2023年度國(guó)家自然科學(xué)基金“新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)關(guān)鍵物理與技術(shù)問(wèn)題研究”專項(xiàng)項(xiàng)目申請(qǐng)指南

      當(dāng)今粒子物理面臨一系列重大基本問(wèn)題的挑戰(zhàn)，如強(qiáng)相互作用本質(zhì)、強(qiáng)子結(jié)構(gòu)和質(zhì)量起源、物質(zhì)與反物質(zhì)的不對(duì)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(qiáng)國(guó)際合作，另一方面我國(guó)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(guó)科學(xué)家積累了豐富的成果，為了應(yīng)對(duì)這些新挑戰(zhàn)，亟需開(kāi)展新一代超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的預(yù)研。該加速器裝置的對(duì)撞能區(qū)位于量子色動(dòng)力學(xué)的微擾與非微擾的過(guò)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(qiáng)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(duì)稱性、尋找奇特物質(zhì)和超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理提供獨(dú)特的平臺(tái)。

　　新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的亮度相比當(dāng)前同類裝置最高水平提升約兩個(gè)量級(jí)，并具有更大范圍的對(duì)撞能量。這對(duì)加速器、探測(cè)器、讀出電子學(xué)、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(jì)和技術(shù)研發(fā)都提出了重大挑戰(zhàn)。為此，國(guó)家自然科學(xué)基金設(shè)立“新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)關(guān)鍵物理與技術(shù)問(wèn)題研究”專項(xiàng)項(xiàng)目，支持該領(lǐng)域研究。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　本專項(xiàng)針對(duì)新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)對(duì)加速器和探測(cè)譜儀提出的重大挑戰(zhàn)，開(kāi)展采用大交叉角和Crab-Waist方案的超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)物理設(shè)計(jì)研究、基于單片有源硅像素傳感器的先進(jìn)徑跡探測(cè)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(jī)器學(xué)習(xí)和異構(gòu)計(jì)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

　?。ㄒ唬┬乱淮?-7GeV能區(qū)超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)關(guān)鍵加速器物理問(wèn)題研究（申請(qǐng)代碼1選擇A2801）。

　　第三代正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)是采用大流強(qiáng)、小束流發(fā)射度和大交叉角對(duì)撞，在對(duì)撞點(diǎn)形成極小的Beta函數(shù)，并采用Crab-Waist校正。重點(diǎn)研究如下關(guān)鍵加速器物理問(wèn)題：對(duì)撞區(qū)的光學(xué)設(shè)計(jì)和非線性校正方法以獲得足夠大的動(dòng)力學(xué)孔徑；很短束流壽命情況下的束流注入方法；強(qiáng)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(duì)撞方案或物理設(shè)計(jì)方案。研究目標(biāo)是通過(guò)該研究，尋找合理并且技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)的對(duì)撞環(huán)物理設(shè)計(jì)方案，以保證在最優(yōu)能點(diǎn)（4GeV）的對(duì)撞亮度達(dá)到5×10³⁴cm^-2s^-1。

　　（二）新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)硅像素內(nèi)徑跡探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)研究（申請(qǐng)代碼1選擇A2804）。

　　開(kāi)展兼具高位置分辨、高時(shí)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(jì)技術(shù)和高精度、低物質(zhì)量的模塊集成技術(shù)研究；開(kāi)展高速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸和處理的讀出電子學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)研究。研制出好于20μm位置精度、好于30ns時(shí)間精度、兼具電荷測(cè)量能力的全尺寸MAPS硅像素芯片，并探索基于國(guó)產(chǎn)工藝的實(shí)現(xiàn)方式，在此基礎(chǔ)上完成MAPS模塊的研制和集成，實(shí)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(fù)電子對(duì)撞機(jī)高效事例觸發(fā)與高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)研究（申請(qǐng)代碼1選擇A2805）。

