? ? ? 2021年數(shù)理科學(xué)部共發(fā)布10個(gè)重大項(xiàng)目指南，擬資助5個(gè)重大項(xiàng)目，項(xiàng)目申請(qǐng)的直接費(fèi)用預(yù)算不得超過(guò)1500萬(wàn)元/項(xiàng)。

“超大型航天結(jié)構(gòu)空間組裝動(dòng)力學(xué)與控制”重大項(xiàng)目指南

　　尺寸達(dá)千米量級(jí)的超大型航天器是未來(lái)空間資源利用、宇宙奧秘探索、長(zhǎng)期在軌居住的重大戰(zhàn)略性航天裝備。超大型航天器結(jié)構(gòu)重量和尺寸巨大，無(wú)法通過(guò)單次火箭發(fā)射和入軌展開(kāi)方式構(gòu)建，需通過(guò)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)、多次發(fā)射和空間組裝的方式進(jìn)行建造;其次，超大型航天結(jié)構(gòu)組裝過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的超大尺度效應(yīng)和構(gòu)型變化效應(yīng)與空間環(huán)境效應(yīng)作用相耦合，將帶來(lái)極其復(fù)雜的耦合動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。這對(duì)超大型航天器的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)提出了兩方面的要求：一是結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，以最大程度減少發(fā)射次數(shù)，降低建設(shè)成本;二是結(jié)構(gòu)的可控性設(shè)計(jì)，以有效抑制組裝過(guò)程中組合體軌道與姿態(tài)漂移、控制結(jié)構(gòu)變形與振動(dòng)。

　　瞄準(zhǔn)超大型航天結(jié)構(gòu)在軌組裝建造的迫切需求，將航天動(dòng)力學(xué)的三大研究對(duì)象“軌道”、“姿態(tài)”和“結(jié)構(gòu)”進(jìn)一步融合，并與“控制”學(xué)科深度交叉，推動(dòng)航天器耦合動(dòng)力學(xué)與控制研究方向的發(fā)展，為超大型空間基礎(chǔ)設(shè)施的建造奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　瞄準(zhǔn)超大型航天結(jié)構(gòu)的減重設(shè)計(jì)和空間組裝需求，提出滿(mǎn)足在軌動(dòng)力學(xué)要求的組裝結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)新理論;建立空間組裝過(guò)程的“軌道-姿態(tài)-結(jié)構(gòu)”耦合動(dòng)力學(xué)新模型，揭示空間組裝過(guò)程的耦合動(dòng)力學(xué)演化新規(guī)律;提出空間組裝過(guò)程的“軌道-姿態(tài)-結(jié)構(gòu)”一體化穩(wěn)定控制新理論;探索解決超大型航天結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)“天地一致性”問(wèn)題的新方案。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)超大型航天結(jié)構(gòu)的輕量化和可控性設(shè)計(jì)。

　　提出新的超大型航天結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方案、發(fā)展?jié)M足超大型航天結(jié)構(gòu)在軌動(dòng)力學(xué)特性要求的新型組裝模塊、建立組裝模塊結(jié)構(gòu)的可控性設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)超大型航天結(jié)構(gòu)的大幅減重和結(jié)構(gòu)-控制一體化。

　　(二)超大型航天結(jié)構(gòu)空間組裝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)演化。

　　發(fā)展超大型航天結(jié)構(gòu)空間組裝的“軌道-姿態(tài)-結(jié)構(gòu)”耦合動(dòng)力學(xué)建模方法;針對(duì)組裝過(guò)程中的接觸碰撞、變形振動(dòng)、非保守力等問(wèn)題，提出既能保持系統(tǒng)物理特性，又高效穩(wěn)定的數(shù)值方法;揭示空間環(huán)境中超大型航天結(jié)構(gòu)組裝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)行為及演化規(guī)律。

　　(三)空間組裝過(guò)程軌道-姿態(tài)-結(jié)構(gòu)一體化穩(wěn)定控制。

　　提出多約束條件下超大型航天結(jié)構(gòu)“軌道-姿態(tài)-結(jié)構(gòu)”控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配置方法;結(jié)合軌道和姿態(tài)控制要求，以及組裝過(guò)程結(jié)構(gòu)拓?fù)渥兓?、變形和振?dòng)特性，發(fā)展空間組裝過(guò)程的“軌道-姿態(tài)-結(jié)構(gòu)”一體化穩(wěn)定控制方法。

　　(四)空間組裝過(guò)程動(dòng)力學(xué)與控制的地面模擬試驗(yàn)。

　　開(kāi)展新型組裝模塊的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)、組裝過(guò)程的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)與驗(yàn)證試驗(yàn)以及穩(wěn)定控制試驗(yàn);以地面試驗(yàn)中航天器動(dòng)力學(xué)響應(yīng)與其在軌響應(yīng)一致為目標(biāo)，提出面向超大型航天結(jié)構(gòu)的高可信、高精度地面動(dòng)力學(xué)模擬試驗(yàn)方法。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“超大型航天結(jié)構(gòu)空間組裝動(dòng)力學(xué)與控制”。

“材料長(zhǎng)效使役性能高通量表征的力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)方法”重大項(xiàng)目指南

　　材料與結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效使役性能分析預(yù)測(cè)是固體力學(xué)的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題，也是保障重大工程裝備服役安全的技術(shù)核心。但是，固體力學(xué)的傳統(tǒng)理論與方法難以揭示材料與結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效行為的演化機(jī)制，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其使役壽命。材料與結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效行為橫跨多個(gè)時(shí)空尺度，蘊(yùn)含海量數(shù)據(jù)，對(duì)其采集、分析與處理并凝練挖掘內(nèi)在的力學(xué)機(jī)理也提出了全新的要求和巨大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的蓬勃發(fā)展為解決材料與結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效使役性能預(yù)測(cè)提供了新的契機(jī)和思路。

　　發(fā)展基于機(jī)理牽引的材料與結(jié)構(gòu)長(zhǎng)效使役性能高通量表征的力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)方法，推動(dòng)固體力學(xué)研究新范式的建立。一方面，基于全場(chǎng)分析設(shè)計(jì)和指導(dǎo)制備梯度樣品，創(chuàng)建和發(fā)展相應(yīng)高通量實(shí)驗(yàn)技術(shù)，獲得高效率、高物理相關(guān)度和內(nèi)蘊(yùn)力學(xué)機(jī)理的海量數(shù)據(jù);另一方面，基于大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，挖掘材料與結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)效使役行為與規(guī)律，構(gòu)建短時(shí)數(shù)據(jù)與長(zhǎng)效使役性能之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)其使役壽命的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　建立基于全場(chǎng)分析的梯度材料表征力學(xué)理論，發(fā)展多重物性宏微觀高通量測(cè)試技術(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的多尺度機(jī)理研究和機(jī)器學(xué)習(xí)，構(gòu)建材料短時(shí)數(shù)據(jù)與長(zhǎng)效使役性能之間的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)其使役壽命的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，應(yīng)用于具有重要戰(zhàn)略意義的高速列車(chē)車(chē)軸材料和全固態(tài)電池材料。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)基于梯度樣品全場(chǎng)分析的高通量表征力學(xué)理論。

　　針對(duì)宏觀與微觀層次的力、熱、電、化多場(chǎng)耦合響應(yīng)，開(kāi)展基于三維連續(xù)介質(zhì)理論的模型選擇、改進(jìn)或簡(jiǎn)化研究。發(fā)展解析、半解析和數(shù)值方法高精度、高效率求解對(duì)應(yīng)物理模型的初邊值問(wèn)題，揭示梯度樣品在多重多頻載荷下力、熱、電、化多場(chǎng)耦合響應(yīng)的全場(chǎng)分布規(guī)律。結(jié)合海量實(shí)驗(yàn)與模擬數(shù)據(jù)，采用機(jī)器學(xué)習(xí)研究基于全場(chǎng)解的參數(shù)或函數(shù)時(shí)空反演方法。

