中国物理学会高能物理分会第六次战略研讨会会议纪要
中国物理学会高能物理分会第六次战略研讨会
会议纪要
2016年8月20日至21日，中国物理学会高能物理分会第六次战略研讨会在中国科学技术大学召开,会议由中国物理学会高能物理分会主办、中国科学技术大学承办。来自22个单位的近100名从事高能物理实验与理论研究、粒子加速器与探测器技术方面的学者与专家参加了会议。
在过去几年里，分会举办了五次高能物理战略研讨会，曾就大型环形正负电子对撞机(CEPC，即Higgs工厂)、超级Z工厂(SZF)和超级韬-粲工厂(STCF，也称为HIEPA)三个项目有过多次集中讨论，使得我国高能物理学界对未来基于加速器的诸种可能性有了充分的理解与认识。在此基础上，2016年6月2日中国物理学会高能物理分会常务委员会扩大会议对十三五发改委“先进加速器验证装置”项目申请进行了充分细致的讨论，并达成共识：基于CEPC科学目标的前沿性和关键技术的先进性，分会决定以“大型环形正负电子对撞机(CEPC: Circular Electron Positron Collider)关键技术验证装置”名称来申请十三五发改委“先进加速器验证装置”项目。研究和解决在决策我国高能加速器物理发展战略中遇到的关键技术。
延续前五次高能物理战略研讨，并基于2016年6月2日的会议决议，这次战略研讨的目的是进一步对适合我国高能物理发展战略的高能加速器物理发展规划开展研讨，以期找到科学意义重大又适合我国国情的高能物理发展最佳方案，并制定合理的路线图。
高能物理分会主任赵政国院士报告了粒子物理重大科学问题和装置，基于加速器高能物理现状以及高能物理发展战略思考。并指出我国目前处于确定（基于加速器的）高能物理发展战略的关键时期，希望通过研讨在高能物理学界对发展战略进一步形成共识。这对未来提升我国高能物理基础研究在国际上的地位，实现跨越式发展是极为重要的。
与会者就中国高能物理未来发展可能选项：1. 大型环型正负电子对撞机（CEPC，即Higgs工厂）和超级质子-质子对撞机（SppC： Super Proton Proton Collider); 2.超级Z-工厂; 3.高亮度正负电子加速器(HIEPA)，再次听取了相关项目专家的报告，展开了深入的交流讨论，包括项目的科学意义和目标，目前存在的问题与挑战、未来如何推动申报立项、如何相互兼容等。
CEPC是一周长约几十至一百公里、可提供质心能量约240GeV、亮度为2´1034/cm2/s的环形正负电子对撞机。目前粗步估计CEPC造价约400亿元，从预研、建造到完成物理运行约需30年；CEPC及其上的粒子探测器都涉及大量最前沿、最新的技术、方法、材料和工艺。因此它的建造，对大力推动和提升我国前沿科学研究和多学科及高新技术的综合国际地位有其独特性。CEPC的主要物理目标也是今后几十年高能物理的主旋律，即精确研究Higgs粒子的性质，并以其作为发现超出标准模型新物理的最重要途径，这将为新物理、新现象的发现提供重要的指导方向。 CEPC的建造将使中国在基础前沿的全球大科学中在未来几十年处于国际领先地位。也是在我国建造科学技术前沿大科学装置的很好选择。
推动CEPC的关键是：进一步深入研究其科学意义，并向科技界和政府充分阐明其重要性，包括其在国际上的地位；着手建立符合国际标准和规范的国际合作；及时开展关键核心技术的预研和引进；及时培养和引进建造CEPC所需的科学家和相关工程技术专家。
在CEPC的预研究中应该吸取西欧核子中心（CERN）成功建造大型正负电子对撞机（LEP）和大型强子对撞机（LHC）的经验，在选址及隧道建设中预留足够的空间、为更长远的发展留下潜力。
SppC是质心能量为约100TeV 的质子-质子对撞机，其亮度为1´1035cm-2s-1。其主要物理目标是发现超出标准模型的新粒子和新现象。由于LHC将运行约二十年，以在14 TeV能量下收集高统计量的质子-质子对撞数据来寻找超出标准模型的新粒子和新现象。即使LHC上可能因受能量限制而未能发现新物理，它也必将排除许多新物理模型，给出较严格的新物理有关参数的限制区域，为下一步继续寻找新物理提供重要参考。此外，超级强子对撞机还有许多关键技术（如超强磁铁技术）需要较长时期的研发攻关和人才队伍的培养。因此，SppC的建造，应根据LHC和Higgs工厂（CEPC）的物理结果、届时相关关键技术的研发及国际高能届的合作与竞争情况来决定。