　　利用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列器件（FPGA）實(shí)現(xiàn)低延遲（百納秒級(jí)）的徑跡探測(cè)器粒子事例重建算法、量能器簇團(tuán)重建和粒子鑒別算法；利用FPGA開(kāi)展基于機(jī)器學(xué)習(xí)等新型算法的全局觸發(fā)技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景下精準(zhǔn)、高速的硬件觸發(fā)判選；開(kāi)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(shí)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(shí)間不超過(guò)1個(gè)時(shí)鐘周期；發(fā)展基于CPU+FPGA、CPU＋GPU等異構(gòu)計(jì)算處理器架構(gòu)的低能耗、高性價(jià)比的計(jì)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(kāi)發(fā)。

　　（四）新一代2-7GeV能區(qū)超高亮度正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)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(qǐng)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(shí)現(xiàn)較全模擬快2個(gè)數(shù)量級(jí)的加速；開(kāi)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(shí)現(xiàn)0.1-3.5GeV/c大動(dòng)量范圍帶電徑跡的高精度及高效率重建；基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法研發(fā)新型的粒子鑒別算法，深入挖掘各個(gè)子探測(cè)器的潛力；研制國(guó)際先進(jìn)的高性能數(shù)據(jù)處理軟件平臺(tái)，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(jì)算和異構(gòu)計(jì)算；利用高性能離線軟件系統(tǒng)開(kāi)展2-7GeV能區(qū)關(guān)鍵物理過(guò)程的模擬研究和可行性分析。

　　三、資助計(jì)劃

　　本專項(xiàng)項(xiàng)目資助期限為4年，申請(qǐng)書(shū)中研究期限應(yīng)填寫(xiě)“2024年1月1日－2027年12月31日”。計(jì)劃資助4項(xiàng)左右，平均資助強(qiáng)度不超過(guò)350萬(wàn)元/項(xiàng)。

　　四、申請(qǐng)要求

　?。ㄒ唬┥暾?qǐng)資格。

　　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(wú)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(qǐng)人進(jìn)行申請(qǐng)。

　?。ǘ┫揄?xiàng)申請(qǐng)規(guī)定。

　　1. 本專項(xiàng)項(xiàng)目計(jì)入高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）人員申請(qǐng)和承擔(dān)總數(shù)2項(xiàng)的范圍。

　　2. 申請(qǐng)人同年只能申請(qǐng)1項(xiàng)專項(xiàng)項(xiàng)目中的研究項(xiàng)目。

　　3. 其他限項(xiàng)申請(qǐng)要求按照《2023年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》“限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定”執(zhí)行。

　?。ㄈ┥暾?qǐng)注意事項(xiàng)。

　　1. 申請(qǐng)書(shū)報(bào)送日期為2023年10月25日－10月31日16時(shí)。

　　2. 本專項(xiàng)項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)采用在線方式撰寫(xiě)。對(duì)申請(qǐng)人具體要求如下：

　　(1) 申請(qǐng)人在填報(bào)申請(qǐng)書(shū)前，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀本申請(qǐng)須知、本項(xiàng)目指南和《2023年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》的相關(guān)內(nèi)容，不符合項(xiàng)目指南和相關(guān)要求的申請(qǐng)項(xiàng)目不予受理。

　　(2) 申請(qǐng)人應(yīng)根據(jù)本專項(xiàng)項(xiàng)目擬解決的具體科學(xué)問(wèn)題和項(xiàng)目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。

　　(3) 申請(qǐng)人登錄科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)http://grants.nsfc.gov.cn/（沒(méi)有系統(tǒng)賬號(hào)的申請(qǐng)人請(qǐng)向依托單位基金管理聯(lián)系人申請(qǐng)開(kāi)戶），按照撰寫(xiě)提綱及相關(guān)要求撰寫(xiě)申請(qǐng)書(shū)。

　　(4) 申請(qǐng)書(shū)中的資助類別選擇“專項(xiàng)項(xiàng)目”，亞類說(shuō)明選擇“研究項(xiàng)目”，附注說(shuō)明選擇“科學(xué)部綜合研究項(xiàng)目”，申請(qǐng)代碼1按要求填寫(xiě)。以上選擇不準(zhǔn)確或未選擇的項(xiàng)目申請(qǐng)將不予受理。