　　(二)梯度樣品宏觀層次高通量表征實(shí)驗(yàn)方法。

　　研發(fā)基于第三代同步輻射光源和超聲波的多場(chǎng)(力、熱、電、化等)原位高通量測(cè)試方法與裝備，實(shí)現(xiàn)梯度樣品在多場(chǎng)環(huán)境加載下多重物性(力學(xué)性能、熱學(xué)性能和電化學(xué)輸運(yùn)性能等)和材料微結(jié)構(gòu)的高通量表征，揭示其短時(shí)演化規(guī)律，為長(zhǎng)效使役性能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)提供海量數(shù)據(jù)支撐。

　　(三)梯度樣品微觀層次高通量表征實(shí)驗(yàn)方法。

　　發(fā)展時(shí)序激勵(lì)多功能掃描探針?lè)椒ㄅc裝備，高通量表征梯度樣品局域多重物性定量信息，包括力學(xué)性能、熱學(xué)性能和電化學(xué)輸運(yùn)性能等，并將其與材料微觀顯微結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建梯度樣品多重物性空間分布及時(shí)間演化。運(yùn)用所發(fā)展的方法研究機(jī)械疲勞樣品局域結(jié)構(gòu)性能演化和循環(huán)載荷固態(tài)電池力-電-化多場(chǎng)耦合性能演化。

　　(四)機(jī)理驅(qū)動(dòng)的使役行為跨時(shí)空尺度映射。

　　發(fā)展不同時(shí)空尺度和多場(chǎng)耦合作用下材料使役行為及其微結(jié)構(gòu)演化的多尺度模擬新方法，揭示材料在力、熱、電、化等多物理場(chǎng)耦合作用下的微結(jié)構(gòu)演化規(guī)律及其對(duì)材料長(zhǎng)效使役性能的調(diào)控機(jī)理?；诙鄷r(shí)空尺度海量實(shí)驗(yàn)和模擬數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)理牽引的機(jī)器學(xué)習(xí)，在微觀與宏觀、短時(shí)與長(zhǎng)效多個(gè)維度建立材料使役行為的跨時(shí)空尺度映射關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速列車(chē)車(chē)軸材料和全固態(tài)電池材料使役壽命的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“材料長(zhǎng)效使役性能高通量表征的力學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)方法”。

“活動(dòng)星系核反饋在星系演化中的作用”重大項(xiàng)目指南

　　星系的形成與演化是天體物理研究的主要方向之一。近年來(lái)觀測(cè)上陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的一些重要結(jié)果，對(duì)傳統(tǒng)理論提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前的觀點(diǎn)普遍認(rèn)為，最有希望解決上述問(wèn)題的方案是活動(dòng)星系核反饋?；顒?dòng)星系核反饋是目前天體物理最熱門(mén)的研究課題之一，近20年來(lái)的研究取得不少重要成果。但是，不管是在觀測(cè)上還是理論上，不少關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題并沒(méi)有得到解決。

　　造成上述現(xiàn)狀的主要原因是活動(dòng)星系核反饋涉及的空間和時(shí)間尺度跨度非常大，比如從黑洞吸積盤(pán)到星系再到星系際介質(zhì)空間尺度上跨越了10個(gè)量級(jí)，涉及黑洞吸積與活動(dòng)星系核、星系形成與演化、以及大尺度結(jié)構(gòu)與宇宙學(xué)等三個(gè)傳統(tǒng)研究領(lǐng)域。擬通過(guò)這三個(gè)領(lǐng)域的深度交叉合作，充分發(fā)揮在這些領(lǐng)域積累的優(yōu)勢(shì)研究力量，依托國(guó)內(nèi)外多波段觀測(cè)，結(jié)合大規(guī)模數(shù)值模擬，系統(tǒng)研究活動(dòng)星系核反饋在星系演化中起的作用，從理論和觀測(cè)上對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，爭(zhēng)取在若干核心問(wèn)題上取得重要突破。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　獲得不同光度活動(dòng)星系核風(fēng)的觀測(cè)證據(jù)、以及風(fēng)的速度、質(zhì)量流與活動(dòng)星系核光度的定量關(guān)系;將低紅移星系氣體的探測(cè)深度和中高紅移星系的光譜數(shù)量提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，并結(jié)合數(shù)值模擬，得到在不同紅移處星系以及星系際介質(zhì)的各種性質(zhì)，特別是星系的恒星形成率、氣體含量、星系際介質(zhì)的X射線、發(fā)射和吸收線，及其與活動(dòng)星系核反饋的內(nèi)在關(guān)系;發(fā)展并完成星系尺度上的高分辨率數(shù)值模擬程序，獲得不同的反饋模式分別對(duì)星系中氣體和恒星形成率的影響以及風(fēng)與輻射各自在反饋中起到的作用;將基于最真實(shí)和準(zhǔn)確的活動(dòng)星系核物理，完成一組包含新模型的宇宙學(xué)數(shù)值模擬，大幅改進(jìn)目前的宇宙學(xué)尺度星系形成與演化研究。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)活動(dòng)星系核風(fēng)的觀測(cè)研究：反饋的內(nèi)邊界條件。

　　利用從射電到X射線等不同波段的觀測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)，針對(duì)不同光度的活動(dòng)星系核開(kāi)展不同元素的藍(lán)移吸收線、連續(xù)譜以及發(fā)射線等方面的研究，獲得風(fēng)的速度、空間分布、質(zhì)量流等物理性質(zhì)與活動(dòng)星系核參數(shù)的關(guān)系;利用時(shí)域巡天獲取一個(gè)間隙性活動(dòng)的超大質(zhì)量黑洞樣本，開(kāi)展多波段研究，給出黑洞間隙性活動(dòng)的整體能量輸出。

　　(二)星系尺度上的活動(dòng)星系核反饋：觀測(cè)研究。

　　利用測(cè)光數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)和空間解析的觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合星系尺度上的活動(dòng)星系核反饋數(shù)值模擬，研究不同紅移的星系性質(zhì)(如恒星質(zhì)量、恒星形成率及其面密度分布、氣體含量)和活動(dòng)星系核性質(zhì)(如瞬時(shí)亮度、黑洞的吸積率和質(zhì)量)之間的相關(guān)性;觀測(cè)中高紅移的活動(dòng)星系核和星系樣本，并和低紅移做比較，研究活動(dòng)星系核反饋對(duì)星系的影響隨紅移的變化。

　　(三)星系尺度上的活動(dòng)星系核反饋：數(shù)值模擬研究。

　　結(jié)合小尺度上活動(dòng)星系核風(fēng)的觀測(cè)研究結(jié)果，以及星系外大尺度上觀測(cè)以及數(shù)值模擬給出的星系的引力勢(shì)、星系吸積內(nèi)流的物理性質(zhì)(包括運(yùn)動(dòng)學(xué)以及熱力學(xué)性質(zhì))，并從空間維度的擴(kuò)展、星系引力勢(shì)、考慮塵埃的效應(yīng)這幾個(gè)方面，發(fā)展星系尺度上的高分辨率活動(dòng)星系核反饋數(shù)值模擬程序，研究反饋的具體物理過(guò)程，得到各種可供觀測(cè)檢驗(yàn)的理論預(yù)言并與觀測(cè)結(jié)果比較。

　　(四)星系外大尺度上的研究：觀測(cè)約束以及宇宙學(xué)數(shù)值模擬。

　　將正確的活動(dòng)星系核反饋物理加入到數(shù)值模擬中，促進(jìn)宇宙學(xué)框架下的星系形成模型;通過(guò)大尺度宇宙學(xué)模擬得到星系以及星系群、星系團(tuán)吸積氣體的質(zhì)量流、熱力學(xué)狀態(tài)及其演化歷史、星系中的引力勢(shì)及其演化歷史，并作為“外邊界條件”應(yīng)用于星系尺度的數(shù)值模擬;分析比較大尺度結(jié)構(gòu)中的觀測(cè)和模擬數(shù)據(jù)，如星系際介質(zhì)中的發(fā)射和吸收線、X射線輻射和星系成團(tuán)性等，以限制反饋模型。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“活動(dòng)星系核反饋在星系演化中的作用”。

