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【高能所】环形正负电子对撞机《概念设计报告》正式发布

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发表于 2018-11-15 09:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
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来源   中科院高能所网站 http://www.ihep.cas.cn/xwdt/gnxw/2018/201811/t20181114_5171425.html


2018-11-14

11月14日,环形正负电子对撞机(Circular Electron Positron Collider, CEPC)研究工作组正式发布CEPC 的两卷《概念设计报告(Conceptual Design Report, CDR)》,分别是《概念设计报告——加速器卷》和《概念设计报告——探测器和物理卷》。在发布仪式上,中国科学院高能物理研究所所长、 CEPC 指导委员会主席王贻芳院士代表 CEPC 研究工作组正式公布CEPC《概念设计报告》。

2012年中国高能物理学家提出 CEPC 计划并随即启动该项目的预研后,仅用两年多时间就发布了CEPC 的《初步概念设计报告(preliminary Conceptual Desigan Report, preCDR)》,随后顺利通过国际评审并获得积极评价。之后,CEPC 的设计和预研究团队又经过三年努力,取得里程碑式进展——正式完成《概念设计报告》并得到国际权威专家的肯定。

CEPC《概念设计报告》包含“加速器卷”“探测器和物理卷” 两卷,分别阐述了加速器和探测器的可行性设计方案,以及该项目的科学意义。同时也详细地评估了 CEPC 相对于大型强子对撞机 LHC 在科学上的优势。该报告内容包含了上千位科学家在过去六年中的研究成果。

CEPC《概念设计报告》的完成受到了广泛的赞誉和支持。

“我为 CEPC《概念设计报告》中的重要成就送上真诚的祝贺。这是CEPC 这样一个用于基础研究的大型科学装置的重要发展里程碑”,国际未来加速器委员会和亚洲未来加速器委员会主席、墨尔本大学 Geoffrey Taylor 教授这样说,“毫无疑问,国际高能物理界非常希望参加 CEPC 的研发和将来的科学实验,这将会大大促进对物质最基本组成单元的进一步理解。”

2017年诺贝尔物理学奖获得者、加州理工大学教授Barry Barish(领导LIGO实验发现引力波)祝贺说: “加速器的发展历史是实现越来越高的能量,并在过去几十年中一直都是众多粒子物理重大发现所依赖的核心工具。而CEPC将延续这一伟大传统!我衷心祝贺CEPC 《概念设计报告》团队做了如此出色的工作。”

台湾大学教授、亚洲高能物理委员会主席侯唯恕代表亚洲高能物理委员会成员表达了祝贺:“我对 CEPC研究团队投入时间和努力完成《概念设计报告》喝彩。这项工作的严肃性在全世界引起了越来越多的关注, 并为下一步的《技术设计报告》 和工程设计以及未来建设计划时间表的可行性奠定了良好基础。愿你们的毅力和努力结出硕果, 能让未来亚洲真正拥有占世界主导地位的高能物理大型科学装置。”

王贻芳指出: “CEPC概念设计报告的发表是一项重大成就。CEPC是一个大型国际科学项目,相信国际高能物理界能够共同努力,实现CEPC的建设。”

CEPC机构委员会主席北京大学高原宁教授表示: “《概念设计报告》标志着我们完成了整个项目的加速器、探测器和土木工程的基本设计。下一步将重点关注CEPC关键技术和原型机的研发。希望今后能得到ZF的积极回应 。”

《概念设计报告第一卷——加速器卷》介绍了加速器整体设计, 包括直线加速器、阻尼环、增强器和对撞机。另外, 还介绍了低温系统、土木工程、辐射防护等一系列重要支撑设施,以及讨论了CEPC升级的可能选项。

《概念设计报告第二卷——探测器和物理卷》展示了CEPC的物理潜力, 介绍了探测器的设计概念及其关键技术选项,重点对CEPC的探测器和物理做了深入评估, 并讨论了未来探测器研发和物理研究的初步计划。

在 CEPC的建设之前,必须以《概念设计报告》为基础完成关键技术预研,项目团队计划于2018-2022年间建成一系列关键部件原型机,验证技术和大规模工业加工的可行性。CEPC预期于“十四五”开始建设,并于2030年前竣工。CEPC初步实验计划是在质心能量240GeV处运行7年来研究希格斯玻色子,随后2年在91GeV处运行用来研究 Z 玻色子和重味物理,另外计划一年时间在160GeV附近研究W玻色子物理。CEPC未来可能发展方向之一是升级为一个超级质子质子对撞机(Supper proton-proton Collider, SppC),质心能量将达到100TeV,可以在大范围内直接寻找新的物理现象和物理规律。

