零,这是对中微子研究取得的重大成果。大亚湾二期将扩展对中微子的深入研究,有望成为国际上中微子研究的重要基地,以期得到进一步重大突破。暗物质探测方面,在锦屏山地下实验室直接探测暗物质的CDEXPandx实验,以及在空间接探测寻找暗物质的DAMPE实验,都是极具挑战的重大前沿工作。我国在这类实验中尚处于起步阶段,但都面临重大机遇,有望建成世界最好的地下实验室,并在暗物质寻找和无中微子双beta实验中取得重大突破。

4.     加速器探测器先进技术研发平台:高能粒子加速器是粒子物理研究的基础,同时也是众多应用学科、民用技术发展的平台。国内自上世纪八十年代末北京正负电子对撞机建成并为高能物理实验运行以来,在加速器物理和加速器技术上取得了长足的进步。进入二十一世纪,随着北京正负电子对撞机重大改造工程、中国散裂中子源、上海光源的建设和合肥光源的改造,加速器物理与技术在国内众多科研院所的支持下,得到了更大的发展。新加速原理及未来新型加速器,如激光等离子体加速,希格斯粒子工厂,缪子对撞机等的研究,对新型加速器的设计和研制,加速器技术的发展,将起到巨大的推动作用。同时,在未来的新型高能加速器上,如何利用新发展的加速器原理与技术,对未来加速器性能的提高,也会有举足轻重的作用。未来大型高能物理加速器,将是国内、国际全面合作的结果,也将对我国高能物理及加速器的进一步发展起到重要作用。

同时,作为实现重大科学问题突破的基本测量手段和必要条件,我们必须着力掌握、发展最新的粒子探测技术与方法,主要攻关方向为:大面积、高分辨率位置灵敏、高工作频率的径迹探测器,如GEM(gas electron magnifier), Micromegas等气体探测器;高分辨率位置灵敏、抗辐照的顶点探测器,如以硅微条、硅像素等探测器;对微弱信号条件下的低本底探测技术;高分辨率时间与能量测量;以及与以上探测器相关的大通道、高传输率的相关电子学。

 

 

四、协同创新任务分工

 

第八条 新强子物理主要是通过对cb夸克的产生和衰变来寻找奇异强子,研究强和弱相互作用,及宇称不守恒。中国科学院高能物理研究所沈肖雁研究员山东大学梁作堂教授和中国科学技术大学彭海平教授为平台负责人。高能所主要负责基于北京正负电子对撞机上的实验,寻找含c夸克的奇异强子、胶子球和重子谱的研究,中国科学技术大学主要负责R值测量和QCD研究,山东大学主要负责轻强子谱测量、中国科学院大学主要负责粲介子物理研究。

通过基于加速器B介子工厂上的LHCbBElle实验,清华大学高原宁教授负责以b夸克为对象的研究。清华大学主要研究b夸克稀有衰变、CP破坏、b夸克到c夸克的衰变行为,北大、高能所主要是通过b夸克衰变到c夸克过程中寻找新强子。科大寻找与CP破坏相关的D0-D0bar混合。山东大学梁作堂负责相关理论工作。

 

第九条 高能量前沿物理主要研究Higgs粒子特性,通过对其精确测量来寻找超出标准模型的新物理,是今后二三十年粒子物理的重要任务,以中国科大韩良教授、高能所娄辛丑研究员和清华大学高原宁教授为平台负责人,主要是基于大型强子对撞机上的ATLASCMS实验,科大主要研究双玻色子本态Higgs性质,寻找暗物质粒子,高能所、北大从事超对称粒子寻找,山东大学主要研究t夸克性质。

此外科大和山大将负责ATLAS升级一期,高能所负责ATLASCMS二期升级。寻找超出标准模型的新物理。

 

第十条 中微子暗物质物理研究是研究弱相互作用和寻找超出标准模型的重要途径,以高能所曹俊研究员、理论所蔡荣根研究员和上海交大季向东教授为负责人。高能所和中心其他成员在继续大亚湾反应堆中微子物理实验及江门中微子实验的建造。季向东负责暗物质寻找实验,主要协作单位有清华大学、上海交大、南开大学、山东大学。中国科学技术大学参加空间暗物质间接探测实验。随着锦屏山地下实验室二期工程的建设,中国科学技术大学通过与清华大学和上海交通大学合作,也进入地下实验室,开展低温下钼酸盐晶体光热两相读出技术寻找暗物质,条件成熟时开展无中微子双beta衰变实验。对暗物质的模型构造、暗物质丰度的起源及演化、暗物质与重子物质的相互作用、暗物质的实验探测等方面展开研究,解释宇宙中的物质——反物质的起源,理解暗能量的物理本质。 

 

第十一条 加速器与探测器先进技术是粒子物理开展研究的基础和根基,由于涉及到大量最先进的高科技,因此反过来对推动国民经济,为国防、创伤医学、生物起到重要作用。这一研究平台以核探测与核电子学国家重点实验室和BEPCR合肥光源国家实验室为基础,由中科大安琪教授、高能所秦庆研究员和中科大刘建北教授负责。在致力于完成第三代北京谱仪(BESIII)的升级工程、大亚湾反应堆中微子物理实验二期的(江门中微子物理实验)相应探测器与电子学、暗物质粒子探测卫星(DAMPEBGO量能器、ATLAS Phase I升级的NSW探测器与电子学的设计与建造的同时,不断研发高新技术,为北方光源、环形正负电子对撞机(CEPC)、Super tau-粲工厂、大型高海拔宇宙线观测站(LAHHSO)等未来大型粒子物理装置做好技术准备。

 

 

五、附 

 

第十二条 对本办法中未尽事宜,可通过协商形成各方签字盖章的附加,与办法具有同等效力。

 

第十三条 本办法自印发之日起施行。

 

第十四条 本办法由中心管理办公室负责解释。

 

附:关于印发《基本粒子和相互作用协同创新中心科研组织与协同研究暂行办法》的通知 

 

  


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