超级Z-工厂（SZF）处于高亮度高精度前沿。它将以1035 /cm2 /s或更高的亮度通过几十公里（如30km)的加速器环提供质心系能量约90 GeV的正负电子对撞，以产生巨大数量Z-玻色子来精确测量Z-玻色子、韬轻子性质，寻找超出标准模型的稀有过程、在研究重味物理、QCD精确检验和研究强子物理等方面将发挥重要作用。SZF造价比CEPC少，但在同一量级。从预研，建造到物理运行约需要25-30年。它的建成将使我国成为与西欧核子中心（CERN）运行大型正负电子对撞机（LEP）的时代相当的国际高能物理中心，即将是国际五大高能中心的第二大中心。 SZF除了在科学意义上进行探讨外，尚需对加速器，探测器进行可行性研究和设计。
HIEPA项目是超级t-粲工厂和先进的低能区同步辐射光源相结合的周长约1公里的加速器。它将提供1-3.5 GeV的束流能量，且其优化在2GeV 处束流能量的亮度将比BEPCII提高50-100倍，并可能需要单束极化。HIEPA旨在t-粲能区开展高精度物理研究。主要物理目标是研究与c夸克和t轻子相关的前沿粒子物理，如寻找和研究奇异物质（强子态）、寻找稀有和禁闭衰变及超出标准模型的新现象、深入研究强相互作用和核子內部的电磁分布等重大科学问题。HIEPA还将提供高新一代高品质的从真空紫外到软x射线的同步辐射光源，为凝聚态、生物、化学、材料，微机械加工等诸多学科提供研究手段和研究平台。
HIEPA造价约40亿元，从预研，建造到完成物理运行约需要25年。在完成物理运行后，它将变成专用同步辐射光源。HIEPA在物理运行阶段，将是国际五大高能中心的第三大中心。将使我国在t-粲物理，QCD从非微扰到微扰过度能区及奇异强子（物质）的寻找和研究方面继续保持世界领先的地位。
会议对CEPC的关键物理进行了广泛、深入地讨论。认为CEPC是中国基于加速器的高能物理发展的首选项目。研讨中与会专家和代表针对项目的长期性、复杂性和挑战性也提出了许多具体的问题，特别指出应该仔细分析未能入选国家发改委十三五项目的原因，总结经验、调整策略，以便下一步的申报。由于SZF同样是高能区，高亮度的正负电子对撞机，它在加速器和相关探测器技术，方法，材料和工艺上的挑战接近CEPC。可以考虑SZF和CEPC物理目标融合优化，将SZF纳入CEPC项目规划中。但由于SZF的亮度要求比CEPC高约量级，能量则仅是CEPC的1/3强、兼顾二者，在加速器和探测器的设计上将面临极大的挑战。
由于要和先进的同步辐射光源兼容，HIEPA在加速器，探测器的设计和建造方面也极具挑战。对建造HIEPA，我国有较成熟的专家队伍和相关技术。从时间跨度上看，HIEPA项目也比高能量前沿的CEPC预研和建设周期短，将是BEPC-II/BES-III物理的自然延续和提高。
通过研讨，与会者认同中国高能物理学界应该尽快形成具有共识的发展路线图，对外发出一致声音。以上各项目应加紧预研，细致扎实做好各方面研究工作，时刻做好准备，并进一步对其造价进行更准确的估算。在不断推进研究的过程中确定如何整体布局、兼顾融合、分工合作。要极力避免由于首选项目不成功而造成中国基于加速器的高能物理断线的局面。建议分会成立监督委员会，定期监督评估各项目的进展情况，根据阶段性进展确定下一步的规划。高能物理学界应该同心协力，力推首选、并争取得到中国科学界的认同和国家的支持；同时要保障和充分利用BESII/BEPCII装置在今后若干年的正常运行和物理成果、并及时进行其升级改造及新一代该能区的超级正负电子对撞机关键技术的预研，以保障我国高能物理持续发展。
这次战略研讨会为2016年8月24日中国物理学会高能物理分会常务委员扩大会议形成“中国物理学会高能物理分会关于基于加速器的中国高能物理未来发展的意见”提供了重要的依据。
中国物理学会高能物理分会