　　3. 申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照《國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目資金管理辦法》等相關(guān)規(guī)定和《國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資金預(yù)算表編制說(shuō)明》的具體要求，按照“目標(biāo)相關(guān)性、政策相符性、經(jīng)濟(jì)合理性”的基本原則，認(rèn)真編制《國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目預(yù)算表》。

　　4. 申請(qǐng)人完成申請(qǐng)書(shū)撰寫(xiě)后，在線提交電子申請(qǐng)書(shū)及附件材料。申請(qǐng)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(shuō)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(duì)本單位申請(qǐng)人所提交申請(qǐng)材料的真實(shí)性、完整性和合規(guī)性進(jìn)行審核；對(duì)申請(qǐng)人申報(bào)預(yù)算的目標(biāo)相關(guān)性、政策相符性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行審核。具體要求如下：

　　(1) 本專項(xiàng)項(xiàng)目采用無(wú)紙化申請(qǐng)方式，依托單位只需在線確認(rèn)并及時(shí)提交電子申請(qǐng)書(shū)及附件材料，無(wú)需報(bào)送紙質(zhì)申請(qǐng)書(shū)。項(xiàng)目獲批準(zhǔn)后，將申請(qǐng)書(shū)的紙質(zhì)簽字蓋章頁(yè)裝訂在《資助項(xiàng)目計(jì)劃書(shū)》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(qǐng)書(shū)保持一致。

　　(2) 依托單位完成電子申請(qǐng)書(shū)及附件材料的逐項(xiàng)確認(rèn)后，應(yīng)于申請(qǐng)材料提交截止時(shí)間前通過(guò)科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)上傳本單位科研誠(chéng)信承諾書(shū)的電子掃描件（請(qǐng)?jiān)谛畔⑾到y(tǒng)中下載模板，打印填寫(xiě)后由法定代表人簽字、依托單位加蓋公章；若當(dāng)年已上傳本單位科研誠(chéng)信承諾書(shū)的電子掃描件，則不用再重新提交），無(wú)需提供紙質(zhì)材料；須在項(xiàng)目申請(qǐng)截止時(shí)間后24小時(shí)內(nèi)在線提交項(xiàng)目申請(qǐng)清單。

　　6. 本專項(xiàng)項(xiàng)目咨詢方式：

　　國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)數(shù)學(xué)物理科學(xué)部物理科學(xué)二處

　　聯(lián)系人：李會(huì)紅

　　聯(lián)系電話：010-62325087

　　五、其他注意事項(xiàng)

　?。ㄒ唬閷?shí)現(xiàn)專項(xiàng)項(xiàng)目總體科學(xué)目標(biāo)，獲得資助的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中關(guān)注與本專項(xiàng)其他項(xiàng)目之間的相互支撐關(guān)系。

　?。ǘ榧訌?qiáng)項(xiàng)目之間的學(xué)術(shù)交流，本專項(xiàng)項(xiàng)目群將設(shè)專項(xiàng)項(xiàng)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(xué)術(shù)研討會(huì)。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須參加上述學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，并認(rèn)真開(kāi)展學(xué)術(shù)交流。

? ? ? 來(lái)源:國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)

單位介紹:

我單位主要從事國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)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(píng)價(jià)、區(qū)域科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、項(xiàng)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(bào)、田園綜合體規(guī)劃申報(bào)、研發(fā)平臺(tái)搭建、開(kāi)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(jìn)科學(xué)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(zhǎng)項(xiàng)目包括：中央預(yù)算內(nèi)投資補(bǔ)助資金、工信部高質(zhì)量發(fā)展專項(xiàng)、“專精特新”小巨人以及各省市高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)、技術(shù)改造、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)等重大投資補(bǔ)助項(xiàng)目。

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