國家自然科學(xué)基金委員會(huì)與歐洲核子中心(NSFC-CERN)
重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施國際合作研究計(jì)劃專項(xiàng)2025年度項(xiàng)目指南
歐洲核子中心(CERN)是全球粒子物理與核物理前沿研究的中心,擁有世界能量最高的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC),其上四個(gè)大型探測器實(shí)驗(yàn)(ALICE, ATLAS, CMS和LHCb)利用最前沿探測技術(shù)捕捉和研究微觀現(xiàn)象,為研發(fā)尖端粒子探測技術(shù)提供最先進(jìn)的平臺(tái)。CERN匯聚了70余個(gè)國家的1.2萬余名科研人員,是全球大型國際合作富有成效的典范。自然科學(xué)基金委自1997年開始資助我國科研人員參與LHC大型實(shí)驗(yàn),2024年起,參照重大研究計(jì)劃項(xiàng)目組織管理方式,設(shè)立 “NSFC-CERN重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施國際合作研究計(jì)劃專項(xiàng)”,圍繞物理研究和探測器研制兩個(gè)方向,以培育項(xiàng)目、重點(diǎn)支持項(xiàng)目和集成項(xiàng)目等形式,資助中國科研人員參與CERN國際合作研究,促進(jìn)我國在粒子物理與核物理領(lǐng)域的科研創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)和國際合作。2025年度是專項(xiàng)實(shí)施的第二個(gè)年度。
一、科學(xué)目標(biāo)
本專項(xiàng)針對(duì)CERN LHC上四個(gè)大型探測器實(shí)驗(yàn)(ALICE, ATLAS, CMS和LHCb)發(fā)展先進(jìn)的粒子探測技術(shù),開展粒子物理與核物理前沿研究,旨在精確測量希格斯粒子的性質(zhì),理解質(zhì)量起源;精確檢驗(yàn)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型,尋找超越標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理,理解宇宙中正反物質(zhì)不對(duì)稱性;深入理解量子色動(dòng)力學(xué)的非微擾特性、強(qiáng)相互作用物質(zhì)的相變和新物態(tài)性質(zhì)。
二、核心科學(xué)問題
(一)標(biāo)準(zhǔn)模型與希格斯粒子性質(zhì)的精確測量。
(二)超越標(biāo)準(zhǔn)模型新物理和電荷宇稱(CP)對(duì)稱性破壞機(jī)制。
(三)強(qiáng)相互作用的本質(zhì)和強(qiáng)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
(四)極端高溫、高密、極低化學(xué)勢下的夸克-膠子等離子體的性質(zhì)。
(五)先進(jìn)粒子探測器和關(guān)鍵探測與數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
三、2025年度項(xiàng)目設(shè)置及資助方向
(一)培育項(xiàng)目。
圍繞上述科學(xué)問題,以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引,擬以培育項(xiàng)目的方式資助探索性強(qiáng)、選題新穎的申請項(xiàng)目,優(yōu)先支持以下研究方向:
1. 針對(duì)關(guān)鍵科學(xué)問題,提出新穎研究課題或?qū)嶒?yàn)方法,針對(duì)LHC實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),尋找新物理現(xiàn)象或精確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型(電弱物理、QCD物理,以及部分子分布函數(shù))。
2. 針對(duì)LHC探測器實(shí)驗(yàn)所測量和分析研究的物理對(duì)象(如頂點(diǎn)、電子、繆子、光子、陶輕子、噴注、重味噴注和逃逸能量等)開展重建和刻度算法的創(chuàng)新性研究,應(yīng)用于對(duì)撞數(shù)據(jù),提高對(duì)前沿物理研究的測量精度和成效;優(yōu)化探測器模擬算法,有效提高模擬效率或精度。
