当地时间2025年4月5日,科学突破奖(Breakthrough Prize)基金会在美国洛杉矶宣布了2025年科学突破奖获奖者名单。包括数百名中国科研人员在内,来自70多个国家的13508名研究人员共同荣获2025年基础物理学突破奖,以表彰这些物理学家“在大型强子对撞机上对希格斯粒子性质的详细测量研究确认了对称性破缺产生质量的机制、发现新的强相互作用粒子、研究稀有过程和物质-反物质不对称性、对最短距离及最极端条件下的自然探索”。所有的获奖者分别代表欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)的四大实验合作组——ATLAS、CMS、ALICE和LHCb实验。

在本届基础物理学突破奖颁奖词中提到的各项重大物理成果中,中国科学家团队均做出了关键性的贡献,共享突破奖的殊荣实至名归。

中国科学院高能物理研究所

中国科学院高能物理研究所与CERN的正式合作可追溯到1982年,从那时起,高能所参加了CERN大型正负电子对撞机(LEP)的L3和ALEPH实验。90年代之后,高能所陆续加入了LHC四大实验中的ATLAS、CMS、LHCb三个实验。目前,高能所参与ATLAS实验人数为81人,其中署名作者23人,参与CMS实验人数为45人,其中署名作者17人 ,参与LHCb实验人数为29人,其中署名作者21人。

高能所ATLAS、CMS和LHCb组依托国家自然科学基金委、科技部、中科院及高能所的支持,过去20多年,在陈和生院士等团队负责人的领导下,在探测器建造、运行维护及升级、软件重建和探测器性能研究、网格计算及实验物理研究中做出了实质贡献,在希格斯粒子的发现、希格斯性质全面精确的测量、标准模型的精确检验、发现新强子态和重子CP破坏的寻找等重要基础物理科学成果中做出了突出贡献。此外,高能所成员还担任了如ATLAS实验高颗粒度时间探测器项目经理、LHCb实验上游径迹探测器项目经理、三个合作组管理顾问委员会成员等高级管理职务。在此次基础物理学突破奖的获奖者中,共有百余位高能所成员或曾在高能所工作学习的科研人员共享了这一荣誉。

尽管LHC的实验已取得累累硕果,但高能所和LHC实验的四大合作组都在聚焦未来的发展,高亮度LHC升级计划(HL-LHC)正加速推进。近年来,在王贻芳院士的牵头下,高能所提前布局,一方面协调ATLAS、CMS和LHCb高能所团队凝练了长期核心科学目标,另一方面加强了为实现核心科学目标不可或缺的LHC加速器、探测器及计算等关键技术方面的研究,并于2021年联合南京大学及北京大学获得了国家自然科学基金卓越研究群体项目(原基础科学中心项目)的支持,团队已经在这些领域做出显著贡献。例如高能所带领的中国团队为LHC加速器升级项目成功研制的新型对撞区超导磁体,是确保未来对撞亮度相对LHC原设计指标提升5倍的关键一环;主导ATLAS新型高颗粒度高时间分辨探测器项目的研制以及LHCb 上游径迹探测器升级,在ATLAS 内径迹探测器,CMS 高颗粒度量能器及RPC后端触发电子学等项目中承担关键任务。高能所与微电子所联合成功研制出目前性能最优的LGAD硅传感器,该产品被CERN选中采购,成为首款应用于大型强子对撞机实验的国产硅传感器。高能所建有CMS实验三个远程运行中心之一,ATLAS、CMS两个网格二级站点,近年来又建成了亚洲首个LHCb Tier1网格计算站点。

正负电子希格斯工厂可在LHC基础上大幅提升人类对希格斯粒子及其背后物理的理解,被欧洲粒子物理战略规划等确定为最高优先级的未来大型对撞机项目。2012年希格斯粒子被ATLAS和CMS实验发现后,在王贻芳院士的带领下,中国高能物理学界随即提出环形正负电子对撞机(CEPC)项目,组织国内外科学家进行了大量物理和关键技术研究,于2018年完成了概念设计报告, 2023年完成加速器技术设计报告,预计2025年年中完成探测器技术设计报告,为项目开工建设做好技术层面的准备。

南京大学

当地时间2025年4月5日,科学突破奖(Breakthrough Prize)基金会在美国洛杉矶宣布了2025年科学突破奖获奖者名单。包括30名南京大学ATLAS团队成员在内,来自70多个国家的13,508名研究人员共同荣获2025年基础物理学突破奖。

在这四大实验中,ATLAS和CMS合作组于2012年7月同时宣布发现希格斯玻色子,并持续深入研究其物理特性。ALICE实验专注于研究夸克-胶子等离子体,即一种宇宙大爆炸后最初几微秒内存在的极端高温高密物质形态。LHCb实验则致力于探索物质与反物质的细微差异、基本对称性破缺现象,以及由重轻夸克组成的复合粒子(强子)的复杂能谱。通过这些极其精密的实验测量,LHC的四大实验将基础物理学研究推向了前所未有的新高度。

