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合作交流
2019-07-09 | 【

  粒子天体物理重点实验室与多个国家和地区、国内多所大学和研究机构展开了多种形式的合作研究。通过合作项目研究、联合培养研究生、人员互访交流、合作发表文章等方式,长期保持着良好的合作关系,并且取得了突出成绩。

  目前,实验室承担的POLAR、eXTP、HERD、LHAASO、ARGO-YBJ和ASγ等都是有着广泛国际合作的项目,POLAR是和瑞士2家单位以及波兰1家单位合作,eXTP目前的国际合作团队除中国外还包括意大利、西班牙、荷兰、法国、德国、美国、英国等23个国家共125个大学或研究所,HERD的合作团队则包括瑞典、西班牙、瑞士、德国和意大利的21家研究机构;LHAASO项目的国际合作者有俄国、法国、意大利等,ASγ主要与日本合作,ARGO-YBJ与意大利合作。具体情况请看“主要项目合作成员列表”。此外,实验室也注重加强科学研究方面的国际合作,特别是基于HXMT、POLAR、ARGO-YBJ和ASγ等正在运行的实验室项目的合作。具体情况请看“国际合作取得的标志性成果”。

  除国际合作外,实验室在国内合作方面也有着深厚的基础。实验室和国内相关领域的各主要单位在高能天体物理、宇宙线、宇宙学、粒子物理实验等方面保持着密切的合作,通过人员互访、合作研究、举办会议等形式增进了各合作单位之间的交流,同时也扩大了实验室在国内的影响力。比如,实验室每年举办的“粒子天体物理研究生学术研讨会暨北京市天文学会学术年会”就吸引了来自其它单位的博士后和研究生参加,这些学术活动为北京地区的青年学者和研究生提供了学术交流和探讨的机会,为促进其成长提供了有利平台。

  国际合作取得的标志性成果:

  1. 慧眼望远镜参与监测首个引力波电磁对应体严格限制其高能辐射性质

  2017年8月17日北京时间20:41:04,LIGO和Virgo共同探测到首例由两颗中子星并合产生的引力波事件GW170817。作为LIGO多信使全球观测合作组成员,慧眼团队于21:32接收到疑似双中子星合并产生引力波的通报,并立即启动后随观测及快速数据处理流程。

  引力波事件发生时,全球仅有4台X射线和伽玛射线望远镜成功监测到爆发天区,慧眼望远镜为其中之一,且在0.2-5 MeV能区的探测面积最大、时间分辨率最好。虽然这些望远镜在MeV能区均没有探测到高能辐射,但慧眼凭借强大的探测性能,对该引力波闪在MeV能区的辐射性质给出了严格的上限。

  对本次引力波事件产生的高能电磁对应体,即编号为GRB170817A的伽马暴,及其先兆和延展辐射在MeV能区的辐射性质给出了严格的上限约束。

  慧眼望远镜以合作组形式加入了报告本次历史性发现的论文,而且在论文的正文部分报告了观测结果。该论文是关于此次引力波事件同时发表的一系列论文中最核心的领头论文,已于10月16日正式发表。慧眼望远镜的详细分析结果也以独立论文的形式于10月16日同步发表在《中国科学:物理学力学天文学》杂志英文版的网页版。

  2. 中欧合作研发“伽玛暴偏振仪(POLAR)”并获得伽玛暴偏振测量的重要结果

  在2014年1月1日至2016年9月15日之间,高能所与瑞士日内瓦大学、瑞士保罗谢尔研究所以及波兰国家核研究中心等单位开展了深入合作,研制完成伽马暴偏振探测仪,并安装在天宫二号于2016年9月15日成功发射。这期间,开展的合作研究以及完成情况为:

  (1)完成探测器正样飞行件的硬件及软件研制;

  (2)完成探测器正样飞行件的地面标定实验与数据分析;

  (3)完成探测器正样飞行件的验收级环模实验;

  (4)完成探测器出厂放行评审;

  (5)完成探测器发射场测试。

  在2016年9月16日至2018年12月31日期间,在在轨数据处理与分析过程中,中欧(包括中科院高能所、瑞士日内瓦大学、瑞士保罗谢尔研究所、波兰国家核研究中心、南京大学以及中科院紫金山天文台等单位)双方延续了之前的合作,同时又相对独立地对科学数据进行了分析,在成果发表之前进行交叉验证,从而保证了结果的正确性。中欧双方的合作与完成情况为:

