大科学装置前沿研究重点专项年项目申报指引

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1、大科学装置前沿研究重点专项年项目申报指引————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2附件3“大科学装置前沿研究”重点专项2016年度项目申报指南大科学装置为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段，是科学突破的重要保障。为充分发挥我国大科学装置的优势、促进重大成果产出，科技部会同教育部、中国科学院等部门组织专家编制了大科学装置前沿研究重点专项实施方案。大科学装置前沿研究重点专项主要支持

2、基于我国在物质结构研究领域具有国际竞争力的两类大科学装置的前沿研究，一是粒子物理、核物理、聚变物理和天文学等领域的专用大科学装置，支持开展探索物质世界的结构及其相互作用规律等的重大前沿研究；二是为多学科交叉前沿的物质结构研究提供先进研究手段的平台型装置，如先进光源、先进中子源、强磁场装置、强激光装置、大型风洞等，支持先进实验技术和实验方法的研究和实现，提升其对相关领域前沿研究的支撑能力。专项实施方案部署14个方面的研究任务：1.强相互作用性质研究及奇异粒子的寻找；2.Higgs粒子的特性研究和超出

3、标准模型新物理寻找；3.中微子属性和宇宙线本质的研究；4.—14—暗物质直接探测；5.新一代粒子加速器和探测器关键技术和方法的预先研究；6.原子核结构和性质以及高电荷态离子非平衡动力学研究；7.受控磁约束核聚变稳态燃烧；8.星系组分、结构和物质循环的光学—红外观测研究；9.脉冲星、中性氢和恒星形成研究；10.复杂体系的多自由度及多尺度综合研究；11.高温高压高密度极端物理研究；12.复杂湍流机理研究；13.多学科应用平台型装置上先进实验技术和实验方法研究；14.下一代先进光源核心关键技术预研究。根

4、据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2016年优先支持20个研究方向。申报单位针对重要支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计，组织申报项目。鼓励依托国家重点实验室等重要科研基地组织项目。项目执行期一般为5年。为保证研究队伍有效合作、提高效率，建议项目下设课题数不超过4个，每个项目所含单位数不超过6个。本专项不设青年科学家项目。1.Higgs粒子的特性研究和超出标准模型新物理寻找1.1LHC实验探测器升级研究内容：参加LHC的CMS、Atlas和ALICE等实验的探测器升级改

5、造。考核指标：完成按照国际合作组的合作协议承担的缪子探测器、径迹探测器、量能器等的设计、预研和建造任务。—14—2.中微子属性和宇宙线本质的研究2.1空间间接探测暗物质粒子研究内容：空间间接探测暗物质粒子实验（DAMPE）的关键科学和技术问题。考核指标：建立针对暗物质粒子探测关键技术和方法；获得宇宙高能电子GeV至10TeV高分辨能谱和空间分布；获得宇宙弥漫伽玛射线GeV至TeV高分辨能谱和空间分布；获得0.1—100TeV的核素宇宙射线能谱。3.暗物质直接探测3.1利用氙和氩探测器在高质量区直接

6、探测暗物质研究内容：依托锦屏地下实验室和PandaX—500公斤级液氙探测器，优化探测器性能，提升探测器灵敏度，在高质量区（约100GeV）进行暗物质直接探测，同时开展136Xe无中微子双贝塔衰变的实验研究。研究液氩探测器的关键技术。考核指标：氙探测器在高质量区（100GeV左右）暗物质探测灵敏度达到10—46cm2量级的国际前沿水平；掌握探测136Xe无中微子双贝塔衰变的关键技术。掌握液氩探测器关键技术。4.新一代粒子加速器和探测器关键技术和方法的预先研究4.1高能环形正负电子对撞机预先研究—1

7、4—研究内容：正负电子对撞机加速器设计研究和高能量分辨探测技术研究。考核指标：1）完成质心系能量为240GeV左右高亮度正负电子对撞机相关探测器概念设计；确定并细化物理目标，通过模拟手段验证实验中物理观测量的精确度。2）高分辨探测技术：粒子径迹探测器内层硅探测器原型芯片的可能技术选项，要求位置分辨达到15μm；外层时间投影室原型位置分辨优于100um；得到颗粒度达5×5mm2成像型电磁量能器的可能技术选项；得到基于SiPM读出的电磁量能器和颗粒度达1×1cm2基于大面积紧凑型气体探测器的强子量能器

8、的技术选项，以及粒子能量泄漏补偿研究，解决相关设计中的关键问题；以切伦科夫探测器技术为主研究高能粒子分辨探测器的技术选项。3）加速器设计：完成单环麻花轨道，包括局部双环方案的磁聚焦结构设计和动力学孔径优化，以及误差效应、束流集体效应、麻花轨道效应等的分析。模拟对撞机中束束相互作用及其对对撞亮度的影响。研究探测器束流本底来源并进行模拟，完成束流准直系统设计。完成加速器探测器接合处本底、辐射分析研究及优化。5.—14—原子核结构和性质以及高电荷态离子非平衡动力学研究5.1天体环境中关键