合肥拟建一大科学装置！

研究物质基本结构和相互作用，基于加速器的粒子物理是最有效途径，该领域已经产生数十个诺贝尔奖得主。大国都有自己的高能粒子加速器。

8月25日，在中国科学技术大学，我国新一代粒子物理研究利器——超级陶粲装置，正式启动关键技术攻关，近30位院士集聚一堂，聚焦项目战略发展展开深入研讨。

破解“五高”技术挑战

宇宙万物，由什么构成？随着粒子物理研究的持续推进，这一问题的答案逐渐清晰。原子、中子、质子、介子、夸克……没有最小只有更小的粒子，不断拓展人类的认知边界。

探索永无止境。摆在科学家面前的，还有一系列重大挑战：对强相互作用本质的理解、探索正反物质不对称性和寻找超出标准模型的新物理，等等。

“计划建造的超级陶粲装置（STCF)，在探索科学难题方面具有独特优势。”中国科学院院士、中国科学院近代物理研究所副所长赵红卫介绍，STCF质心能量覆盖范围2-7 GeV，将大量产生陶轻子和粲夸克用于实验研究；对撞亮度高于0.51035cm-2s-1，是该能区世界上最高对撞亮度。

高亮度、高精度、高本底、高事例率、高数据量，是当今处于不同能区加速器装置物理与技术发展面临的共同挑战。“STCF将攻克这些技术挑战。”项目首席科学家、中国科大赵政国院士介绍说，十四五期间，STCF将完成项目预研和关键技术攻关，就快脉冲磁场技术、快速亮度反馈、对撞点轨道快反馈等开展前沿研究。“这些核心技术的突破，将填补国内空白或将处于国际先进水平，也将带动相应高新技术的发展。”

将成国际高能物理中心之一

建设STCF，早在2011年“中国基于加速器的高能物理发展战略研讨会”上，赵政国院士便作了相关报告。此后中国物理学会高能物理分会进行了长达十余年的研讨，STCF一直是高能物理高亮度前沿的选项。

这是为什么？中国科学院理论物理研究所邹冰松院士介绍，北京正负电子对撞机已经运行了几十年，每一次的升级改造都打开了新的研究领域和方向。这表明，在该领域还有许多重大的科学问题没有解决，需要科学家在下一代装置中进一步回答这些重大科学问题。

“但升级后的装置已经运行了十五六年，在其基础上进一步升级改造的潜力较小且不能满足一些重大科学问题研究的需求。因此，建设STCF是自然的选择。”邹冰松院士说。

当前正在运行的高能粒子物理加速器有位于日内瓦的欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）、日本高能物理研究机构（KEK）的超级B工厂（SuperKEKB）、俄罗斯新西伯利亚核研究所（BINP）的正负电子对撞机（VEPP）、中国高能物理研究所（IHEP）的北京正负电子对撞机（BEPCII）等。

STCF作为国际独特的强相互作用研究和电弱精确测量的专用平台，建成后将成为国际高能物理中心之一，并可在未来20至30年内保持该能区科学研究的世界领先地位，对基础科学研究、高新技术创新和复合型创新人才培育等具有重大意义。

规划建设于未来大科学城

自2012年以来，中国科大联合国内外高校和研究机构，组织开展STCF项目的前期可行性研究，得到科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等支持。2021年底形成了初步的物理-加速器-谱仪概念性设计报告，其重大科学意义、技术的先进性、挑战性以及可行性得到了广泛认同。

2022年4月，安徽省发改委、合肥市发改委和中国科大一致同意启动“超级陶粲装置关键技术攻关项目”，并确定选址于合肥未来大科学城，比邻建设中的“合肥先进光源”。

“把用于多学科研发平台的同步辐射光源和用于重大基础研究的正负电子对撞机布局在一起，将是国际上独一无二的、有特色的加速器群的组合。此外，这两个装置的水、电、风、冷、计算机等基础支撑和辅助系统可以部分共用、分享，将节省大量人力和物力，同时也为进一步发展装置的功能留下巨大潜力。”中国科学院院士，复旦大学校长助理、科学技术研究院院长马余刚说。

在近十年先期研究的基础上，“超级陶粲装置关键技术攻关”项目将获得安徽省、合肥市和中国科学技术大学4.2亿的联合资助。赵政国院士表示，“当前，国内外数十所大学和研究机构正在协同研发，关键岗位人员基本到位，预计于2025年底完成关键技术攻关，达到项目预期目标。”