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高能核物理的大型国际合作与中国的机遇(050701)
时间 : 2005-07-01     

东方科技论坛第59次学术研讨会于2005年6月28~29日在上海沪杏科技图书馆举行。本次论坛由中科院上海应用物理研究所承办,论坛主题为"高能核物理的大型国际合作与中国的机遇"。中科院上海应用物理研究所马余刚研究员和美国加州大学洛山矶分校黄焕中教授共同主持了会议。

 

一、会议背景

高能核物理是物质科学研究的重要前沿,是人们探索自然奥秘的重要领域。由于它是一门实验科学,不仅需要建设大量资金投入的加速器和探测装置,同时也需要大量的科学家的共同参与以及智慧的汇集,因此它常常需要大范围的国际合作。近年来,我国科学家积极走出国门,许多国内的科研院所已经加入了大型国际合作项目,如美国能源部布鲁克海文(BROOKHAVEN)国家实验室的相对论重离子对撞机上(RHIC)的STAR和PEHNIX合作组,欧洲的LHC合作组,还有德国、美国的其他大型高能物理合作组。这些中国合作组在加入大型合作组的短短几年内,充分利用共享的实验资源,做出了许多实质性的贡献,包括硬件设备的贡献,并共享物理成果。我们中国的核物理学家应抓住机遇,通过国际合作,做出一些以我们中国人为主的突破性工作。这是举办本次论坛的一个主要目的。

 

二、会议简况

东方科技论坛理事会副理事长、国家自然科学基金委副主任、上海市科协主席沈文庆院士参加了会议并讲话。沈文庆院士指出:高能核物理是物质科学的重大前沿,也是中国应该发展的一个学科。国家已经从不同的层面进行了资助,包括国家自然科学基金委的重大行动计划、基金委的重点项目、主任基金等。由于高能核物理是一门大科学,采用国际合作是一种有效的途径。中国的核物理学家已经在国际合作方面积累了很多的经验,并作出了许多实质性的贡献。例如与美国的RHIC-STAR合作,在短短的几年中,就在探测器的硬件制作上和物理结果上都做出了令国际同行佩服的结果。这个成功的例子主要归功于中国STAR合作组内部的团结合作,能集中大家的智慧,刻苦攻关一二件重要项目。同时,还有一大批热心帮助中国高能核物理发展的优秀的海外中青年专家的大力帮助和支持。目前STAR合作已经跨出了成功的一步,应进一步有组织地进行后续的合作,并希望能取得更重要的原创性的成果。本次研讨会还邀请了中国原子能院的张焕乔院士参加。会议代表中有九位优秀华人专家分别来自美国的著名大学,他们是美国加州大学洛山矶分校的黄焕中博士、美国马里兰大学的季向东博士、美国能源部劳伦斯-伯克里国家实验室的王新年博士和许怒博士、美国杜克(DUKE)大学物理系的高海燕博士、美国德克萨斯农工(TEXAS A&M)大学的柯治明博士、美国密锡根州立大学的TSANG博士、美国能源部布鲁克海文国家实验室的唐爱红博士、美国杜克大学/MIT的徐望博士,其中前五人获得了国家自然科学基金委的国家杰出青年的海外合作基金(以下简称为海外杰出青年基金)。此外,还有约40位国内专家与会,他们分别来自中国高等科学技术中心、中国科学技术大学、北京大学物理学院、清华大学、华中师范大学粒子物理研究所、复旦大学、上海交通大学、华东师范大学、上海大学、中科院高能物理研究所、中科院近代物理研究所、中科院上海应用物理研究所等单位。

本次研讨会围绕主题就以下专题进行了报告并展开了广泛而热烈地讨论:1、国际高能核物理的研究的现状和将来的发展趋势;2、中国参与高能物理大型国际合作的现状和未来的发展战略;3、国内高能物理方面的一些装置和基地建设的现状和发展方向;4、讨论在上海举办第19届国际超相对论核-核碰撞会议(2006夸克物质会议)的有关事宜。

 

