2023年度國家自然科學基金“新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機關(guān)鍵物理與技術(shù)問題研究”專項項目申請指南

 

2023年度國家自然科學基金“新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機關(guān)鍵物理與技術(shù)問題研究”專項項目申請指南

? ? ? 當今粒子物理面臨一系列重大基本問題的挑戰(zhàn)，如強相互作用本質(zhì)、強子結(jié)構(gòu)和質(zhì)量起源、物質(zhì)與反物質(zhì)的不對稱性，以及暗物質(zhì)和暗能量等。面臨這一系列重大挑戰(zhàn)，一方面需要加強國際合作，另一方面我國需要布局粒子物理領(lǐng)域的大型科研設(shè)置。在粒子物理陶粲領(lǐng)域我國科學家積累了豐富的成果，為了應(yīng)對這些新挑戰(zhàn)，亟需開展新一代超高亮度正負電子對撞機的預(yù)研。該加速器裝置的對撞能區(qū)位于量子色動力學的微擾與非微擾的過渡區(qū)域，能夠產(chǎn)生大量不同類型的粒子和共振結(jié)構(gòu)，將為深入研究強相互作用非微擾性質(zhì)和核子內(nèi)部結(jié)構(gòu)、探索新的電荷宇稱不對稱性、尋找奇特物質(zhì)和超出標準模型的新物理提供獨特的平臺。

　　新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機的亮度相比當前同類裝置最高水平提升約兩個量級，并具有更大范圍的對撞能量。這對加速器、探測器、讀出電子學、事例觸發(fā)和數(shù)據(jù)傳輸與獲取，以及離線數(shù)據(jù)處理等的物理設(shè)計和技術(shù)研發(fā)都提出了重大挑戰(zhàn)。為此，國家自然科學基金設(shè)立“新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機關(guān)鍵物理與技術(shù)問題研究”專項項目，支持該領(lǐng)域研究。

　　一、科學目標

　　本專項針對新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度的正負電子對撞機對加速器和探測譜儀提出的重大挑戰(zhàn)，開展采用大交叉角和Crab-Waist方案的超高亮度正負電子對撞機物理設(shè)計研究、基于單片有源硅像素傳感器的先進徑跡探測技術(shù)研究、高效事例觸發(fā)與高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究、采用機器學習和異構(gòu)計算的高性能離線數(shù)據(jù)處理技術(shù)與算法研究。

　　二、研究方向

　　（一）新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機關(guān)鍵加速器物理問題研究（申請代碼1選擇A2801）。

　　第三代正負電子對撞機設(shè)計特點是采用大流強、小束流發(fā)射度和大交叉角對撞，在對撞點形成極小的Beta函數(shù)，并采用Crab-Waist校正。重點研究如下關(guān)鍵加速器物理問題：對撞區(qū)的光學設(shè)計和非線性校正方法以獲得足夠大的動力學孔徑；很短束流壽命情況下的束流注入方法；強束-束相互作用下的束流穩(wěn)定性和集體效應(yīng)；探索可以提高亮度的、具有創(chuàng)新性的對撞方案或物理設(shè)計方案。研究目標是通過該研究，尋找合理并且技術(shù)上可以實現(xiàn)的對撞環(huán)物理設(shè)計方案，以保證在最優(yōu)能點（4GeV）的對撞亮度達到5×10³⁴cm^-2s^-1。

　　（二）新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機硅像素內(nèi)徑跡探測器關(guān)鍵技術(shù)研究（申請代碼1選擇A2804）。

　　開展兼具高位置分辨、高時間分辨和低功耗密度的單片有源型硅像素傳感器（MAPS）芯片設(shè)計技術(shù)和高精度、低物質(zhì)量的模塊集成技術(shù)研究；開展高速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸和處理的讀出電子學系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)研究。研制出好于20μm位置精度、好于30ns時間精度、兼具電荷測量能力的全尺寸MAPS硅像素芯片，并探索基于國產(chǎn)工藝的實現(xiàn)方式，在此基礎(chǔ)上完成MAPS模塊的研制和集成，實現(xiàn)低于0.3%X₀的單層平均物質(zhì)量。

　　（三）新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機高效事例觸發(fā)與高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究（申請代碼1選擇A2805）。

　　利用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列器件（FPGA）實現(xiàn)低延遲（百納秒級）的徑跡探測器粒子事例重建算法、量能器簇團重建和粒子鑒別算法；利用FPGA開展基于機器學習等新型算法的全局觸發(fā)技術(shù)研究，實現(xiàn)復(fù)雜場景下精準、高速的硬件觸發(fā)判選；開展觸發(fā)與數(shù)據(jù)獲取相融合的新型硬件觸發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)研究，實現(xiàn)系統(tǒng)觸發(fā)率大于1MHz，系統(tǒng)總延遲低于2.5μs，觸發(fā)死時間不超過1個時鐘周期；發(fā)展基于CPU+FPGA、CPU＋GPU等異構(gòu)計算處理器架構(gòu)的低能耗、高性價比的計算加速技術(shù)；發(fā)展適用于輻照環(huán)境的專用高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，完成高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路所需的關(guān)鍵芯片開發(fā)。

　　（四）新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負電子對撞機高性能離線數(shù)據(jù)處理技術(shù)與軟件以及物理模擬研究（申請代碼1選擇A2806）。