对于此次获得基础物理学突破奖,欧洲核子研究中心总干事Fabiola Gianotti说:“我为大型强子对撞机合作取得的非凡成就并获得了这一殊荣感到自豪。这是对来自世界各地的数千人的集体努力、奉献、能力和辛勤工作的美好认可,他们每天都在为推动人类知识的边界做出贡献。”

南京大学作为ATLAS中国组创始单位于1998年加入ATLAS国际合作组后, 在ATLAS实验探测器建造、维护和运行及其升级改造中发挥重要作用。在物理分析研究中,特别是在南京大学物理学院金山教授担任首席科学家的国家重点研发计划项目中南京大学ATLAS团队在入选美国《物理》期刊评选的2018年物理学十大亮点成果“发现希格斯粒子与重夸克的耦合”和2022年物理学十大亮点成果“希格斯粒子性质详细测量”两项成果中都做出了长期和关键性的贡献2021年南京大学加入了王贻芳院士牵头的基金委卓越研究群体项目(原基础科学中心项目),金山教授作为骨干成员负责项目中的ATLAS物理研究部分。该项目的核心物理目标是希格斯粒子自耦合的测量,南京大学ATLAS团队在相关研究中做出了主要贡献。南京大学ATLAS团队成员共享2025年基础物理突破奖的殊荣是实至名归。

南京大学ATLAS团队获奖人员名单(按字母顺序):Fabio Lucio Alves,Mohamad Kassem Ayoub,Yizhou Cai 蔡以周,Yimin Che 车轶旻,Shenjian Chen 陈申见,Huirun Chen 陈汇润,Adelina D'onofrio ,Liangliang Han 韩亮亮,Xiaozhong Huang 黄晓忠,Zihang Jia 贾子航,Shan Jin 金山,Huanguo Li 李桓国,Yichen Li 李依宸,Yang Liu 刘洋,Antonio De Maria ,Tianjue Min 闵天觉,Xin Wang 王新,Chao Wang 王超,Wei Wang 王蔚,Yuhao Wang 王昱昊,Ligang Xia 夏力钢,Zifeng Xu 许梓峰,Hanfei Ye 叶瀚非,Bowen Zhang 张博文,Huijun Zhang 张慧君,Rui Zhang 张瑞,Lei Zhang 张雷,Yixiang Zhang 张翼翔,Jinchao Zheng 郑金超,Yong Zhou 周勇。

中国科学技术大学

中国科大近五十名师生作为合作组署名作者位列获奖名单中,其中教师名单如下(按姓氏拼音排序)

ATLAS:杜东硕、韩良、胡启鹏、蒋一、刘建北、刘明辉、刘衍文、彭海平、吴雨生、徐来林、杨洪洮、杨思奇、赵政国、朱莹春,以及外籍专家 Antonio (Toni) Baroncelli,Tatsuo Kawamoto,Rustem Ospanov

CMS:鲁楠

ALICE:白晓智、唐泽波、张一飞

在ATLAS实验中,中国科大课题组在希格斯物理研究和双玻色子精确测量等领域起关键作用,推动对电弱对称性破缺机制和电弱理论规范结构等方向的探索,获得百余项相关测量或新物理寻找研究成果。在缪子谱仪升级和高粒度时间探测器升级等重大国际合作基础设施建设上掌握关键技术,并在系统级研制中做出重要贡献。在探测器研制中起到关键作用但不在作者名单中的探测器与电子学专家包括:金革、李锋、梁昊、孙勇杰和赵雷。在近5000人的国际合作组中担任多项学术领导职务,包括数个大型物理工作组的负责人(数百人乃至千人级别)、国际会议委员会主席、论文委员会委员以及数十人次其他各类职务等。

在CMS实验中,中国科大课题组开展了希格斯玻色子性质和与希格斯玻色子相关的新物理研究,包括通过双希格斯玻色子产生探测希格斯自耦合与寻找超出标准模型的新粒子等。目前,课题组进行第三期运行数据的希格斯物理与夸克胶子等离子体的特性研究,以及高亮度大型强子对撞机CMS探测器升级中时间精度达到50皮秒的超快定时探测器端盖部分的研制。在国际合作组中担任过双希格斯玻色子工作组的负责人、论文委员会委员等学术领导职务。

在ALICE实验中,中国科大课题组主要利用重味夸克偶素作为探针,研究了极端情况下形成的新物质形态——夸克胶子等离子体的特性,为夸克胶子等离子体中重味夸克偶素的新产生机制及其夸克解禁闭特性提供了重要证据。目前,主要开展基于ALICE实验第三期运行数据的物理分析和未来ALICE3实验高颗粒度、高计数率、高时间分辨飞行时间探测器的技术攻关。

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