CEPC是全球高能物理研究计划的重要组成部分,它的建成能够支持世界各地科学家进行广泛、深入的高能物理研究。通过全世界物理学家将共同努力,探索科学和技术的前沿,必将使我们对物质、能量和宇宙的根本性质的理解达到前所未有的新水平。

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CEPC团队、国际顾问委员会部分委员和《CEPC概念设计报告》国际评审委员会成员合影

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新闻发布会现场


附:CEPC 背景介绍

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2012年7月4日,在欧洲核子研究中心(CERN)的加速器LHC上工作的超环面仪器(A Toroidal LHC ApparatuS, ATLAS)和紧凑缪子线圈(Compact Muon Solenoid, CMS)两个实验同时观测到了希格斯玻色子,其质量比预期要小,只有约125 GeV。这一发现对下一代正负电子对撞机的发展具有关键指导意义——我们可以建造能量较低(只需要240GeV就可以大量产生)、实验环境更为干净、性价比更高的正负电子对撞机大量产生希格斯粒子从而对其进行系统研究,进而发现新的物理现象和物理规律。中国高能物理学家于2012年提出高能环形正负电子对撞机(Circular Electron-Positron Collider, CEPC)计划,这一大型科学装置拟采用100千米周长的对撞机环形隧道,至少会有两台探测器同时进行科学实验。CEPC计划与国际稍早的国际线性对撞机(International Linear Collider, ILC), 紧凑型线性对撞机(Compact LInear Collider, CLIC),以及同时期的未来环形对撞机(Future Circular Collider, FCC) 项目处于竞争地位。

具体来讲,CEPC 由两大部分组成,分别是加速器和探测器。加速器主要负责产生正负电子并加速,最终精确聚焦对撞、制造极端环境,产生具有科学研究价值物理事件,其主要组成部分是一个小型直线加速器,把正负电子的能量从零提升到10 GeV;随后是一个和对撞储存环同样长度的增强器,把正负电子的能量继续提高到研究所需的值,比如120、80或者45GeV;能量达到研究所需后,就会送入两个储存环(也叫对撞机)进行对撞,对撞机会采用连续注入的术(Top-Up),可以持续保持最高效的实验条件;真实的对撞机还有大量其它辅助设备。探测器原则上可以有多台,相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜,由多种不同子探测器组成,用来记录带电和不带电的各种微观粒子;同时,该“照相显微镜”也会采用最新的软件技术,与最新的大数据、机器学习等发展紧密相关。

在为期十年的实验计划中, CEPC将生产超过100万个希格斯玻色子、一亿 W玻色子和近 1万亿 Z 玻色子。W和 Z 玻色子是弱相互作用力的媒介子。在 Z 玻色子的衰变中, 还将生产出数十亿的底层夸克、粲夸克和陶轻子,这对于已有30年历史的北京正负电子对撞机和北京谱仪的研究是一个跨越式的升级和的历史的自然延续。

对于中国的高能物理来讲,这是一个绝佳的历史机遇,一方面,该方案可以进一步理解希格斯粒子的性质、宇宙早期演化、反物质丢失、寻找暗物质、真空稳定性等一系列未解的关键科学问题和寻找新的物理规律。另一方面,中国有通过努力建成自己的希格斯工厂和国际领先的“创新合作平台”,成为该领域全世界的领跑者。













 楼主| 发表于 2018-11-15 10:05 | 显示全部楼层
32位在美物理学者联名:中国建造希格斯工厂的黄金机遇
2016-10-02 马宏等   中科院高能所

http://bbs.astron.ac.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=103669&extra=page%3D1



专访:诺奖得主史蒂芬·温伯格作为标准模型创始人之一谈对撞机
2016-11-02   温伯格、何红建  中科院高能所

http://bbs.astron.ac.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=103770&extra=page%3D2

对撞机的对话 系列


2016-09-04
2016-09-05
2016-09-07 王孟源
                                                                                                          2016-09-09 柏木钉

 楼主| 发表于 2018-11-15 10:21 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2018-11-15 10:41 | 显示全部楼层
一个耗资300多亿的“大圈”

按照概念设计,CEPC将是一个埋在地下100多米处的、周长100公里的“大圈”,至少会有两台探测器同时进行科学实验。

中国科学院高能物理研究所研究员阮曼奇介绍,CEPC以秦皇岛地质结构为参考,进行了概念设计研究,预期于“十四五”开始建设,并于2030年前竣工,预估大约将耗资300多亿人民币。