三、会议内容

中科院上海应用物理研究所所长、国家大科学工程上海光源项目总经理徐洪杰研究员作了题为"上海光源的现状和进展"的报告。他介绍了上海光源工程项目的建设和拟研究的科学目标情况。上海光源工程项目于2004年12月破土动工,目前各方面工作正在紧锣密鼓地推进之中,现已完成建筑主体设计方案、储存环设计方案评审以及首批光束线站设计,并已开始辅助建筑施工与主建筑地基施工。首批光束线站设计方案在过去所进行的用户和专家多次研讨和评审的基础上,进行了优化和调整,并充分考虑了近年来同步辐射技术在国际上的发展趋势以及国内用户的发展态势,调整后的首批七个光束线站中大部分采用了先进的插入件技术和光束线技术,使上海光源首批光束线站的总体水平位居国际同类装置的先进水平行列。正在上海建造中的先进的第三代同步辐射装置-上海光源是高亮度的第三代同步辐射光源,将大大推动了同步辐射方法在众多前沿领域研究中得到应用,将为带动我国新的一轮的应用科学的发展提供技术平台。徐洪杰研究员指出:核物理的研究能在上海光源上找到自己的位置。他以日本的SPRING-8同步辐射光源为例,说明了利用在同步辐射装置上建立的伽马光源,核物理学家们已作出了寻找五夸克态新粒子的国际一流的核物理成果,这是一个成功的例子。中科院上海应用物理研究所将积极支持在上海光源上建立一条先进的低能伽马光束线,为科研提供技术支持。

中科院上海应用物理研究所蔡翔舟副研究员作了关于"上海激光-电子-伽马光源预研"的报告。上海光源上的上海激光电子伽玛源(Shanghai Laser Electron Gamma Sources,SLEGS)的预制研究,其目标是建设"上海激光电子伽马源"(SLEGS),利用上海光源(SSRF)的3.5GeV电子束,用远红外激光与电子束进行Compton反散射,得到1-25MeV准单色极化 束,开展低能极化核物理、核天体物理和强 源的应用研究。该项工作争取在国内形成一个高强度低能极化 束线研究的新领域,同时也为将来在上海光源(SSRF)大科学装置上建立高能亚GeV量级 束线站作科学准备。它的建成将扩展上海同步辐射装置的应用领域,把核技术和核分析手段引入同步辐射装置的应用中。同时,为国内开创光核物理研究新领域,提供一个极为难得的实验平台,也为研究激光与电子相互作用机制作技术储备。由于该能区在这个方面的研究目前国际上还很少,所以开展这个领域的研究将有助于我们迅速赶上国际水平。

美国马里兰大学的海外杰出青年基金获得者季向东教授作了题为"高能核物理的理论问题"的报告。他提出了当前在高能核物理领域中所面临的几个挑战性的问题:1、如何计算和测量高温高密物质的性质;2、如何理解高能单举过程的标度行为;3、在原子核和核子中小动量分数的部分子的分布;4、在多标度的高能反应截面的大双对数的重求和。报告中提到的每一个物理问题意义深刻,他希望中国科学家在高能核物理的大型国际合作与中国的机遇中寻找机会,为发展祖国的高能核物理事业做出贡献。

美国杜克大学的海外杰出青年基金获得者高海燕博士作了题为"来自于美国杰斐逊国家实验室的12GeV的CEBAF升级而给中国物理发展带来的机会"和"杜克大学的高强度伽马射线源"两个报告。她建议我们可以利用中美合作开展在伽马射线源和电子束物理等方面的研究,利用她所领导的实验室中先进的极化物理实验技术,研究在此能区的一些重要的物理,如核子的结构和禁闭的本质等。她表示愿意为我国同行提供在她所领导的实验室学习极化靶的技术和其他合作的机会,为将来在中国开展该能区的核物理做准备。另外她还介绍了与意大利INFN的高能核物理的合作(DAFNE2),希望中国科学家能积极参与。