“致密天體活動(dòng)與爆發(fā)的寬能段時(shí)變與能譜研究”重大項(xiàng)目指南

　　我國(guó)第一顆X射線天文衛(wèi)星慧眼(HXMT)以及國(guó)內(nèi)外其他空間天文高能衛(wèi)星的成功發(fā)射與運(yùn)行，開(kāi)拓了X射線寬能段光變和能譜研究的新窗口。

　　未來(lái)幾年，慧眼(HXMT)等高能天文衛(wèi)星將為黑洞和中子星等致密天體活動(dòng)與爆發(fā)現(xiàn)象的研究進(jìn)一步提供豐富的觀測(cè)數(shù)據(jù)，存在很好的科學(xué)發(fā)現(xiàn)機(jī)遇。擬充分發(fā)揮慧眼(HXMT)等高能天文衛(wèi)星的特色和優(yōu)勢(shì)，在對(duì)黑洞和中子星等致密天體活動(dòng)與爆發(fā)開(kāi)展新的定點(diǎn)、全天監(jiān)視和銀道面巡天觀測(cè)研究的同時(shí)，也要重視發(fā)掘積累的大批存檔科學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)合各種多波段和多信使天文觀測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注極端爆發(fā)現(xiàn)象、X射線雙星系統(tǒng)吸積演化、黑洞和中子星等致密天體基本性質(zhì)，全面深化和拓展對(duì)黑洞和中子星以及爆發(fā)現(xiàn)象的寬能段時(shí)變和能譜研究。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　發(fā)現(xiàn)幾百個(gè)伽馬射線暴，建立MeV能區(qū)高統(tǒng)計(jì)性的伽馬暴樣本，理解伽馬暴相對(duì)論噴流的伽馬射線輻射機(jī)制;監(jiān)測(cè)上百例引力波、高能中微子、快速射電暴等爆發(fā)現(xiàn)象，揭示它們的爆發(fā)機(jī)制以及黑洞、中子星等致密天體的并合物理過(guò)程和機(jī)制;系統(tǒng)地獲得十余個(gè)吸積中子星雙星和黑洞雙星的高能X射線時(shí)變和能譜演化特征和分類(lèi)，理解黑洞周?chē)奈e過(guò)程、相對(duì)論噴流的產(chǎn)生以及硬X射線輻射機(jī)制;測(cè)量約十個(gè)致密星(中子星或者黑洞)的基本參數(shù)(質(zhì)量、磁場(chǎng)、自轉(zhuǎn))，理解致密天體的基本性質(zhì);開(kāi)展銀道面巡天，監(jiān)視約200個(gè)X射線天體的活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)致密天體硬X射線新的活動(dòng)并且開(kāi)展后隨觀測(cè)證認(rèn)研究。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)極端天體爆發(fā)的物理機(jī)制。

　　利用慧眼(HXMT)等空間天文衛(wèi)星的長(zhǎng)期和系統(tǒng)觀測(cè)，獲得一批高品質(zhì)、覆蓋幾個(gè)keV 到GeV 能區(qū)的伽馬暴光變和能譜，研究伽馬暴時(shí)變特征和瞬時(shí)輻射物理;利用慧眼(HXMT)更多地觀測(cè)磁星爆發(fā)活動(dòng)，尤其是聯(lián)合FAST進(jìn)行多波段聯(lián)測(cè)，從而對(duì)磁星和快速射電暴的性質(zhì)和起源進(jìn)行更深入的研究;利用慧眼(HXMT)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)引力波、高能中微子和快速射電暴等特殊和重要爆發(fā)現(xiàn)象，揭示它們的爆發(fā)機(jī)制以及黑洞、中子星等致密天體的并合物理過(guò)程與機(jī)制。

　　(二)黑洞X射線雙星系統(tǒng)吸積與噴流過(guò)程。

　　系統(tǒng)地觀測(cè)研究在吸積率發(fā)生大動(dòng)態(tài)范圍變化時(shí)黑洞X射線雙星的能譜和時(shí)變特征，研究最靠近黑洞的吸積盤(pán)的結(jié)構(gòu)及其隨吸積率的變化，確定吸積盤(pán)內(nèi)半徑和黑洞最內(nèi)穩(wěn)定軌道的關(guān)系;通過(guò)研究其高能非熱輻射，確定黑洞附近的高溫冕的幾何以及理解其加熱、冷卻、輻射和運(yùn)動(dòng)學(xué)性質(zhì);系統(tǒng)尋找吸積黑洞的X射線噴流的觀測(cè)證據(jù)，檢驗(yàn)黑洞附近是否普遍存在小尺度X射線噴流并且理解其產(chǎn)生和演化機(jī)制;測(cè)量X雙星中黑洞的自旋，并且尋找這些系統(tǒng)中的最大和最小質(zhì)量的黑洞的觀測(cè)證據(jù)。

　　(三)中子星X射線雙星系統(tǒng)吸積盤(pán)與中子星相互作用。

　　系統(tǒng)地觀測(cè)研究在吸積率發(fā)生大動(dòng)態(tài)范圍變化時(shí)中子星X射線雙星的能譜和時(shí)變特征，理解恒星星風(fēng)、吸積盤(pán)與中子星磁場(chǎng)的相互作用，測(cè)量中子星的磁場(chǎng)強(qiáng)度;系統(tǒng)研究寬能段X射線脈沖的性質(zhì)，理解中子星極冠區(qū)吸積柱的輻射機(jī)制;系統(tǒng)理解吸積脈沖星從低光度、到愛(ài)定頓光度、到超愛(ài)定頓光度的現(xiàn)象的多樣性和統(tǒng)一性;通過(guò)對(duì)X射線暴的寬能段研究，理解中子星高溫冕的加熱和冷卻機(jī)制以及吸積盤(pán)的可能磁重聯(lián)過(guò)程;通過(guò)研究靠近中子星的吸積盤(pán)與邊界層性質(zhì)，限制中子星的半徑。

　　(四)河內(nèi)寬能段的巡天監(jiān)測(cè)和后隨觀測(cè)研究。

　　利用慧眼(HXMT)等高能天文衛(wèi)星對(duì)銀道面進(jìn)行系統(tǒng)的掃描巡天，給出河內(nèi)硬X射線輻射源表及其短時(shí)標(biāo)活動(dòng)性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并且構(gòu)建銀道面的X射線彌散輻射天圖，建立更加精確的探測(cè)器本底模型，爭(zhēng)取發(fā)現(xiàn)新的硬X射線活動(dòng)天體或者硬X射線輻射新現(xiàn)象;對(duì)于所發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源，追溯已有國(guó)內(nèi)外的廣角光學(xué)巡天數(shù)據(jù)，尋找可能存在的相應(yīng)光學(xué)對(duì)應(yīng)體，同時(shí)利用國(guó)際聯(lián)測(cè)網(wǎng)開(kāi)展后隨測(cè)光和測(cè)譜，進(jìn)行光學(xué)證認(rèn)并監(jiān)測(cè)其各種時(shí)標(biāo)活動(dòng)的行為，理解其過(guò)程和性質(zhì)。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“致密天體活動(dòng)與爆發(fā)的寬能段時(shí)變與能譜研究”。