  (1)完成了探测器的在轨标定与性能研究工作;

  (2)完成了偏振探测的物理仿真分析;

  (3)完成了对其中5个伽马暴瞬时辐射的详细偏振测量与数据分析,并完成了论文发表,成果发表在《Nature Astronomy》杂志上。

  2018年,POLAR项目组内1名博士研究生申请并获得国际合作培养资助到瑞士日内瓦大学进行交流学习1年。此外,中欧双方每周召开一次视频会,讨论双方的工作进展情况、存在的问题以及解决情况;每年召开1~2次合作组会议。

  同时,根据POLAR的科学发现也提出了新的重要科学问题。瑞士、德国以及波兰等国家的科学家携手中方科学家(中科院高能所为中方牵头单位)一起组成了扩大的POLAR合作团队,共同申请在中国空间站开展后续科学实验项目伽马暴偏振探测仪二号(简称POLAR-2),科学能力将有大幅度提高,有望解决根据POLAR的科学发现所提出的新的科学问题,期待最终揭开伽马暴瞬时辐射物理机制的神秘面纱。此外,瑞典和日本等国的科学家也表示了参加POLAR-2项目合作的意愿和贡献的方式。

  3. 宇宙线研究的重要合作成果

  在LHAASO项目中,与瑞士日内瓦大学在WFCTA采用高新技术SiPM方面开展合作,代替传统PMT,已经实现整机制作;与俄罗斯科学院核研究所在增加EAS热中子探测阵列方面开展合作,已经建成66台热中子探测器以及相应的电子学系统;与泰国玛希隆大学在太阳物理方面开展合作研究。

  在中日合作ASγ实验中,日方合作单位由东京大学宇宙线所、日本理化学研究所,横滨国立大学、宇都宫大学,神奈川大学等16个大学以及研究所组成,其中横滨国立大学的 M.Shibata 教授作为中国科学院的“特聘研究员”与中方合作组成员展开合作。完成了重大升级改造的收尾工作,并使升级之后的ASγ 的 3大复合式阵列联合实验(YAC-II + Tibet-III + MD)于2014年3月开始正式取数。

  3. 在AMS国际合作中做出重要贡献

  本实验室参加AMS国际合作,在暗物质寻找相关的题目中与美国的麻省理工大学紧密合作,采取先派人一起分析掌握分析方法步骤,后逐渐独立分析取得自主结果的方针,在宇宙线反质子分析,宇宙线电子正电子分析中都取得了独立的分析结果,与美国的麻省理工大学的结果完全一致,作为合作组的结果发表文章。

  4. 在CMS国际合作中做出重要贡献

  本实验室CMS团队通过多个物理衰变道对希格斯粒子的性质进行了全面系统的实验研究,对CMS合作组及LHC上取得的如下成果有直接重要贡献:希格斯质量和衰变宽度的精确测量;确定该粒子的自旋宇称为0+,检验了其CP破坏性质;精确测量希格斯粒子的微分截面;精确测量希格斯与其它粒子的耦合度;以超过5σ的统计显著度发现希格斯粒子的重要产生模式、衰变模式:矢量玻色子聚合(VBF)产生模式,与顶夸克粒子伴随(ttH)产生模式以及H→τ+τ-和H→bb衰变模式,确认了希格斯粒子与费米子的直接相互作用(Yukawa interaction)。为CMS合作组发表的希格斯相关多篇重要文章做出了多项原创性或关键的贡献。

  基于CMS Run-1数据的希格斯粒子所有衰变道的联合分析文章被选为封面文章<<欧洲物理杂志C>>,INSPIRE引用774次,课题组成员担任该文章编辑,并做了预审核报告。

  基于CMS和ATLAS Run-1数据进行的希格斯质量联合测量结果发表在<<物理评论快报>>上,课题组成员是CMS方面联系人及编辑之一,并且做了审核报告,文章被选为<<物理评论快报>>封面文章,INSPIRE引用1317次。

  ttH产生模式及Hbb衰变模式的发现被美国物理学会选为2018年度 十大物理学进展之一。

  本实验室成员被CMS国际合作组任命为希格斯联合分析及性质组召集人、LHC希格斯截面工作组第二大组(希格斯性质)召集人等重要职位,并多次担任国际学术会议希格斯相关分会召集人。陈明水研究员因在缪子探测器的安装调试、希格斯的发现及其性质测量中的长期重要贡献而获得2017年CMS国际合作组青年研究员奖。

  


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