美国杜克大学和麻省理工大学的徐望博士介绍了在美国杰斐逊国家实验室寻找奇异五夸克态θ++,θ*++和θ+的最新进展情况。最近国际上很多实验室致力于寻找新的五夸克态粒子θ+,引起了世界对于五夸克态的关注,但同时也带来了很多有待解决的问题。他们提出了一个实验建议,在美国杰斐逊国家实验室Hall C上利用没有标注的轫致辐射光子束流撞击氢和氘靶,并通过研究photon+p→Θ++Θ*++,Θ*++K-,and photon+n→Θ+K-的反应寻找五夸克态的情况。在这个研究中,高动量和小路径K+和K-,大的Θ+Θ++,Θ*++,Θ*++产额可以通过SOS谱仪和HKS谱仪获得,所以得到了比其他实验高的信噪比,将明确给出五夸克态Θ+的质量和宽度,证明Θ++存在与否。但是由于束流时间和技术上的问题,有关这个实验的建议预案没有被通过,不过在Hall A上一个类似的实验预案已经得到批准。

北京大学的国家杰出青年基金获得者马伯强教授作了题为"高能过程中的Λ重子产生"的报告。对Λ重子中的夸克的自旋和味的结构进行了回顾,不同核子结构的模型给出了很不相同的关于Λ重子的自旋和味的预言。通过研究结构函数和碎裂函数的关系,我们可以通过研究在不同高能过程中的Λ重子的产额处理不同的关于强子的自旋和味的理论。他指出:来自深度非弹的反Λ重子的产额是一个研究核子里的海夸克的理想工具(海夸克是为解释核EMC效应的各种模型所预言的一种粒子)。由于Λ重子物理是一个很值得发展的前沿课题,因此,他建议应对Λ重子物理研究引起关注。

上海大学的许晓明教授作了题为"三胶子以及三夸克弹性散射与早期热平衡化"的报告。他指出三胶子的弹性散射可能对于RHIC能量的金-金碰撞所产生的致密的胶子物质的热化有着重要的意义。他使用微扰QCD和输运方法进行了计算,发现热化时间在0.45fm/c。而用微扰QCD对三夸克的弹性散射进行计算,发现热化所需要的时间是1.8fm/c。这说明了单纯的夸克物质不可能快速地达到热化。

美国加州大学洛杉机分校的海外杰出青年基金获得者黄焕中教授作了关于"RHIC对撞机的现状和未来"的报告。相对论重离子碰撞物理是20世纪70年代以来形成的一个新的研究领域,其内容是研究在极端条件下的核物质形态,即研究由相对论核-核碰撞所产生的极端高温、高能量密度下核物质的性质,寻找和探测新的核物质相。这种研究对人们了解物质更深层次的性质,对于粒子物理、核物理和有关宇宙形成及演化的研究都有非常重要的意义。黄焕中教授评论了最近的关于揭示了产生在RHIC的核-核碰撞中形成的致密物质的性质的实验结果。报告还提到了RHIC的主要探测器的升级和RHIC II升级的计划,并指出了RHIC的科研计划和对于重离子物理所面临的机遇和挑战,以及未来对于RHIC的中方科学家有着很好的科研机遇,并建议中国应积极参与大型国际合作。

中科院上海应用物理研究所的国家杰出青年基金获得者马余刚研究员作了题为"中国与RHIC-STAR的国际合作"的报告。在RHIC上的四个实验组中,STAR探测器具有最大的接收度,能测量在重离子对撞中产生的大部分粒子,并能同时测量单个事例的许多物理量。RHIC的运行使STAR组可以广泛开展相对论金-金核对撞的实验研究,以探索夸克-胶子等离子体(QGP)存在的信号和在高能量密度下强作用物质的行为,研究可能的QGP相变及在相应能量下碰撞过程的时间-空间演化的信号。从而获得在夸克和胶子层次上强子相互作用的微观结构的基本认识。他在报告中介绍了中国RHIC-STAR合作组的形成过程,参与STAR合作的情况。通过目前的合作,中国组已经在STAR的飞行时间谱仪的升级项目作出很好的硬件的贡献,并在此基础上取得的很好的物理成果,培养了一些优先的年轻人才。最后他对将要做的一些物理工作进行了展望。