“基于強(qiáng)太赫茲源的聲子調(diào)控誘導(dǎo)電子新結(jié)構(gòu)與物性研究”重大項(xiàng)目指南

　　強(qiáng)場(chǎng)太赫茲光源作為一種新型光源，在電子行為探測(cè)、操控、加速等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為人類(lèi)探索物質(zhì)世界提供了新的手段。利用強(qiáng)場(chǎng)太赫茲光源，可以實(shí)現(xiàn)以往對(duì)電子的多場(chǎng)調(diào)控跨入通過(guò)聲子對(duì)電子的強(qiáng)調(diào)控范疇，將人們對(duì)電子調(diào)控的認(rèn)知從電子的準(zhǔn)平衡態(tài)行為跨越到可控遠(yuǎn)離平衡態(tài)行為，從光與電子和晶格的微擾式相互作用向強(qiáng)非線性相互作用范疇跨越，這對(duì)豐富電子物態(tài)調(diào)控的物理內(nèi)涵具有重要科學(xué)意義。

　　針對(duì)強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源操控量子材料這一重大前沿科學(xué)問(wèn)題，圍繞高溫超導(dǎo)體系、拓?fù)淞孔硬牧象w系、催化合成反應(yīng)等關(guān)鍵功能材料體系，研究滿(mǎn)足調(diào)控要求的下一代強(qiáng)場(chǎng)太赫茲光源以及相應(yīng)的超快研究手段，系統(tǒng)研究其聲子激發(fā)調(diào)控機(jī)理和聲子可控的非平衡態(tài)電子特征，揭示非平衡物理和化學(xué)過(guò)程伴隨的電、光、磁、熱相互作用機(jī)制和物理規(guī)律，指明具有突破現(xiàn)有準(zhǔn)平衡態(tài)電子結(jié)構(gòu)性能限制的調(diào)控及合成路徑。項(xiàng)目的實(shí)施將推動(dòng)非平衡態(tài)物性的探索和操控方法發(fā)展，將為信息和能源領(lǐng)域相關(guān)方向取得突破提供物理基礎(chǔ)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　圍繞聲子調(diào)控誘導(dǎo)電子新結(jié)構(gòu)與新奇物性的研究目標(biāo)，在研究手段上發(fā)展必要的突破現(xiàn)有太赫茲光源性能極限的強(qiáng)場(chǎng)產(chǎn)生新方法，實(shí)現(xiàn)具有寬頻(整體頻譜范圍覆蓋0.1-50 THz)、強(qiáng)場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)突破GV/m)、高重復(fù)頻率、頻譜連續(xù)可調(diào)等優(yōu)異特征的強(qiáng)場(chǎng)太赫茲光源，并通過(guò)人工微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)太赫茲近場(chǎng)強(qiáng)光場(chǎng)微區(qū)再增強(qiáng)條件;重點(diǎn)開(kāi)展強(qiáng)場(chǎng)下非平衡態(tài)電子的多自由度(電、熱、磁、光、谷、軌道)動(dòng)力學(xué)物理過(guò)程研究，揭示光子與各量子激發(fā)在超強(qiáng)太赫茲光場(chǎng)范疇內(nèi)的相互作用新機(jī)理(如電子、聲子及光子復(fù)合激發(fā)機(jī)理);探索實(shí)現(xiàn)聲子態(tài)調(diào)控的遠(yuǎn)離平衡態(tài)的新型量子態(tài)(如高溫超導(dǎo)相、拓?fù)淞孔酉?、Floquet量子態(tài)等)及化學(xué)反應(yīng)(如合成氨反應(yīng))的遠(yuǎn)離平衡態(tài)相干操控新效應(yīng)。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源調(diào)控電子行為的理論研究。

　　建立太赫茲強(qiáng)場(chǎng)作用下聲子和電子量子行為描述有效理論框架，建立具有熱電子效應(yīng)的非平衡載流子新量子態(tài)物理模型，包括含時(shí)多體微擾理論和非微擾理論;從第一性原理計(jì)算出發(fā)，發(fā)展計(jì)算量子材料體系Floquet準(zhǔn)能帶和哈密爾頓量演化動(dòng)力學(xué)的普適方法，預(yù)言具有重要非平衡態(tài)物性的創(chuàng)新性電子材料體系。

　　(二)超強(qiáng)太赫茲光場(chǎng)構(gòu)筑及實(shí)驗(yàn)方法研究。

　　在強(qiáng)場(chǎng)激光驅(qū)動(dòng)下，基于電子加速、光學(xué)整流、激光差頻等技術(shù)路線，構(gòu)筑超強(qiáng)太赫茲光場(chǎng)，將現(xiàn)有太赫茲場(chǎng)強(qiáng)提高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，頻譜覆蓋0.1-50THz;構(gòu)筑能夠與高重頻硬X射線自由電子激光結(jié)合的高重頻強(qiáng)場(chǎng)太赫茲光源，重復(fù)頻率達(dá)到100kHz，發(fā)展多種泵浦-探測(cè)實(shí)驗(yàn)手段(包括太赫茲泵浦- X 射線衍射探測(cè)手段、太赫茲泵浦-紅外/可見(jiàn)光譜探測(cè)手段、太赫茲泵浦-超快光電子能譜探測(cè)手段、太赫茲泵浦-掃描隧道顯微探測(cè)手段等);通過(guò)微結(jié)構(gòu)探索耦合自由電子新模式，以獲得3-5個(gè)數(shù)量級(jí)太赫茲波近場(chǎng)增強(qiáng)、重頻控制及光參量(偏振、方向、帶寬及波前形式)可調(diào)諧。

　　(三)強(qiáng)場(chǎng)太赫茲源對(duì)量子材料相干調(diào)控研究。

　　通過(guò)超強(qiáng)太赫茲光場(chǎng)與量子材料相互作用，實(shí)現(xiàn)通過(guò)聲子調(diào)控誘導(dǎo)的對(duì)多種典型量子材料物態(tài)的相干操控研究，如高溫超導(dǎo)相、拓?fù)湎?、電荷密度波相、金屬相、鐵磁鐵電相;實(shí)現(xiàn)對(duì)Floquet量子態(tài)的觀測(cè)與調(diào)控;利用選擇性的偏振太赫茲強(qiáng)場(chǎng)激發(fā)，構(gòu)筑電子-光子-聲子的強(qiáng)耦合三體極化子并探索其量子新效應(yīng)，揭示聲子調(diào)控下的電子新物態(tài)形成光電功能結(jié)構(gòu)的新功能;針對(duì)重要能源催化反應(yīng)的快速步驟研究太赫茲脈沖對(duì)表面鍵和催化過(guò)程的調(diào)控機(jī)制，探測(cè)并揭示對(duì)該表面催化過(guò)程起關(guān)鍵作用的特定晶格振動(dòng)模式，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)太赫茲誘導(dǎo)的選擇反應(yīng)新途徑。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“基于強(qiáng)太赫茲源的聲子調(diào)控誘導(dǎo)電子新結(jié)構(gòu)與物性研究”。

“基于鈮酸鋰薄膜的超高速多維光場(chǎng)調(diào)控及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究”重大項(xiàng)目指南

　　利用高速高效率人工微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)多維度精確調(diào)控及其相互作用研究是物理科學(xué)研究的前沿，在復(fù)雜環(huán)境信息處理、超高分辨率光學(xué)測(cè)量、光通信、光學(xué)傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，人工微結(jié)構(gòu)光場(chǎng)維度調(diào)控多聚焦于相干光場(chǎng)、線性效應(yīng)、單一參數(shù)或多參數(shù)同時(shí)調(diào)控等，尚缺乏有效的時(shí)域上的高速動(dòng)態(tài)調(diào)控。基于高品質(zhì)鈮酸鋰薄膜人工微結(jié)構(gòu)的電光調(diào)制器件，具有極高的調(diào)控速率與效率，可實(shí)現(xiàn)時(shí)域上的有效高速動(dòng)態(tài)調(diào)控，是未來(lái)發(fā)展片上人工微結(jié)構(gòu)光場(chǎng)高速調(diào)控的重要方向。