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环形正负电子对撞机探测器(中科院高能物理所供图)

这个“大圈”由两大部分组成,一部分是加速器,另一部分是探测器。

阮曼奇介绍,加速器主要负责产生正负电子并加速,最终精确聚焦对撞、制造极端环境,产生具有科学研究价值物理事件。

加速器的主要组成部分是一个小型直线加速器,和一个与对撞储存环同样长度的增强器,把正负电子的能量提高到研究所需的值。能量达到研究所需后,粒子就会送入两个储存环进行对撞。

探测器则相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜,由多种不同的子探测器组成,用来记录带电和不带电的各种微观粒子,同时,这个“照相显微镜”也会采用最新的软件技术,与最新的大数据、机器学习等发展紧密相关。

在设计CEPC大致模样的同时,研究团队还规划了前10年的实验内容。

最初的7年内,CEPC将在质心能量2400亿电子伏特(240GeV)处运行,以研究希格斯粒子。

随后2年,CEPC将在910亿电子伏特(91GeV)处运行,以研究 Z 玻色子和重味物理。

另外一年时间,CEPC计划在1600亿电子伏特(160GeV)附近研究 W 玻色子物理。

而在这10年后,CEPC 未来可能发展方向之一是升级为一个超级质子-质子对撞机(SppC),质心能量将达到100万亿电子伏特(100TeV),以便在大范围内直接寻找新的物理现象和物理规律。

阮曼奇介绍,在为期十年的实验计划中,CEPC将生产超过100万个希格斯粒子,此外还将生产一亿个W玻色子和近1万亿个Z玻色子。

“CEPC计划与国际稍早的国际线性对撞机(ILC)、紧凑型线性对撞机(CLIC),以及同时期的未来环形对撞机(FCC)项目处于竞争地位。”阮曼奇说。




 楼主| 发表于 2018-11-28 14:31 | 显示全部楼层
【中国科学报】《自然》发文关注我国“超级对撞机”新进展

来源   高能所CEPC网站
http://www.ihep.cas.cn/dkxzz/cepc/cmsm/201811/t20181127_5193419.html

发布时间:2018-11-27

11月23日,《自然》杂志发文关注我国“超级对撞机”——环形正负电子对撞机(CEPC)的最新进展,并就CEPC国际合作、经费情况、未来前景等问题专访了CEPC指导委员会主席、中国科学院高能物理研究所所长、中国科学院院士王贻芳。

11月14日,CEPC研究工作组在北京正式发布CEPC《概念设计报告》,分为《加速器卷》和《探测器和物理卷》。
《自然》称其为“勾勒出对撞机蓝图的里程碑式的报告”。

“目前,我们正在进行技术研发。”王贻芳在接受《自然》专访时说,“此前从来没有人建设过更大的对撞机,我们希望能够让经费最小化。而且CEPC的规格与以往的装置不同,我们必须证明这个方案是可行的。”

记者从中科院高能物理所了解到,CEPC预期于“十四五”开始建设,并于2030年前竣工,预估耗资约300亿人民币。CEPC团队希望能够通过国际合作,在世界范围内获得部分资助。

关于CEPC的国际合作和经费支撑,《自然》文章表示,两年前,CEPC国际咨询委员会曾认为该项目缺少国际参与。
此次专访中,王贻芳直言,目前CEPC的国际参与较之以往并没有发生显著变化,因为国际合作仍然受限于国际伙伴的资金承诺。

“国际伙伴对这个项目非常感兴趣,但是他们需要得到基金资助机构的认可。他们也在等着看中国ZF对CEPC的经费支持态度,而这一态度又取决于研发的成果。目前,欧洲核子中心(CERN)正在开展一项新的欧洲粒子物理战略,一个类似的项目也将于明年或2020年在美国开展,我们希望这些也被纳入到考虑因素中。”王贻芳说。

他表示,中国ZF非常支持科学发展,希望投资的每分钱都用得值,但有时高能物理领域会让人失望——因为该领域并不能产出立竿见影的成果。
对于CEPC的未来发展,《自然》文章表示,如果CEPC建成,这个周长100公里的装置,将使瑞士CERN的27公里长的大型强子对撞机(LHC)相形见绌。
对此,王贻芳回应:“现在说这是一项竞争还言之过早。我认为有不同的方案是不错的,通过仔细考查每个方案的优缺点,我们可以发现哪个方案更可行,科学共同体也会作出相应的判断。”