中国科学技术大学的陈宏芳教授作了题为"RHIC-STAR飞行时间谱仪的进展"的报告。她介绍了RHIC-STAR升级计划中飞行时间谱仪的项目(中美合作项目)的物理目标、具体设计与实施方案。该方案的时间测量采用多气隙电阻板室(MRPC),探测器具有时间分辨好,探测效率高,价格经济及适合重离子对撞终态粒子高多重数的要求。报告具体给出MRPC模块的束流测试及1/120的飞行时间prototype(ToF tray)在STAR的Run3,4和Run5的运行结果以及MRPC批量制作的准备工作情况。最后,陈教授希望STAR-中国组应团结一致,齐心协力,密切配合,建立国内基地,得到华籍物理学家的大力支持。同时应继续进一步加强中美之间的合作,使进中国的核物理事业得到更大的、实质性的发展。

中国清华大学工程物理系的李元景教授作了题为"中韩合作研究项目--WIMP暗物质实验探测"的报告。宇宙物质构成中,90%以上是暗物质,拥有如此巨大的质量,暗物质几乎主宰了宇宙的运动和演化过程。但是到现在为止,人类还仅仅只是知道暗物质存在而已,对于暗物质的构成、性质、分布、运动状态等等却无从得知。正因为如此,暗物质探测研究已经成为当前粒子物理、天体物理以及宇宙学等领域的重要前沿课题。我国也对暗物质探测研究工作极为重视,国家自然科学基金委员会已经将暗物质暗能量等研究领域列为重点资助范围。目前,清华大学正与韩国暗物质研究中心合作,寻找研究暗物质WIMP粒子。在韩国的地下700米的实验室建立了以高纯锗探测器为主的探测系统。目的是寻找质量在10GeV以下WIMP粒子,希望很快达到世界水平的研究成果。目前是实验的第一步,利用探测器原型进行实验,取得进展后继续扩大规模。经过对探测器的性能的研究,其阈值可以达到200eV,目前已经开始试验性的数据获取。本实验是第一个由我国主导的暗物质探测的实验项目,也是国际上目前正在运行的能量阈值最低的探测器,项目得到国际同行的肯定。他希望探测器运行一年左右时间,可以获得暗物质低质量区国际上最好的暗物质研究物理结果。同时,也希望通过这个项目的合作,尽快踏入这个领域的国际领先水平。

华中师范大学的蔡勖教授作了题为"CERN/LHC能区的重离子实验"的报告。报告介绍了在欧洲核子中心(CERN)的LHC对撞机的ALICE实验的准备情况和其物理目标,以及ALICE实验探测器的制造、安装、物理运行、离线工作和计算等过程。并提出了在LHC对撞机上重离子物理的机遇和挑战。对中国物理学界参加LHC-ALICE合作及可能进行的物理研究与参会代表进行了探讨。

华中师范大学粒子物理研究所周代翠教授作了题为"ALICE光子探测实验及中国组的研究进展"报告。ALICE物理是当代物理学的重要前沿,ALICE实验在能量上,实验设备上优于现存实验,对于探测QGP信号、从根本上检验格点QCD预言、研究高温高密物质性质,以及发现超高能区新物理现象有不可替代的作用。中国组参加建造的ALICE/PHOS是ALICE装置中最具特点的部分,可研究丰富的物理问题,PHOS电子学的研制科技含量高,为增强中国在ALICE中的地位,为2007年后开展物理研究的主动权,为培养高能核物理领域新一代科技人才都起到了非常的重要。报告还介绍了LHC对撞机中ALICE实验的光子谱仪PHOS;LHC-ALICE/PHOS在中国的研发情况和我国为欧洲核子中心(CERN)的LHC对撞机的ALICE实验设计的前端电子学的研制情况。从目前得到的实验数据来看,许多研究结果均已经达到了物理实验的要求。