　　融合鈮酸鋰高速光調(diào)控新原理與人工微結(jié)構(gòu)光場(chǎng)多維聯(lián)合調(diào)控新機(jī)制，在新型鈮酸鋰薄膜上開(kāi)展超高速多維光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)研究，揭示鈮酸鋰薄膜復(fù)合少層微納體系時(shí)空光場(chǎng)多維聯(lián)合調(diào)控新機(jī)理，實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)相干性快速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控及其精確測(cè)量，發(fā)展基于新型微納復(fù)合晶格結(jié)構(gòu)中光場(chǎng)局域和非線性增強(qiáng)的高效光場(chǎng)調(diào)控和相位匹配新手段，實(shí)現(xiàn)新型高效非線性光頻率轉(zhuǎn)換，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象并揭示其物理機(jī)理。研究將推動(dòng)人工微結(jié)構(gòu)多維光場(chǎng)調(diào)控芯片在高速光信息、成像、傳輸?shù)阮I(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　針對(duì)片上全域光場(chǎng)快速調(diào)控的需求，通過(guò)超限制備技術(shù)突破鈮酸鋰薄膜新微納結(jié)構(gòu)、少層結(jié)構(gòu)加工工藝，利用鈮酸鋰材料自身的多重特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)以及部分相干光場(chǎng)的多維度超高速調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)的強(qiáng)局域與非線性調(diào)控;發(fā)展基于電光效應(yīng)的人工微結(jié)構(gòu)光場(chǎng)多維調(diào)控新方法，并闡明其物理機(jī)理。從基礎(chǔ)鈮酸鋰薄膜材料微納加工技術(shù)開(kāi)始，到片上集成光子器件，最后到片上光場(chǎng)快速調(diào)控，建立不同于現(xiàn)有光場(chǎng)調(diào)控的新體系。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　圍繞基于鈮酸鋰薄膜的超高速多維光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)，發(fā)展基于電光效應(yīng)的人工微結(jié)構(gòu)光場(chǎng)多維調(diào)控新機(jī)理與方法;突破現(xiàn)有微納加工技術(shù)的能力限制，開(kāi)展鈮酸鋰薄膜刻蝕機(jī)理及微納芯片制造工藝研究，利用高品質(zhì)鈮酸鋰薄膜光場(chǎng)調(diào)控芯片實(shí)現(xiàn)超高速多維光場(chǎng)調(diào)控及其應(yīng)用。

　　(一)鈮酸鋰刻蝕機(jī)理及鈮酸鋰薄膜微納芯片制造技術(shù)。

　　通過(guò)多種微納加工技術(shù)研究鈮酸鋰薄膜材料的精密刻蝕機(jī)理;探討鈮酸鋰光子結(jié)構(gòu)表面粗糙度和晶格損傷的影響機(jī)制;發(fā)展納米尺度與精度的高效率、大尺寸鈮酸鋰薄膜材料精密加工工藝。

　　(二)鈮酸鋰薄膜莫爾晶格結(jié)構(gòu)中光場(chǎng)局域及片上非線性增強(qiáng)。

　　研究基于鈮酸鋰薄膜材料莫爾晶格結(jié)構(gòu)的光局域及其非線性增強(qiáng)機(jī)理，建立復(fù)合超晶格光子晶體能帶結(jié)構(gòu)的新調(diào)控方法及手段;產(chǎn)生全布里淵區(qū)內(nèi)的平帶并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)相位匹配非線性光學(xué)過(guò)程;利用非線性以及新型局域效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)片上光場(chǎng)頻率維度的高效轉(zhuǎn)化和高速電光動(dòng)態(tài)非線性調(diào)控。

　　(三)鈮酸鋰薄膜少層微納體系時(shí)空光場(chǎng)多維聯(lián)合調(diào)控。

　　研究鈮酸鋰薄膜復(fù)合少層微納體系與光場(chǎng)相互作用的內(nèi)在機(jī)制，以及鈮酸鋰薄膜微納結(jié)構(gòu)對(duì)光場(chǎng)多維聯(lián)合調(diào)控新方案;利用鈮酸鋰薄膜的高效電光調(diào)控特性實(shí)現(xiàn)快速光場(chǎng)調(diào)控，解決現(xiàn)有光學(xué)人工微結(jié)構(gòu)器件動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢的核心難題;發(fā)展快速三維光譜層析等成像技術(shù)。

　　(四)基于鈮酸鋰薄膜的光場(chǎng)相干性快速調(diào)控及應(yīng)用。

　　研究基于鈮酸鋰薄膜的光場(chǎng)相干性片上調(diào)控原理，探索基于片上電光效應(yīng)的高效率部分相干光場(chǎng)空間相干結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)控及精確測(cè)量的技術(shù)方案;揭示新型相干結(jié)構(gòu)部分相干光場(chǎng)在復(fù)雜環(huán)境中的傳輸特性;演示片上調(diào)控的新型相干結(jié)構(gòu)部分相干光場(chǎng)在復(fù)雜環(huán)境光通訊與光信息加密、傳遞與解密中的應(yīng)用。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“基于鈮酸鋰薄膜的超高速多維光場(chǎng)調(diào)控及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究”。

“粲夸克衰變中標(biāo)準(zhǔn)模型的精確檢驗(yàn)”重大項(xiàng)目指南

　　高精度地檢驗(yàn)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型理論--描述電弱相互作用的電弱統(tǒng)一理論(EW) 和描述強(qiáng)相互作用的量子色動(dòng)力學(xué)理論(QCD)、尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理是當(dāng)前粒子物理研究最重要的前沿課題。粲夸克的質(zhì)量處于微擾與非微擾QCD的過(guò)渡區(qū)域，對(duì)含粲夸克的粲強(qiáng)子衰變開(kāi)展高精度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和系統(tǒng)的理論研究為深入探討強(qiáng)相互作用色禁閉本質(zhì)、探索新的電荷共軛-宇稱(chēng)(CP)破壞機(jī)制、尋找對(duì)味結(jié)構(gòu)敏感的超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新粒子或新相互作用等提供了重要途徑。

　　我國(guó)大科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)/北京譜儀(BESIII)實(shí)驗(yàn)在閾值附近采集的海量粲強(qiáng)子數(shù)據(jù)，其成對(duì)產(chǎn)生和低本底等獨(dú)特性質(zhì)為高精度研究粲強(qiáng)子的衰變性質(zhì)提供了理想的窗口和契機(jī)。擬在BESIII實(shí)驗(yàn)上系統(tǒng)、精密地研究粲強(qiáng)子衰變，結(jié)合系統(tǒng)的理論研究，深入探討?hù)訌?qiáng)子弱衰變性質(zhì)，檢驗(yàn)EW理論和QCD理論，尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理，同時(shí)為重味物理領(lǐng)域B介子實(shí)驗(yàn)精密測(cè)定如CP破壞相角等重大研究課題提供關(guān)鍵輸入。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　利用BESIII采集的海量粲強(qiáng)子樣本，特別是在3.773 GeV采集的20 fb-1的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮近閾粲強(qiáng)子成對(duì)產(chǎn)生、背景低和量子關(guān)聯(lián)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展中性粲介子量子關(guān)聯(lián)特性的研究，精確測(cè)量相關(guān)不同末態(tài)的平均強(qiáng)相位差和CP本征態(tài)成分比例，為CKM矩陣的 相角的精確測(cè)量提供關(guān)鍵參數(shù);精確測(cè)量CKM矩陣元 和 ，檢驗(yàn)CKM矩陣的幺正性，探索新的CP破壞來(lái)源;精確測(cè)量粲強(qiáng)子衰變常數(shù)和半輕衰變形狀因子，與格點(diǎn)QCD理論計(jì)算值比較，刻度格點(diǎn)QCD計(jì)算，探尋超出標(biāo)準(zhǔn)模型新現(xiàn)象;系統(tǒng)地研究粲強(qiáng)子的強(qiáng)子末態(tài)衰變，研究強(qiáng)子譜學(xué)和末態(tài)相互作用，檢驗(yàn)夸克味對(duì)稱(chēng)性;研究粲強(qiáng)子衰變，高精度檢驗(yàn)輕子普適性，尋找稀有或禁戒的衰變過(guò)程，精確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型理論、尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理;在理論上發(fā)展和完善非微擾能區(qū)的格點(diǎn)QCD計(jì)算和有效理論模型，理解粲強(qiáng)子弱衰變的動(dòng)力學(xué)，檢驗(yàn)相關(guān)的唯象模型，提高對(duì)粲強(qiáng)子衰變中CP破壞、衰變常數(shù)和形狀因子等理論預(yù)言的精度。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)閾值處中性粲介子量子關(guān)聯(lián)性研究。

