2023年度國家自然科學基金“新一代2-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機關鍵物理與技術問題研究”專項項目申請指南
2023年度國家自然科學基金“新一代2-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機關鍵物理與技術問題研究”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，如強相互作用本質、強子結構和質量起源、物質與反物質的不對稱性，以及暗物質和暗能量等。面臨這一系列重大挑戰，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域的大型科研設置。在粒子物理陶粲領域我國科學家積累了豐富的成果，為了應對這些新挑戰，亟需開展新一代超高亮度正負電子對撞機的預研。該加速器裝置的對撞能區位于量子色動力學的微擾與非微擾的過渡區域，能夠產生大量不同類型的粒子和共振結構，將為深入研究強相互作用非微擾性質和核子內部結構、探索新的電荷宇稱不對稱性、尋找奇特物質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、事例觸發和數據傳輸與獲取，以及離線數據處理等的物理設計和技術研發都提出了重大挑戰。為此，國家自然科學基金設立“新一代2-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機關鍵物理與技術問題研究”專項項目，支持該領域研究。
一、科學目標
本專項針對新一代2-7GeV能區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，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計研究、基于單片有源硅像素傳感器的先進徑跡探測技術研究、高效事例觸發與高速數據傳輸技術研究、采用機器學習和異構計算的高性能離線數據處理技術與算法研究。
二、研究方向
?。ㄒ唬┬乱淮?-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機關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計特點是采用大流強、小束流發射度和大交叉角對撞，在對撞點形成極小的Beta函數，并采用Crab-Waist校正。重點研究如下關鍵加速器物理問題：對撞區的光學設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定性和集體效應；探索可以提高亮度的、具有創新性的對撞方案或物理設計方案。研究目標是通過該研究，尋找合理并且技術上可以實現的對撞環物理設計方案，以保證在最優能點（4GeV）的對撞亮度達到5×1034cm-2s-1。
（二）新一代2-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機硅像素內徑跡探測器關鍵技術研究（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）芯片設計技術和高精度、低物質量的模塊集成技術研究；開展高速穩定數據傳輸和處理的讀出電子學系統設計技術研究。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，并探索基于國產工藝的實現方式，在此基礎上完成MAPS模塊的研制和集成，實現低于0.3%X0的單層平均物質量。
?。ㄈ┬乱淮?-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機高效事例觸發與高速數據傳輸技術研究（申請代碼1選擇A2805）。
利用現場可編程邏輯門陣列器件（FPGA）實現低延遲（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技術研究，實現復雜場景下精準、高速的硬件觸發判選；開展觸發與數據獲取相融合的新型硬件觸發系統架構研究，實現系統觸發率大于1MHz，系統總延遲低于2.5μs，觸發死時間不超過1個時鐘周期；發展基于CPU+FPGA、CPU＋GPU等異構計算處理器架構的低能耗、高性價比的計算加速技術；發展適用于輻照環境的專用高速串行數據傳輸技術，完成高速數據傳輸鏈路所需的關鍵芯片開發。
（四）新一代2-7GeV能區超高亮度正負電子對撞機高性能離線數據處理技術與軟件以及物理模擬研究（申請代碼1選擇A2806）。
發展電磁量能器全模擬與快速模擬混合技術，實現較全模擬快2個數量級的加速；開發具有高噪聲排除能力及高堆積區分能力的徑跡重建算法，實現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據處理軟件平臺，支持在多核CPU、GPU以及眾核處理器等不同硬件架構內的并行計算和異構計算；利用高性能離線軟件系統開展2-7GeV能區關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
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1. 具有承擔基礎研究課題的經歷；
2. 具有高級專業技術職務（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。
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1. 本專項項目計入高級專業技術職務（職稱）人員申請和承擔總數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》“限項申請規定”執行。
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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》的相關內容，不符合項目指南和相關要求的申請項目不予受理。
(2) 申請人應根據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、研究內容、關鍵科學問題、技術路線和相應的研究經費等。
(3) 申請人登錄科學基金網絡信息系統http://grants.nsfc.gov.cn/（沒有系統賬號的申請人請向依托單位基金管理聯系人申請開戶），按照撰寫提綱及相關要求撰寫申請書。
(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》等相關規定和《國家自然科學基金項目資金預算表編制說明》的具體要求，按照“目標相關性、政策相符性、經濟合理性”的基本原則，認真編制《國家自然科學基金項目預算表》。
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（有關證明材料、審批文件和其他特別說明要求提交的紙質材料原件），全部以電子掃描件上傳。
5. 依托單位應對本單位申請人所提交申請材料的真實性、完整性和合規性進行審核；對申請人申報預算的目標相關性、政策相符性和經濟合理性進行審核。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，無需報送紙質申請書。項目獲批準后，將申請書的紙質簽字蓋章頁裝訂在《資助項目計劃書》最后，與之一并提交。簽字蓋章的信息應與信息系統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，應于申請材料提交截止時間前通過科學基金網絡信息系統上傳本單位科研誠信承諾書的電子掃描件（請在信息系統中下載模板，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），無需提供紙質材料；須在項目申請截止時間后24小時內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學物理科學部物理科學二處
聯系人：李會紅
聯系電話：010-62325087
五、其他注意事項
（一）為實現專項項目總體科學目標，獲得資助的項目負責人應當在項目執行過程中關注與本專項其他項目之間的相互支撐關系。
（二）為加強項目之間的學術交流，本專項項目群將設專項項目總體指導組和管理協調組，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人必須參加上述學術交流活動，并認真開展學術交流。
? ? ? 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(工信部、發改委、科技部、農業農村部等)、組織科技成果評價、區域科技發展戰略規劃、項目戰略研討、專家考察調研、特色小鎮產業規劃申報、田園綜合體規劃申報、研發平臺搭建、開展科技政策培訓、企業內訓等相關業務，以促進科學技術成果的商品化和產業化。充分利用自身在高新技術領域的背景、渠道、資源及專業能力，為地方政府和科技企業提供專業化服務。
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