中科院高能物理研究所的童国梁研究员作了题为"中国的LHC合作"的报告。报告介绍说:1993年10月美国参众两院联席会议表决停建SSC,1994年圣诞节前夕CERN理事会通过了建造LHC计划。这一行动强烈反映了欧洲科学家的自信,也给国际高能界带来了希望。欧洲人从SSC的失败中吸取了教训,他们扩大合作、精心设计、精心管理、精心施工,使LHC的投资总额压缩到18亿美元;他们把合作扩大到全世界,当然,也就把实验的负担分摊到了全世界,欧洲人重新站到了实验高能物理的前列。我国于1999年4月和11月,以国家自然科学基金委员会CERN科学家签订了参加CMS和ATLAS合作实验的谅解备忘录,宣布我国正式参加LHC实验计划。目前,参加LHC合作实验的各中国组承担的探测器建造任务都已接近尾声,参加的3个LHC合作实验(ATLAS、CMS和LHCb)的中国组承担的探测器建造任务有的部分已经完成,有的部分稍晚也将于今年年底或明年年初完成,总体进展顺利。目前,LHC上的合作实验正转向新阶段,软件发展、计算环境建设和物理分析准备已经走向前台,人力、经费和进度表已进行了计划。童国梁研究员认为:中国科学家对于LHC实验的数据分析已有一定的基础和良好的潜力,但需要得到适当的支持。另外,和探测器建造阶段一样,物理分析阶段的财经支持需要尽快得到解决,这些支持应该由NSFC、MOST、CAS和MOE联合实施。美国劳伦斯伯克利国家实验室的海外杰出青年获得者王新年教授作了题为"Discovery of Jet Quenching and Beyond"的报告。报告介绍了最近在美国BNL的RHIC加速器上的重离子碰撞实验情况。实验证实在高能重离子碰撞中,会出现喷注淬火现象,即在Au+Au中心碰撞中高横动量下产生强子产额的压低和单一喷注现象,但是这种现象在d+Au碰撞实验中却消失。通过将包含了部分子碎裂函数的微扰QCD部分子模型计算结果和核子的深度非弹性散射实验数据进行比较,得出在Au+Au中心碰撞中产生热物质的初始胶子密度引起的喷注淬火效应比冷的金核中高30%。在Au+Au中心碰撞中,喷注淬火被认为是夸克胶子等离子体产生的一种信号。报告还介绍了喷注淬火物理图像的发展过程,及其物理本质。他还深有体会的谈论了在他工作过程中与国内外物理科学家合作讨论的心得和启发。建议国内核物理应该具有更广泛地合作、讨论和交流的机会,并长期建立这样交流平台。

美国德克萨斯农工大学的柯治明教授作了题为"相对论重离子碰撞中的各向异性流"的报告。报告介绍了重离子碰撞中的非对称流的物理问题。强子横动量的非对称性和椭圆流的夸克组分标度是重离子碰撞中夸克胶子等离子体形成的信号之一。比较大的非对称流是与最初的致密的部分子物质的存在有关的,这种物质具有较大的部分子散射截面,并且粘致系数可以忽略。强子椭圆流夸克组分标度与基于夸克重组模型的强子系统相符合。报告还介绍了多相输运模型(AMPT)的物理基础和部分计算结果,并对非对称流的形成机制进行了讨论。最后介绍了在重离子碰撞中输运模型的发展过程和主要阶段,以及取得的一些成果。并强调了华人物理学家在其中的贡献。

复旦大学的苏汝铿教授作了题为"奇异强子物质的液气相变"的报告。他介绍了用于研究奇异强子物质中流体气体相变的理论模型FST(Furnstahl-Serot-Tang)模型。通过对相变平衡的吉布斯条件和系统的稳定性来研究相变的过程,由相变方程可以得到相变的边界。在8-12MeV的温度范围内,可以得到双节点表面的极限压强,临界温度点大约在13MeV。麦克斯韦结构也可以生动地描述相变的过程,并且检验了重子的熵和热容量是温度的函数。相变过程中,熵是连续的,但是热容量是非连续的,因此相变是二级相变。所以在奇异强子物质中存在强子气体相变。而且,还运用了最新的参数来检验这种相变,参数来至于由双超核 推算的Lambda-Lambda相互作用。运用加入了核子、重核子修正的FST模型,可以得到双节点表面,极限压力,熵,特殊的热容量和热量曲线。实验发现在存在弱Y-Y作用的奇异强子物质中强子气体相变较容易发生。