　　利用BESIII獲取的 閾值數(shù)據(jù)，開(kāi)展量子關(guān)聯(lián)研究，精確測(cè)量 、 和 強(qiáng)相位差參數(shù) 和 ; 、 、 和 關(guān)聯(lián)因子和平均強(qiáng)相位差參數(shù); 和 的CP本征態(tài)成分的比例; 和 的CP本征態(tài)成分的比例并測(cè)定強(qiáng)相位差參數(shù) 和 。通過(guò)系統(tǒng)性研究，大幅度提升強(qiáng)相位差參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度，滿(mǎn)足未來(lái)精確測(cè)量 的精度需求。

　　(二)粲強(qiáng)子的強(qiáng)子末態(tài)衰變機(jī)制研究。

　　高精度測(cè)量粲強(qiáng)子衰變到強(qiáng)子末態(tài)的絕對(duì)分支比，解決實(shí)驗(yàn)上粲強(qiáng)子遍舉衰變分支比總和不足80%的問(wèn)題;精確測(cè)量粲強(qiáng)子參考模式 、 、 、 和 的絕對(duì)分支比，為實(shí)驗(yàn)測(cè)量其他衰變過(guò)程提供標(biāo)定值;振幅分析粲強(qiáng)子的多體強(qiáng)子衰變，測(cè)量粲介子衰變到VP、VV、SP和AP末態(tài)的分支比(其中V、P、S和A分別代表矢量、贗標(biāo)量、標(biāo)量和軸矢量介子);精確測(cè)量粲介子衰變到多 介子末態(tài)單舉衰變模式的分支比以及相關(guān)不變質(zhì)量譜;精確測(cè)量 中 和 遍舉道分支比間的差異;精確測(cè)量 衰變到 和 末態(tài)的分支比(其中 和 分別代表八重態(tài)重子和十重態(tài)重子);檢驗(yàn)理論計(jì)算非微擾效應(yīng)的參數(shù)化方法和理論唯象模型，檢驗(yàn)夸克SU(2)同位旋對(duì)稱(chēng)性和SU(3)味對(duì)稱(chēng)性，研究輕強(qiáng)子譜和重子譜，發(fā)展和完善基于夸克模型的理論。

　　(三)精確測(cè)量CKM矩陣元和粲介子衰變常數(shù)。

　　系統(tǒng)研究 、 ，尋找 ，測(cè)量衰變常數(shù) 和 ，抽取矩陣元 和 ，提高衰變常數(shù)和矩陣元的測(cè)量精度，驗(yàn)證CKM矩陣幺正性和輕子普適性，精確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型，為B物理計(jì)算提供重要輸入?yún)?shù)。提升格點(diǎn)QCD對(duì)粲介子衰變常數(shù)的計(jì)算精度，并與高精度實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，探索可能的新物理跡象。

　　(四)精確測(cè)量粲介子半輕衰變形狀因子和檢驗(yàn)輕子普適性。

　　在實(shí)驗(yàn)上，系統(tǒng)性研究粲介子的末態(tài)含贗標(biāo)、標(biāo)量、矢量和軸矢量介子等各類(lèi)型電子半輕衰變，精確測(cè)量其衰變分支比，研究其微分躍遷率隨 的依賴(lài)關(guān)系，抽取半輕衰變形狀因子。測(cè)量CKM矩陣元 和 ，為高精度約束CKM矩陣的幺正性提供重要補(bǔ)充約束，精確檢驗(yàn)和深入探討當(dāng)前實(shí)驗(yàn)純輕和半輕方法測(cè)得的 值之間2倍以上標(biāo)準(zhǔn)偏差的偏離現(xiàn)象。系統(tǒng)測(cè)量粲介子遍舉繆子半輕衰變，高精度檢驗(yàn)輕子味道普適性，檢驗(yàn)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)期之間存在的1.5-2.0倍標(biāo)準(zhǔn)偏差。在理論上，開(kāi)展格點(diǎn)QCD計(jì)算若干半輕衰變形狀因子工作，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，檢驗(yàn)是否存在顯著偏差。

　　(五)粲強(qiáng)子衰變中探索新粒子和新相互作用。

　　系統(tǒng)地尋找 的如 、 和 等包含味改變中性流過(guò)程的稀有衰變，研究這些過(guò)程中的長(zhǎng)程和短程效應(yīng)，對(duì)可能的新物理模型進(jìn)行有效的限制;尋找如 、 、 、 等輕子數(shù)、輕子味、重子數(shù)破壞等標(biāo)準(zhǔn)模型禁戒過(guò)程;系統(tǒng)地尋找 反應(yīng)粲介子到矢量或軸矢量介子的輻射衰變過(guò)程，測(cè)量其分支比及CP對(duì)稱(chēng)性，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型;尋找如 等稀有輻射衰變、 和 等多輕子末態(tài)純輕衰變、以及如 、 等稀有衰變過(guò)程，擴(kuò)展新物理探索的范圍。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“粲夸克衰變中標(biāo)準(zhǔn)模型的精確檢驗(yàn)”。

“基于LHAASO實(shí)驗(yàn)的粒子天體物理前沿問(wèn)題研究”重大項(xiàng)目指南

　　宇宙線是來(lái)自宇宙空間的高能粒子，最高能量是人類(lèi)最大粒子加速器所能加速粒子能量的千萬(wàn)倍，是聯(lián)系無(wú)窮小粒子和無(wú)窮大宇宙的橋梁，與宇宙天體中的極端物理過(guò)程相聯(lián)系。宇宙線的起源問(wèn)題是粒子天體物理領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)的核心科學(xué)問(wèn)題，能量在1015eV附近及以下的宇宙線起源于銀河系內(nèi)天體源，尋找和認(rèn)證明確的宇宙線加速源是解決銀河系內(nèi)宇宙線起源的關(guān)鍵。1015eV以上宇宙線在加速源區(qū)會(huì)與周?chē)橘|(zhì)作用產(chǎn)生能量大于1014eV的超高能伽馬射線，超高能伽馬射線是目前尋找宇宙線源的最佳手段。

　　基于LHAASO實(shí)驗(yàn)對(duì)超高能伽馬射線測(cè)量的高靈敏度優(yōu)勢(shì)，將超高能伽馬射線天文學(xué)帶入一個(gè)新的時(shí)代，迎接觀測(cè)中不斷出現(xiàn)的新發(fā)現(xiàn)，基于LHAASO數(shù)據(jù)對(duì)宇宙線起源、加速和傳播等前沿問(wèn)題開(kāi)展研究，尋找1015eV及以上宇宙線的起源證據(jù)，沖擊宇宙線起源這一重大科學(xué)問(wèn)題，并對(duì)天體源內(nèi)部的粒子加速和輻射過(guò)程開(kāi)展深入的理論研究。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　瞄準(zhǔn)銀河系內(nèi)1015eV宇宙線起源這一重大問(wèn)題，基于LHAASO實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確測(cè)量每個(gè)超高能伽馬射線源的輻射能譜、空間分布和時(shí)變，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外射電、光學(xué)、X射線等設(shè)備數(shù)據(jù)完成相應(yīng)天體源的多波段觀測(cè)和分析，建立和優(yōu)化多波段輻射模型，研究帶電粒子在天體中的加速過(guò)程與輻射特征，尋找宇宙線起源和加速證據(jù)，同時(shí)基于LHAASO數(shù)據(jù)完成銀盤(pán)彌散伽馬射線、膝區(qū)宇宙線分成分能譜和宇宙線大尺度各向異性測(cè)量，建立宇宙線在銀河系內(nèi)的起源、加速和傳播的整體圖像。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)超高能伽馬射線源的搜尋與測(cè)量。