3. 針對(duì)高亮度LHC升級(jí)后的探測器:開展數(shù)據(jù)獲取和探測器刻度方法研究,保障取數(shù)可靠性和精度;開發(fā)創(chuàng)新性探測器重建算法,助力全新探測器性能最優(yōu)化;研發(fā)一種小型的亮度探測器,以補(bǔ)充未來的亮度測量;開展堆積事例效應(yīng)壓制研究,提高相關(guān)物理過程的測量精度。
4. 針對(duì)LHCb高亮度LHC下的升級(jí)需求,開展新型電磁量能器和磁場上游徑跡探測器的研發(fā),主要包括:1)針對(duì)高亮度運(yùn)行條件下關(guān)鍵物理過程開展模擬研究,為探測器設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù);2)設(shè)計(jì)半導(dǎo)體探測器高精度組裝工藝,引入人工智能技術(shù),研發(fā)半導(dǎo)體探測器自動(dòng)化組裝技術(shù);3)開展超快高抗輻照新型無機(jī)閃爍晶體的發(fā)光特性與高劑量輻照實(shí)驗(yàn)研究。
(二)重點(diǎn)支持項(xiàng)目。
圍繞核心科學(xué)問題,以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引,立足研究范式創(chuàng)新,對(duì)于前期研究基礎(chǔ)積累較好,特別是與本研究計(jì)劃其它申請項(xiàng)目能夠形成學(xué)科交叉、優(yōu)勢互補(bǔ)且對(duì)總體科學(xué)目標(biāo)形成重要貢獻(xiàn)的申請項(xiàng)目,將以重點(diǎn)支持項(xiàng)目的方式予以資助,優(yōu)先支持以下研究方向:
1. 物理研究方面的重點(diǎn)方向。
(1) 希格斯粒子性質(zhì)進(jìn)一步測量:在希格斯粒子與矢量玻色子耦合過程中,拓展測量范疇的廣度與深度,如研究CP破缺現(xiàn)象、研究量子糾纏效應(yīng),尋找稀有衰變等;在希格斯粒子湯川耦合研究中,提高對(duì)第二代費(fèi)米子湯川耦合的測量精度,探測有關(guān)湯川耦合的稀有現(xiàn)象;研究含光子末態(tài)的多希格斯過程,以加強(qiáng)對(duì)希格斯自耦合的理解,尋找與希格斯粒子耦合的高質(zhì)量共振態(tài)等。
(2) 標(biāo)準(zhǔn)模型精確檢驗(yàn)并對(duì)超出標(biāo)準(zhǔn)模型新物理現(xiàn)象的尋找:精確測量雙玻色子過程,特別是提高對(duì)反常玻色子自耦合效應(yīng)及有效場理論威爾遜系數(shù)的測量精度;提高雙玻色子散射過程的測量精度,特別是探索并測量該過程中的玻色子極化效應(yīng);尋找三玻色子過程,對(duì)一批極稀有過程進(jìn)行首次探測,例如,含希格斯的三玻色子過程,2到3的玻色子散射過程;測量多頂夸克過程,探索其中的復(fù)雜動(dòng)力學(xué),進(jìn)一步約束頂夸克湯川耦合;對(duì)超對(duì)稱粒子和暗物質(zhì)粒子開展有效的實(shí)驗(yàn)探索,特別是針對(duì)超對(duì)稱理論中較難尋找的參數(shù)空間開展研究;尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的希格斯粒子;對(duì)衰變到雙玻色子的共振態(tài)新粒子等新物理現(xiàn)象進(jìn)行尋找。
(3) 開展全重奇特強(qiáng)子的研究, 包括在底偶素系統(tǒng)中尋找新的含四個(gè)重味夸克的奇特態(tài),以及測量已知相應(yīng)奇特態(tài)的自旋宇稱量子數(shù)等。
(4) 高能量前沿夸克-膠子等離子體(QGP)性質(zhì)研究:基于ALICE實(shí)驗(yàn)Run-3,研究升級(jí)后的時(shí)間投影室和零度角量能器等在連續(xù)讀出模式下的性能及刻度校正;依托Run-3大統(tǒng)計(jì)量數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究夸克-膠子等離子體的集體運(yùn)動(dòng)性質(zhì),涵蓋集體流、動(dòng)量關(guān)聯(lián)、強(qiáng)場極化效應(yīng)等。
2. 探測器研制方面的重點(diǎn)方向。
(1) 研制CMS一級(jí)觸發(fā)升級(jí)端蓋RPC探測器后端觸發(fā)電子學(xué)系統(tǒng),包括RPC后端電子學(xué)高速讀出,RPC觸發(fā)簇查找算法開發(fā)及系統(tǒng)集成。
(2) 研制CMS最小電離粒子時(shí)間探測器升級(jí)中端蓋部分ETL探測器LGAD傳感器表征測試與數(shù)據(jù)獲取(DAQ)系統(tǒng),包括基于探針臺(tái)的LGAD表征測試系統(tǒng),LGAD質(zhì)量監(jiān)控研究,開展DAQ系統(tǒng)固件與軟件的開發(fā)與應(yīng)用。