美国布鲁克海文国家实验室的唐爱红博士作了题为"RHIC中奇异子的寻找"的报告。报告介绍了在RHIC中首次在正向快度区对奇异子的探测。由于对坡密子的选择,在正向快度区会增加奇异子的产额。在200GeV/c Au+Au的中心碰撞中的6千万个非常前向快度区域的数据,采用的特殊SMDs(Shower Maximum Detector)探测器,以及热量计在探测器中的位置。由于具有很大的质量电荷比而具有很大刚度的奇异粒子会产生一个很不同于中子的能量剖面,这是在RHIC上第一次对奇异子寻找的尝试。

美国密锡根州立大学的TSANG教授作了题为"稀有同位素加速器的发展及其主要物理目标"的报告。报告介绍了稀有同位素加速器的发展和其中的物理。在宇宙中稳定核素的合成过程中,不稳定核素起了重要的作用,而研究这些不稳定核素是我们了解自然界多样性的一把有用的钥匙。一些核素由于具有寿命很短的特点,因此,在地球上无法找到这种天然的物质。这些核素的数量远超过他们稳定的计数部分,他们只能在实验室中产生并被研究。过去十年中,这种可提供的束线引起了科学家们极大的兴趣,并且得到了很多关于这种束线的性质。利用这种束线,可以产生很多新核素,并且扩充了现有的核素图。像这样的研究是依赖于稀有同位素加速器的建设和升级的。在2002年美国核科学咨询委员会准备的长期核科学计划中,建设这种加速器的计划具有很高的优先权。随着这种加速器的发展,加速产生高强度的束流和中等质量或重的核素的束流将成为可能。

上海交通大学的叶庆好教授作了题为"国际空间站上的阿尔法磁谱仪(AMS)实验"的报告。AMS是国际空间站上唯一的大型科学实验,也是首次美国、中国(台湾)、俄罗斯、芬兰、法国、德国、意大利、瑞士、西班牙、丹麦等国在空间领域的合作。阿尔法磁谱仪(AMS-02)是丁肇中教授领导的以探索空间反物质、暗物质和载人探空过程中辐射对人体的影响为主要目的的大型国际合作科学实验项目,是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪,是富于原创性的重大前沿基础研究项目。它的主要目标是精确测量高能宇宙线的能谱,寻找反物质以及暗物质,测定宇宙射线中各元素和同位素的含量,研究在飞往外星球过程中宇宙空间辐射对人体的影响,研究 射线物理以及捕捉新的奇异物理现象。包括美国、中国、俄国、意大利、瑞士、德国、芬兰等十五个国家和地区的五十六个研究机构的物理学家和工程师参加了这个计划。东南大学、上海交通大学、中山大学和山东大学根据各自的学科特长,先后参加了这项重大的多边国际合作科技研究项目,分别承担和参与AMS-02系统一些关键的技术研究和物理分析工作,包括:地面数据处理系统和反物质研究系统的研制、超导磁体低温地面支持设备系统的研制、硅微条径迹探测器的热控制系统研制、AMS热系统的研制等。叶教授认为中国参加AMS实验的意义在于:1、中国大学--AMS实验是由世界上知名大学组成的,包括:美国麻省理工学院、耶鲁大学;瑞士的苏黎世高工、日内瓦大学;意大利的罗马大学、佩鲁贾大学、比萨大学;俄罗斯的莫斯科大学;德国的亚琛大学等,中国的大学可以和他们进行长期的合作和竞争;2、中国航天--AMS实验是由美国宇航局(NASA)、俄罗斯宇航局(ROSCOMS)、欧洲宇航局(ESA)、意大利宇航局(ISA)、德国宇航局(DLR)参加和支持的,中国的航天专家可以进行长期高水平的技术交流和竞争。可以得到AMS实验所发展的先进的航天技术,例如:用于空间的快电子系统、空间超导磁铁等。