　　能量大于1014eV的超高能伽馬射線天體源是尋找和認(rèn)證1015eV以上宇宙線加速源的重要候選體，需要基于LHAASO數(shù)據(jù)開(kāi)展超高能伽馬射線源巡天掃描，發(fā)現(xiàn)一批超高能伽馬射線源，然后對(duì)其輻射進(jìn)行深入測(cè)量?；谫ゑR射線尋找宇宙線源的關(guān)鍵是尋找輻射起源于強(qiáng)子輻射證據(jù)。因?yàn)檩椛錂C(jī)制和冷卻時(shí)標(biāo)的不同，輕子源和強(qiáng)子源的輻射能譜和形態(tài)隨能量變化行為不同，通過(guò)測(cè)量寬能量范圍的輻射能譜和不同能量的伽馬射線擴(kuò)展度可以為尋找強(qiáng)子起源提供關(guān)鍵證據(jù)。

　　(二)伽馬射線源多波段多信使研究。

　　起源于輕子輻射的伽馬射線源，會(huì)同時(shí)通過(guò)同步輻射在低能波段產(chǎn)生射電至硬X射線的輻射;對(duì)于強(qiáng)子源，預(yù)期的同步輻射流量則會(huì)比較低。強(qiáng)子輻射的效率依賴(lài)于源內(nèi)或周邊氣體的密度，后者則可以通過(guò)測(cè)量氫α線(光學(xué)波段)、CO分子發(fā)射線(毫米波)、氫原子的21 cm譜線等來(lái)確定。強(qiáng)子起源的伽馬射線會(huì)伴隨同等能量的中微子產(chǎn)生。因此多波段、多信使的觀測(cè)對(duì)于理解超高能伽馬源的物理性質(zhì)、源區(qū)物理過(guò)程以及尋找宇宙線起源具有至關(guān)重要的作用。

　　(三)伽馬射線源內(nèi)的粒子加速、輻射與輸運(yùn)過(guò)程的研究。

　　銀河系內(nèi)重要的超高能伽馬射線輻射源，是探尋超高能粒子加速器的有效觀測(cè)手段，包括脈沖星及其風(fēng)云、年輕大質(zhì)量星團(tuán)和超新星遺跡等天體。針對(duì)LHAASO及多波觀測(cè)結(jié)果，利用PIC和MHD的數(shù)值方法，仔細(xì)研究不同天體環(huán)境下粒子的加速和輻射的過(guò)程，分析和總結(jié)其物理規(guī)律和可能的新物理;構(gòu)建多波段非熱輻射含時(shí)演化模型，合理解釋觀測(cè)結(jié)果。

　　(四)星際介質(zhì)中彌散伽馬射線相關(guān)物理研究。

　　基于LHAASO數(shù)據(jù)對(duì)銀河系彌散伽馬射線的分布、能譜進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合分子原子譜線觀測(cè)得到的星際介質(zhì)各成分的分布信息，研究宇宙線在銀河系內(nèi)的大尺度分布;對(duì)宇宙線在源附近的擴(kuò)散與輻射進(jìn)行數(shù)值模擬，研究天體源附近星際湍動(dòng)磁場(chǎng)的性質(zhì)，進(jìn)而研究銀河系內(nèi)不同位置宇宙線的傳播和起源的信息。

　　(五)基于宇宙線的能譜和各向異性測(cè)量研究其起源和傳播。

　　宇宙線不同成分的能譜和大尺度各向異性中蘊(yùn)含著其起源和傳播的關(guān)鍵信息，雖然在傳播過(guò)程中失去其方向信息?；贚HAASO對(duì)“膝”區(qū)宇宙線主要成分的能譜和大尺度各向異性進(jìn)行精確測(cè)量，對(duì)宇宙線的成分、起源、傳播問(wèn)題、“膝”的成因問(wèn)題以及太陽(yáng)系附近湍動(dòng)磁場(chǎng)的性質(zhì)等問(wèn)題開(kāi)展深入研究。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“基于LHAASO實(shí)驗(yàn)的粒子天體物理前沿問(wèn)題研究”。

“先進(jìn)核能系統(tǒng)中材料的若干協(xié)同損傷作用機(jī)理研究”重大項(xiàng)目指南

　　在聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)中，材料既遭受高能強(qiáng)流中子輻照，產(chǎn)生大量的離位損傷，又經(jīng)受著高熱負(fù)荷、強(qiáng)粒子流轟擊及嬗變氣體等的共同作用。中子輻照與多種因素的協(xié)同作用對(duì)材料造成的損傷及材料性能的退化比單因素獨(dú)立作用下更為嚴(yán)重，這將對(duì)服役于先進(jìn)核能系統(tǒng)中的材料提出更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，必須同時(shí)考慮中子輻照及相伴發(fā)生的多種因素對(duì)材料的協(xié)同損傷作用。

　　鑒于聚變能等先進(jìn)核能對(duì)最終解決人類(lèi)社會(huì)能源問(wèn)題的重要性，我國(guó)及歐美等國(guó)家先后提出了在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)聚變能發(fā)電的宏偉目標(biāo)。然而，到目前為止，世界上還沒(méi)有可用于材料輻照測(cè)評(píng)考驗(yàn)的高通量聚變中子源或聚變堆。國(guó)際學(xué)術(shù)界對(duì)高能中子等多因素共同作用下的材料協(xié)同損傷效應(yīng)僅形成了初步的認(rèn)識(shí)，亟需在其損傷機(jī)理及計(jì)算與實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法等基礎(chǔ)研究方面開(kāi)展深入研究。以多因素協(xié)同損傷作用的物理過(guò)程為基礎(chǔ)，依托數(shù)理學(xué)部和工材學(xué)部，發(fā)揮學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)，從協(xié)同作用的原初過(guò)程、協(xié)同損傷效應(yīng)機(jī)理、大尺度計(jì)算模擬方法、多離子束實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法等多個(gè)方面，重點(diǎn)攻克聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)中高能中子-氫-氦及中子輻照-粒子流-熱負(fù)荷兩類(lèi)協(xié)同損傷作用機(jī)理的難題，從而為聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)的材料篩選及測(cè)評(píng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　瞄準(zhǔn)服役于聚變能等先進(jìn)核能的典型材料，充分利用國(guó)內(nèi)大型托克馬克、高熱負(fù)荷測(cè)試和多束離子輻照等裝置，厘清高能中子-嬗變氫氦、中子輻照-粒子流-熱負(fù)荷兩類(lèi)協(xié)同損傷作用的耦合機(jī)制;闡明多種因素作用下材料遭受的協(xié)同損傷效應(yīng)的機(jī)理;建立能夠模擬上述協(xié)同損傷作用的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算模擬方法;基于計(jì)算和實(shí)驗(yàn)?zāi)M，實(shí)現(xiàn)在聚變堆等綜合服役環(huán)境下國(guó)產(chǎn)低活化鋼、氧化物彌散強(qiáng)化(ODS)鋼、鎢基合金等關(guān)鍵材料的篩選及性能評(píng)估。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)高能中子輻照的離位損傷與氫、氦對(duì)材料的協(xié)同損傷作用機(jī)制研究。

　　針對(duì)聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)不同空間位置氫、氦來(lái)源及方式等的差異，明確材料中離位缺陷和氫、氦的時(shí)空關(guān)聯(lián)，闡明氫、氦在與離位缺陷協(xié)同損傷中的作用;實(shí)驗(yàn)測(cè)量并模擬計(jì)算在高能中子輻照下，氫-氦-空位等各類(lèi)缺陷之間的耦合強(qiáng)度及對(duì)材料的協(xié)同損傷程度，揭示離位缺陷-氫-氦協(xié)同損傷作用的演化規(guī)律。