有观点认为,CEPC建成后,中国有望成为国际高能物理研究中心。
王贻芳回应,成为“中心”,将促进中国变得更加国际化、更加开放,同时为科学共同体提供更多资源。人们可能会感觉中国没有瑞士那么方便,但这个对撞机至少对中国来说是件好事。

“但是,我并不认为中国将成为世界唯一的高能物理中心。历史上,我们一直有多个高能物理中心,尽管如今这样的中心已经越来越少。如果你在一个领域没有竞争力,在某种意义上你将会死掉。”王贻芳说。

(原载于《中国科学报》 2018-11-26 第1版 要闻)




 楼主| 发表于 2019-1-18 13:18 | 显示全部楼层
欧洲核子研究中心公布下一代超级对撞机构想                                                                              

来源   高能所微信公众号

刘曲   中科院高能所  昨天


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图为2013年9月29日,参观者在大型强子对撞机的隧道里听向导讲解。(新华社/EPA欧新)

新华社日内瓦1月15日电(记者刘曲)欧洲核子研究中心15日公布了“未来环形对撞机”的概念设计报告,提出投巨资分两步建设下一代超级对撞机,计划在本世纪50年代完成建设。

在粒子物理研究中,科学家需要用加速器使微小的粒子获得极高的速度,然后让它们碰撞,观察相关结果。欧洲核子研究中心现在运营着位于瑞士与法国边境的大型强子对撞机,这是目前世界上最大的粒子加速器。根据新报告,“未来环形对撞机”将成为大型强子对撞机的继任者。

欧洲核子研究中心加速器和技术总监弗雷德里克·博尔德里说,“未来环形对撞机”的最终目标是提供一个100公里长的环形超导质子加速器,其能量可达100万亿电子伏特,比现有的大型强子对撞机高一个数量级。

根据这份报告,“未来环形对撞机”的建设将分两步进行。第一步是投入90亿欧元,完成100公里的隧道建设,并建设一个大型的正负电子对撞机,预计这一步工作可在2040年前后完成;第二步是再投入150亿欧元,完成超导质子加速器的建设,预计能在本世纪50年代后期投入使用。

该中心表示,“未来环形对撞机”构想如能实现,将以前所未有的能量让基本粒子碰撞,能用于精确研究希格斯粒子之间如何相互作用,还有助于探索暗物质、反物质等。



 楼主| 发表于 2019-2-16 14:04 | 显示全部楼层
大型环形对撞机:中国CEPC“对撞”欧洲FCC

科学网
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/2/422948.shtm
作者:李大庆 陆成宽 来源:科技日报 发布时间:2019/2/15

2月14日18时,王贻芳院士登上了飞往美国华盛顿的航班。他是要参加美国科学促进会年会,并在大型科学研究设施的全球合作分会上,介绍中国科学家的观点。全球化不仅在经济领域,在科学研究上也很重要,特别是在大型科学研究设施上。

作为中科院高能物理所所长,王贻芳是大型环形正负电子对撞机(CEPC)的主要提出者和推动者。当国内还在质疑这样的大型环形对撞机在科学上是否必要、300亿元的预算是否太高、工程的技术方案是否可行时,欧洲核子研究中心(以下简称欧核)在春节前夕公布了他们的未来环形对撞机(FCC)的《概念设计报告》,计划投巨资分两步建设下一代的超级对撞机。

2012年,中国高能物理学家提出了CEPC计划。然而,计划甫一提出,就在科学界掀起轩然大波。支持者主张超级对撞机是中国高能物理学的一个重大历史机遇,一个能够领跑世界的机会;反对者认为建超级对撞机耗资巨大,性价比不高,在国家科研经费投入总体相对稳定的情况下,这样的工程将会挤占其它研究的份额。

去年11月14日,有上千名世界各国科学家参与的、用时6年的中国CEPC《概念设计报告》完成。

对比中欧方案,可以发现,欧核的FCC与中国的CEPC大同小异:都是周长100公里,都走先电子对撞后质子加速的技术路线。当然,两者的造价不一样,中国的全部费用约为欧核费用的一半左右。中国CEPC的一期工程计划2030年完成,二期工程计划2040年完成;而欧核的FCC一期工程计划在2040年前后完成,二期计划能在2050年代后期投入使用。前后相差基本都是10年。