美国劳伦斯伯克利国家实验室的海外杰出青年获得者许怒教授作了题为"核物理的趋势"的报告。报告介绍了高能核物理发展的目标和现在科学家关注的问题;分析了RHIC,LHC,GSI300和CSR等现有的大型加速器的发展潜力和发展方向;讨论了这些加速器在发现新的物质态方面所作出的贡献和存在的问题;并展望了核物理和粒子物理的发展和前景。在夸克胶子等离子体方面,研究这种物质在部分子自由度下的性质;在中微子物理方面,建议发展中等规模的地下实验室来开展广泛的研究;在低能核物理方面,建议关注能源问题,开发利用核能源。他还提出应培养更多的核物理人才,国家实验室需要和综合性大学建立长期稳固的联系,进行人才交流和学术合作。

中科院上海应用物理研究所朱志远研究员借本届东方科技论坛召开,该领域许多专家与会之机,介绍了明年由中科院上海应用物理研究所和华中师范大学联合主办的第19届超相对论核-核碰撞国际会议(2006夸克物质会议,上海)的有关情况。大家认为这是一次非常重要的高能核物理的国际会议,也是该系列国际会议中第一次将在中国召开的大会。因此,一方面必须把组织工作做细做好,另一方面也要利用这个重要的国际会议的场合向国际核物理同行展示中国科学家在这个领域的科研成果。

 

四、会议目的及收益

在本论坛的研讨和交流中,国内外专家们不仅评论、分析了国际高能核物理的研究的现状和将来的发展趋势,而且介绍了中国核物理学家们目前参与的一些主要的高能核物理的国际合作项目,认清了在这个重要的科学前沿的研究中所处的位置,以及如何抓住目前这种开放式的国际大合作的机遇,充分发挥中国核物理学家的特色和优势,参与国际竞争,争取在这个重要的科学前沿的研究中留下中国科学家的痕迹,也期望在该领域取得一些实质性的突破。

研讨会上,大家认为上海同步辐射光源建成和应用,必将会多方面提升中国的高新技术的发展,并促进多学科的综合交叉。同时,认为有必要在上海光源上建设一条低能的激光-电子-伽马光束线,可以在中国开展与极化有关的核物理和核天体物理的实验,它的建成将扩展上海同步辐射装置的应用领域,把核物理的手段引入同步辐射装置的应用中。

会议讨论了现有大型国际合作包括中国与美国的相对论重离子对撞机RHIC的STAR和PHENIX合作组的合作、与欧洲核子中心的大型强子对撞机LHC的ALICE和ATLAS,CMS,LHCb等的合作,这些高能核物理的研究是当今物质科学的重大前沿,对寻找新的物质状态、新的粒子、新的物理,以及探索高能量密度的强作用物理和模拟宇宙早期的演化行为提供了一个实验室的研究平台。国内的许多单位的科学家已经有组织地参与了这些合作,并做出许多重要的贡献。尤其是与美国RHIC-STAR的成功合作,给国内的科学家参与国际合作留下了一个可以借鉴的成功例子。其中几点非常重要,一是有一帮活跃在国际舞台的华人科学家们的大力推动;二是国内的科学家小组的精诚团结、刻苦攻关;三是理论家们与实验的结合,这对提升合作组的物理起着重要的作用。专家们还介绍了一些进行中或潜在的有重要学术意义的国际合作,比如与美国的连续电子束装置(CEBAF)的合作、与国际空间站上的AMS-2的合作、与韩国的暗物质探测的合作等等。

会议也讨论了即将完成的国内的大科学工程--兰州储存环工程,它的建成将为研究强子物理、重子结构以及高密度物理提供了实验平台,其强子探测器的研制应是当务之急,将决定其将来的物理发展方向。就国内的中高能核物理基地建设,中国应以兰州CSR和将来的上海光源伽马线为基础,开展核物理的基础研究,同时需要有开放的国际合作环境,争取国际同行的合作。