　　發(fā)展電磁量能器全模擬與快速模擬混合技術(shù)，實現(xiàn)較全模擬快2個數(shù)量級的加速；開發(fā)具有高噪聲排除能力及高堆積區(qū)分能力的徑跡重建算法，實現(xiàn)0.1-3.5GeV/c大動量范圍帶電徑跡的高精度及高效率重建；基于機器學習方法研發(fā)新型的粒子鑒別算法，深入挖掘各個子探測器的潛力；研制國際先進的高性能數(shù)據(jù)處理軟件平臺，支持在多核CPU、GPU以及眾核處理器等不同硬件架構(gòu)內(nèi)的并行計算和異構(gòu)計算；利用高性能離線軟件系統(tǒng)開展2-7GeV能區(qū)關(guān)鍵物理過程的模擬研究和可行性分析。

　　三、資助計劃

　　本專項項目資助期限為4年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2024年1月1日－2027年12月31日”。計劃資助4項左右，平均資助強度不超過350萬元/項。

　　四、申請要求

　　（一）申請資格。

　　1. 具有承擔基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

　　2. 具有高級專業(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行申請。

　　（二）限項申請規(guī)定。

　　1. 本專項項目計入高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）人員申請和承擔總數(shù)2項的范圍。

　　2. 申請人同年只能申請1項專項項目中的研究項目。

　　3. 其他限項申請要求按照《2023年度國家自然科學基金項目指南》“限項申請規(guī)定”執(zhí)行。

　　（三）申請注意事項。

　　1. 申請書報送日期為2023年10月25日－10月31日16時。

　　2. 本專項項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：

　　(1) 申請人在填報申請書前，應(yīng)當認真閱讀本申請須知、本項目指南和《2023年度國家自然科學基金項目指南》的相關(guān)內(nèi)容，不符合項目指南和相關(guān)要求的申請項目不予受理。

　　(2) 申請人應(yīng)根據(jù)本專項項目擬解決的具體科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內(nèi)容、關(guān)鍵科學問題、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。

　　(3) 申請人登錄科學基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)http://grants.nsfc.gov.cn/（沒有系統(tǒng)賬號的申請人請向依托單位基金管理聯(lián)系人申請開戶），按照撰寫提綱及相關(guān)要求撰寫申請書。

　　(4) 申請書中的資助類別選擇“專項項目”，亞類說明選擇“研究項目”，附注說明選擇“科學部綜合研究項目”，申請代碼1按要求填寫。以上選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理。

　　3. 申請人應(yīng)當嚴格按照《國家自然科學基金資助項目資金管理辦法》等相關(guān)規(guī)定和《國家自然科學基金項目資金預(yù)算表編制說明》的具體要求，按照“目標相關(guān)性、政策相符性、經(jīng)濟合理性”的基本原則，認真編制《國家自然科學基金項目預(yù)算表》。

　　4. 申請人完成申請書撰寫后，在線提交電子申請書及附件材料。申請材料中所需的附件材料（有關(guān)證明材料、審批文件和其他特別說明要求提交的紙質(zhì)材料原件），全部以電子掃描件上傳。

　　5. 依托單位應(yīng)對本單位申請人所提交申請材料的真實性、完整性和合規(guī)性進行審核；對申請人申報預(yù)算的目標相關(guān)性、政策相符性和經(jīng)濟合理性進行審核。具體要求如下：

　　(1) 本專項項目采用無紙化申請方式，依托單位只需在線確認并及時提交電子申請書及附件材料，無需報送紙質(zhì)申請書。項目獲批準后，將申請書的紙質(zhì)簽字蓋章頁裝訂在《資助項目計劃書》最后，與之一并提交。簽字蓋章的信息應(yīng)與信息系統(tǒng)中的電子申請書保持一致。

　　(2) 依托單位完成電子申請書及附件材料的逐項確認后，應(yīng)于申請材料提交截止時間前通過科學基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)上傳本單位科研誠信承諾書的電子掃描件（請在信息系統(tǒng)中下載模板，打印填寫后由法定代表人簽字、依托單位加蓋公章；若當年已上傳本單位科研誠信承諾書的電子掃描件，則不用再重新提交），無需提供紙質(zhì)材料；須在項目申請截止時間后24小時內(nèi)在線提交項目申請清單。

　　6. 本專項項目咨詢方式：

　　國家自然科學基金委員會數(shù)學物理科學部物理科學二處

　　聯(lián)系人：李會紅

　　聯(lián)系電話：010-62325087

　　五、其他注意事項

　　（一）為實現(xiàn)專項項目總體科學目標，獲得資助的項目負責人應(yīng)當在項目執(zhí)行過程中關(guān)注與本專項其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

　　（二）為加強項目之間的學術(shù)交流，本專項項目群將設(shè)專項項目總體指導(dǎo)組和管理協(xié)調(diào)組，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學術(shù)研討會。獲資助項目負責人必須參加上述學術(shù)交流活動，并認真開展學術(shù)交流。

? ? ? 來源:國家自然科學基金委員會

單位介紹:

我單位主要從事國家科技計劃項目申報咨詢指導(dǎo)(工信部、發(fā)改委、科技部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等)、組織科技成果評價、區(qū)域科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、項目戰(zhàn)略研討、專家考察調(diào)研、特色小鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃申報、田園綜合體規(guī)劃申報、研發(fā)平臺搭建、開展科技政策培訓(xùn)、企業(yè)內(nèi)訓(xùn)等相關(guān)業(yè)務(wù)，以促進科學技術(shù)成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化。充分利用自身在高新技術(shù)領(lǐng)域的背景、渠道、資源及專業(yè)能力，為地方政府和科技企業(yè)提供專業(yè)化服務(wù)。

擅長項目包括：中央預(yù)算內(nèi)投資補助資金、工信部高質(zhì)量發(fā)展專項、“專精特新”小巨人以及各省市高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項、技術(shù)改造、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)等重大投資補助項目。

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