　　(二)高能中子輻照離位損傷與熱負(fù)荷、粒子流對(duì)聚變堆第一壁協(xié)同損傷的作用機(jī)制研究。

　　針對(duì)聚變堆面向等離子體材料的服役環(huán)境，通過(guò)偏濾器靶板同量級(jí)高束流密度等離子體輻照與高熱負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合多尺度計(jì)算模擬，揭示在強(qiáng)粒子流和高熱負(fù)荷條件下，聚變堆中子輻照損傷對(duì)鎢基第一壁表面侵蝕及氣泡形成的增強(qiáng)作用和不同溫度下鎢基合金中輻照缺陷對(duì)氫同位素的捕獲機(jī)制，以及中子輻照-熱負(fù)荷-粒子流協(xié)同損傷下鎢基第一壁的力學(xué)和熱學(xué)性能演化規(guī)律。

　　(三)多因素協(xié)同損傷效應(yīng)的長(zhǎng)時(shí)大尺度計(jì)算模擬方法建立。

　　發(fā)展多種損傷因素在時(shí)間和空間上耦合的計(jì)算模擬、不同損傷產(chǎn)生率下離位缺陷-氫-氦協(xié)同作用的大尺度計(jì)算模擬、協(xié)同損傷下典型材料宏觀力學(xué)與熱學(xué)性能演化的多尺度模擬等技術(shù)，建立模擬聚變堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)材料的高能中子-氫-氦與中子輻照-粒子流-熱負(fù)荷等的協(xié)同損傷效應(yīng)的計(jì)算模擬方法，并與實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果相驗(yàn)證。

　　(四)聚變中子-氫-氦協(xié)同效應(yīng)的多離子束模擬實(shí)驗(yàn)方法建立。

　　發(fā)展重離子、氫、氦兩束和三束離子同時(shí)精確輻照及在線觀測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上調(diào)整優(yōu)化輻照離位損傷率及氫、氦產(chǎn)生率的實(shí)驗(yàn)方法，并結(jié)合計(jì)算模擬結(jié)果，建立在微觀尺度上模擬材料在聚變堆等服役環(huán)境下離位缺陷與氫/氦協(xié)同作用的多離子束輻照實(shí)驗(yàn)方法;實(shí)現(xiàn)在協(xié)同損傷作用下國(guó)產(chǎn)低活化鋼、ODS鋼等關(guān)鍵候選材料的性能評(píng)估。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“先進(jìn)核能系統(tǒng)中材料的若干協(xié)同損傷作用機(jī)理研究”。

“高精度X射線反射鏡的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題”重大項(xiàng)目指南

　　同步輻射光源具備高亮度、高相干、高準(zhǔn)直和光譜覆蓋廣的優(yōu)勢(shì)，能夠在原子分子層次探索物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及演化規(guī)律，催生了一系列推動(dòng)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展重大研究成果。隨著新一代同步輻射和X射線自由電子激光大科學(xué)裝置的快速發(fā)展，基于超高亮度相干X射線光源開(kāi)展納米分辨的結(jié)構(gòu)和譜學(xué)觀測(cè)已經(jīng)變得越來(lái)越迫切，這對(duì)于X射線光子的傳輸和調(diào)控提出了更嚴(yán)格的要求：一是解決反射鏡表面形貌對(duì)相干X射線波前傳輸?shù)挠绊憜?wèn)題，二是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)相干X射線的超高精度操控和波前自適應(yīng)補(bǔ)償。

　　擬通過(guò)系統(tǒng)研究大尺寸單晶硅材料表面原子級(jí)形貌構(gòu)建規(guī)律，突破X射線反射鏡加工、形貌檢測(cè)和光機(jī)集成等關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的X射線高精度反射鏡的全鏈條創(chuàng)新技術(shù)體系，在嚴(yán)峻的國(guó)際大環(huán)境下，保障我國(guó)光源大科學(xué)裝置的建設(shè)實(shí)施，支撐前沿科學(xué)研究取得原始創(chuàng)新突破。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　基于超高精度反射鏡表面形貌對(duì)相干X射線波前傳輸?shù)挠绊?，研究單晶硅納米形貌的原子級(jí)構(gòu)建規(guī)律，揭示超強(qiáng)X射線輻照下單晶硅材料和薄膜的損傷機(jī)理及力熱變形機(jī)制;建立跨尺度全頻譜納米表面形貌的在線和離線高精度表征方法，發(fā)展大尺寸超高精度反射鏡的復(fù)合加工技術(shù)和集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相干X射線波前的在線實(shí)時(shí)操控和自適應(yīng)主動(dòng)補(bǔ)償;形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的X射線高精度反射鏡的全鏈條創(chuàng)新技術(shù)體系。

　　二、研究?jī)?nèi)容

　　(一)大尺寸復(fù)雜輪廓單晶硅納米精度表面形貌構(gòu)造規(guī)律研究。

　　建立相干X射線波前反射傳輸及受形貌結(jié)構(gòu)影響的理論分析方法，從原子尺度認(rèn)識(shí)單晶硅宏微形貌各自的構(gòu)建規(guī)律;基于不同加工方法，揭示包括低頻輪廓、中頻面形、高頻粗糙度的全頻譜形貌在納米膠體顆粒、離子濺射和原子沉積等作用下的演化規(guī)律，闡明影響單晶硅表面納米形貌形成的弛豫平滑或粗糙化等物理機(jī)制;發(fā)展基于化學(xué)機(jī)械拋光、離子束精修和輪廓鍍膜等方法的超高精度大尺寸單晶硅的復(fù)合加工技術(shù)。

　　(二)全頻譜納米形貌的綜合檢測(cè)評(píng)估方法研究。

　　基于激光干涉和探針掃描等技術(shù)，結(jié)合功率譜密度理論，發(fā)展表面形貌精密拼接測(cè)量方法，獲取全頻譜跨尺度的納米精度形貌信息;基于同步輻射光源，建立X射線波前在線檢測(cè)的相關(guān)計(jì)算理論和方法，實(shí)現(xiàn)X射線波前的快速精準(zhǔn)測(cè)量，溯源重建工作狀態(tài)下反射表面的真實(shí)形貌。

　　(三)高亮度相干X射線與材料表面相互作用機(jī)制。

　　針對(duì)超高亮度相干X射線輻照，建立從飛秒到微秒不同時(shí)間尺度下X射線光子與薄膜材料內(nèi)部電子、晶格等的吸收、激發(fā)、傳導(dǎo)多物理場(chǎng)模型，揭示極端光場(chǎng)下材料與X射線的相互作用機(jī)制;探索薄膜材料新結(jié)構(gòu)，在保證X射線高效反射的同時(shí)提高抗損傷性能，并發(fā)展大尺寸高均勻性鍍制技術(shù)，將薄膜的結(jié)構(gòu)一致性提升至亞納米水平。

　　(四)光機(jī)集成系統(tǒng)中跨尺度表面形貌的多物理場(chǎng)影響規(guī)律研究。

　　建立超高亮度X射線輻照下單晶硅反射表面熱負(fù)載產(chǎn)生和分布的理論模型，闡明冷卻導(dǎo)熱和夾持接觸方式對(duì)反射表面納米尺度形貌和X射線波前的影響機(jī)制。面向元件工作時(shí)熱負(fù)載、裝配加持和重力變形等問(wèn)題，發(fā)展高精度集成加工技術(shù)，研制具有超低形變特性的光機(jī)一體化結(jié)構(gòu);面向X射線衍射極限聚焦需求，發(fā)展相干X射線完美 波前的在線實(shí)時(shí)操控和自適應(yīng)主動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)。

　　三、申請(qǐng)要求

　　申請(qǐng)書(shū)的附注說(shuō)明選擇“高精度X射線反射鏡的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題”。

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)辦公室?

2021年8月4日印發(fā)