核理论家们从全球核物理发展的高度,展望了高能核物理的发展趋势,并提出了许多有用的实验建议,探讨了一些值得继续发展的核物理的国内国际合作项目。与会的专家充分讨论了高能核物理的发展趋势,一致认为中国应该抓住高能核物理的开放式的国际大合作的机遇,在新的五年计划中要有选择性地参与并继续加强在一些重大科学平台的国际合作,进一步发挥和提升中国核物理学家的特色和优势,积极参与国际竞争,争取在一些重要的亚原子物理科学前沿的研究中作出更多的中国科学家的贡献,并期望取得重大突破。专家们也指出在国家有限资源的情况下,国际合作的模式应该多样化,寻找不同的途径来参与国际合作,但关键的是要有自己的物理,要有留下科学痕迹的贡献。成功的国际合作必将大大提升中国的大科学在国际中的地位,也会推动一些高新技术的发展,同时也能培养出更多的活跃在国际科研前沿的专家、学者。专家们也指出今后应定期或不定期地开展此类由国内科学家与海外优先华人科学家共同参与的,以研讨为主要目的的学术会议,及时交换国内外重要的科学信息,探讨可能的合作,这些对推动国际合作是十分有用和必要的。

 

五、专家共识和建议

经过两天的学术交流和讨论,与会专家就高能核物理的大型国际合作的现状及其给中国带来的机遇,以及对今后中国高能核物理的发展和加强在这领域的国际合作达成如下共识:

1、国际高能核物理研究的现状和将来的发展趋势,都是以大型的国际合作为主,如RHIC的STAR合作组成员有400多个,来自40多个研究所。中国目前不可能也没有必要建设类似RHIC和LHC的超大规模的高能核物理对撞装置,而是应该很好地抓住这个大型国际合作的机遇,充分利用那些已有的设备和装置,积极参与高能核物理的国际合作,从中做出中国自己的贡献。目前中国高能研究方面的人才非常少,甚至还不如印度等国家,所以对中国而言,这也是一个难得的全面组织队伍和培养人才的契机。

2、国内许多单位的科学家已经开始意识到,并有组织地参与了现有大型国际合作包括中国与美国的相对论重离子对撞机RHIC的STAR和PHENIX合作组的合作、与欧洲核子中心的大型强子对撞机LHC的ALICE和ATLAS,CMS,LHCb等合作,并做出许多重要的贡献。尤其是在那些活跃在国际舞台上的华人科学家们的大力推动下,与美国RHIC-STAR合作取得了很显著的成功,中国组的贡献在STAR内部和外部都是有目共睹的,这为国内的科学家参与国际合作提供了一个可以借鉴的成功例子。

3、国内今后要进一步有选择地加强同RHIC和LHC的合作,国内的科学家小组要精诚团结、刻苦攻关,理论家与实验家之间要紧密结合,特别要加强研究所和大学的协作,研究所为大学提供一些实验条件,大学为研究所输送一批高素质的科研人才,做到互动互利,形成一个开放的协作平台,联合起来共同解决一些突出的物理问题,提高国内小组的物理水平。

4、立足国内现有或拟建的一些装置,如兰州近物所的CSR、北京的BEPC、上海光源上拟建的激光电子伽马源,建立一些国内的高能核物理研究的基地,从这些基地上衍生出国际合作。专家们希望国家有关部门能从各方面给予这些基地有力的支持。同时,国内的同行也要在具体物理上对这些装置给予实质性的支持,帮助在这些装置上确立物理清晰有特色的主攻目标,同国际合作做到相辅相成。

5、在开展一些RHIC、LHC等大型装置上的国际合作的同时,开展一些小规模的、灵活性比较强的国际合作也是非常必要和有重要学术意义的。比如与美国的连续电子束装置(CEBAF)的合作、与国际空间站上的AMS-2的合作、与韩国的暗物质探测的合作等。

 

http://www.cae-shc.gov.cn/learning_detail.aspx?sortID=4&subID=13&ID=385