(3) 針對(duì)LHC第三次長停機(jī)(LS3)期間LHCb電磁量能器中心區(qū)域加固升級(jí)的需求,研制新型電磁量能器模塊,主要包括:1)鎢基吸收體的設(shè)計(jì)和3D打印工藝的研發(fā)、部分模塊的生產(chǎn)和質(zhì)量控制系統(tǒng);2)高抗輻照光導(dǎo)系統(tǒng)的研制;3)新型電磁量能器單元的系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)、量能器性能實(shí)驗(yàn)研究與檢測系統(tǒng)研制。
(4) 針對(duì)LHCb高亮度LHC下的升級(jí)需求,開展新型電磁量能器和磁場上游徑跡探測器的研發(fā),主要包括:1)超快高抗輻照新型GAGG晶體的研發(fā);2)超高覆蓋率、低物質(zhì)量、基于硅像素芯片的探測器模塊及相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā);3)探測器低溫運(yùn)行條件下低物質(zhì)量探測器機(jī)械設(shè)計(jì)方案的研發(fā)。
(5) ALICE3尋跡系統(tǒng)硅像素傳感器芯片研發(fā):基于單片有源硅像素傳感器(MAPS)技術(shù),與ALICE合作組合作研發(fā)滿足ALICE 3升級(jí)項(xiàng)目的內(nèi)徑跡探測器需求的高位置分辨、高抗輻照、低功耗、高時(shí)間分辨的硅像素傳感器芯片,參與頂點(diǎn)探測器、尋跡系統(tǒng)中間層的芯片設(shè)計(jì)和表征。
(6) 針對(duì)LHCb實(shí)驗(yàn)當(dāng)前和升級(jí)后實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(RTA)的需求,開展RTA相關(guān)的軟件和算法研究,主要包括:開展基于圖形處理器(GPU)的在線物理事例挑選及存儲(chǔ)的大規(guī)模高性能并行計(jì)算模型的開發(fā)與性能研究;開展探測器校準(zhǔn)和刻度技術(shù)的研究與重建算法的開發(fā),開展高亮度條件下四維徑跡重建算法的開發(fā)、性能研究與關(guān)鍵物理過程的模擬研究。
(三)集成項(xiàng)目。
本年度擬遴選具有良好研究基礎(chǔ)且需要集中力量完成研制的大型探測器研制項(xiàng)目進(jìn)行集成資助,研究方向如下:
ATLAS探測器研制項(xiàng)目中高顆粒度時(shí)間探測器HGTD的研制,主要包括:LGAD傳感器的表征測試;ASIC讀出電子學(xué)的性能驗(yàn)證研究;LGAD與ASIC芯片組成的探測器模塊的組裝和測試;外圍電子學(xué)系統(tǒng)的研制與測試;高壓器件的研制與測試;工程樣機(jī)的系統(tǒng)級(jí)性能測試;DAQ系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用;探測器整體裝配與試運(yùn)行。
集成項(xiàng)目的申請必須涵蓋上述研究方向所有內(nèi)容,僅針對(duì)部分研究內(nèi)容的申請將不予受理。
四、2025年度資助計(jì)劃
培育項(xiàng)目資助強(qiáng)度約50萬元/項(xiàng)(直接費(fèi)用),資助期限為3年,申請書中研究期限應(yīng)填寫“2026年1月1日- 2028年12月31日”;
重點(diǎn)支持項(xiàng)目資助強(qiáng)度約150-250萬元/項(xiàng)(直接費(fèi)用),資助期限為4年,申請書中研究期限應(yīng)填寫“2026年1月1日- 2029年12月31日”;
集成項(xiàng)目資助強(qiáng)度不超過1000萬元/項(xiàng)(直接費(fèi)用),資助期限為4年,申請書中研究期限應(yīng)填寫“2026年1月1日- 2029年12月31日”。
五、申請要求及注意事項(xiàng)
(一) 申請條件。
本專項(xiàng)申請人應(yīng)當(dāng)具備以下條件:
1. 具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷。
2. 具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)(職稱)。
在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進(jìn)行申請。
(二) 限項(xiàng)申請規(guī)定。
1. 申請人同年只能申請1項(xiàng)本專項(xiàng)項(xiàng)目。