王贻芳在接受科技日报记者独家专访时说,在工作模式上,欧核的FCC是从低能到高能逐渐增加,而中国的CEPC则可以做到高能低能随时切换。“我觉得CEPC的工作模式更好一些,可以根据不同的科学目标,灵活选择不同的工作模式。而FCC的工作模式却是固定的。”

王贻芳认为,到目前为止,我们还没有与其他国家和地区在最热门和关键的大科学装置上开展过直接竞争,我们更多地是在做填补空白和拾遗补缺的工作。“建设超级对撞机,对中国高能物理来说是一次重大机遇。我们有10年的窗口期,有非常大的把握取得成功,可能改变世界高能物理研究的格局。如果错过这个机遇,我们就只能继续做拾遗补缺的工作了。”

此次公布的欧核方案进一步验证了中国方案的可行性。中国的CEPC计划在国际上首先提出了先电子对撞再过渡到质子对撞这一大型环形对撞机的方案。但这一路径当时并没有得到全球科学家,特别是欧核的认同。“2012年之前,高能物理学家都认为高能加速器未来的发展趋势是直线对撞机,我们提出建设环形对撞机以后,在欧核内部引发了激烈辩论,最后他们才决定把环形对撞机作为发展超级对撞机的参考。”王贻芳说,欧核最初选择的路径是质子对撞机,而不是作为第一步的电子对撞机。

经过5年多的研究,大家逐渐认识到,先电子后质子,无论从科学上还是从技术上,都是最可行的方案。欧核的FCC方案最终也选择了此路线。这从科学和技术两方面证明了中国CEPC设计方案的正确性。

规模大,投资高,但科学前景光明。建还是不建,这是分别摆在中国和欧盟面前的一道选择题。(科技日报北京2月14日电)




 楼主| 发表于 2019-3-13 22:10 | 显示全部楼层
全国人大代表王贻芳的五天


来源  科学网
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/3/423885.shtm

作者:倪思洁  发布时间:2019/3/12


3月7日。

向来按时出席会议的全国人大代表王贻芳,不得已地请了三天事假。

在日本,国际未来加速器委员会、国际大型对撞机资助机构委员会和直线对撞机理事会年度会议,等着他和国际最顶尖的高能物理专家们一起出席。这次会议,王贻芳不能不去,因为它不仅关系到世界粒子物理的发展,更影响着中国高能物理领域的前景。

3月9日。

乘坐晚班航班,王贻芳赶回国内。

3月10日。

早晨9点,王贻芳准时出席代表团全体会议。下午,他又参与审议外商投资法草案。

3月11日。

全体代表休息。

中国科学院高能物理研究所。王贻芳一大早就出现在办公室,快速处理着两会期间堆积下来的所务。

前后五天,王贻芳像个陀螺一样连轴转,作为一名人大代表、科学家、研究所所长,他努力地做好自己该做的一切。“三个角色各自有不同的职责,而这些职责又相互关联,都很重要。”王贻芳告诉《中国科学报》记者。

作为一名人大代表,王贻芳今年递交了四份建议,分别关注国家重大科技基础设施建设管理、科研管理规划、科学与工程复合型人才培养,以及国际合作中的免税问题。这些建议来自他的日常工作。

平日里,作为一名科学家,王贻芳平时把工作的重心放在“环形正负电子对撞机(CEPC)”上:“CEPC是对国内未来科学发展非常重要的项目,对粒子物理本身的发展,对中国科学及相关技术的发展,对未来中国在国际科学界的地位,都会产生重大影响。这件事很重要,我要尽力推动促成。”

作为一名所长,王贻芳一直在尝试把高能所打造成国际化、现代化的研究所:“大家推举我主持研究所的工作,我就要把科研环境、管理体系、科研项目管好,推动科学研究向前走。”

去年两会,王贻芳感觉自己学到了很多,了解了怎样才能更好地履行人大代表的职责。而科学家和所长的身份,为他履行人大代表的职责提供了坚实平台。

高能所牵头的江门中微子实验、散裂中子源等大科学装置的管理和运行,让他看到了国家重大科技基础设施建设管理、科学与工程复合型人才培养中的问题;研究所的管理工作,让他认识到应当加强科研规划更好地发挥科学家们的作用;CEPC等项目长期的国际合作与交流,让他关注到应当通过免税的方式促进国际合作。

为了更清晰地呈现问题、提出建议,王贻芳对每份建议改了又改。“人大代表们代表着人民的利益和意志,必须要为国家的发展和未来提出有用的建议。”王贻芳说。(完)



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