2. 所有項(xiàng)目(培育項(xiàng)目、重點(diǎn)支持項(xiàng)目和集成項(xiàng)目)計(jì)入具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)(職稱)人員申請(包括申請人和主要參與者)和正在承擔(dān)(包括負(fù)責(zé)人和主要參與者)項(xiàng)目總數(shù)合計(jì)限2項(xiàng)范圍。
3. 《2025年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》中關(guān)于申請數(shù)量的其他限制。
(三) 申請注意事項(xiàng)。
申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項(xiàng)目指南、《2025年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2025年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請與結(jié)題等有關(guān)事項(xiàng)的通告》中相關(guān)要求。
1. 本專項(xiàng)實(shí)行無紙化申請。申請書報(bào)送日期為2025年5月28日-2025年7月15日16:00時(shí)。
(1) 申請書中的資助類別選擇“面向全球的科學(xué)研究基金項(xiàng)目”,亞類說明選擇“重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施(CERN)”,附注說明選擇“培育項(xiàng)目—物理研究”、“重點(diǎn)支持項(xiàng)目—物理研究”、重點(diǎn)支持項(xiàng)目—探測器研制”或“集成項(xiàng)目—探測器研制”,根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。
(2) 培育項(xiàng)目和重點(diǎn)支持項(xiàng)目的合作研究單位數(shù)量不得超過2個(gè),集成項(xiàng)目的合作研究單位數(shù)量不得超過4個(gè)。
(3) 申請人應(yīng)根據(jù)本專項(xiàng)的核心科學(xué)問題和資助方向,自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)預(yù)算。物理研究項(xiàng)目的選題要體現(xiàn)學(xué)科交叉研究的特征,并對(duì)解決本專項(xiàng)核心科學(xué)問題和實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)有較大貢獻(xiàn)。選題不符合要求的申請將不予受理。
(4) 申請人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中的填報(bào)說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。特別提醒:申請書正文須以英文撰寫,撰寫語言不符合要求的申請將不予受理。
(5) 對(duì)于探測器研制項(xiàng)目,申請人須以附件形式提交由CERN四大探測器實(shí)驗(yàn)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)言人簽名的合作研究證明(模板見附件)。未提交合作研究證明的申請將不予受理。
(6) 申請人須在附件中提交申請人和主要參與者的英文簡歷。
2. 依托單位應(yīng)當(dāng)按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2025年7月15日16:00時(shí)前通過信息系統(tǒng)逐項(xiàng)確認(rèn)提交本單位電子申請書及附件材料。
3. 其他注意事項(xiàng)。
為了解項(xiàng)目進(jìn)展情況,本專項(xiàng)每年將舉辦一次資助項(xiàng)目的年度學(xué)術(shù)交流會(huì),并不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì)。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加專項(xiàng)指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的相關(guān)學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。
(四) 咨詢方式。
國際科研資助部三處:
吳聰聰,李佳
聯(lián)系電話:010-62325143,62328487
郵箱:wucc@nsfc.gov.cn,lijia@nsfc.gov.cn
信息系統(tǒng)技術(shù)支持(信息中心):010-62317474
附件:
合作研究證明模板