联邦物理咨询小组建议资助下一代冰立方天文台和其他重大实验

一组负责为联邦政府在粒子物理学研究方面的投资提供建议的科学家建议美国资助冰立方中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory）的扩建计划，这是由威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin–Madison at the South Pole）运营的国际科学合作项目。

粒子物理项目优先小组（P5）的建议加入了该领域的其他主要研究重点，包括支持在伊利诺伊州进行单独的中微子实验;继续投资瑞士的大型强子对撞机和智利的鲁宾天文台;以及开发下一代地面望远镜以观察宇宙微波背景。威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家在伊利诺伊州的项目中发挥了主导作用，该项目被称为深地下中微子实验，以及多个大型强子对撞机项目和鲁宾天文台。这些建议包含在12月7日发布的报告草案中。

P5 顾问包括来自美国各地机构的理论和实验物理研究人员。其中包括威斯康星大学麦迪逊分校的两名教职员工：物理学教授Tulika Bose和Kyle Cranmer。克兰默还是威斯康星大学麦迪逊分校数据科学研究所的主任。

Bose、Cranmer和他们的P5同事在过去一年的大部分时间里都在评估粒子物理学的未来——这个领域以大规模和昂贵的国际实验而闻名，旨在解决有关宇宙的基本问题——然后制定一份项目清单，推荐给美国资助。

Bose 是一名实验家，在大型强子对撞机从事紧凑型 μ 子螺线管实验。她的研究重点是了解希格斯玻色子的性质，希格斯玻色子是一种十年前首次被发现的亚原子粒子，同时试图发现新粒子并找出导致暗物质的原因。

克兰默的早期研究重点是寻找希格斯粒子和新物理学的迹象;这项工作是基于大型强子对撞机的另一个大型多用途实验，称为ATLAS。最近，Cranmer 专注于机器学习和人工智能的使用。

五常小组的审议正值高能物理领域处于某种十字路口的时候，有限的资金池、国际地缘政治和长时间的实验和巨大的价格标签都构成了小组必须考虑的挑战。

“老实说，这是一项艰巨的任务，”克兰默说。“这个领域充斥着好的想法，这些想法将产生好的科学。我希望我们能做得更多，但我们在有限的预算下提出的建议很有说服力。

除了支持包括下一代冰立方在内的一些重大实验外，该小组还建议美国改善各种规模项目之间的资金平衡;支持更积极的研发计划，以产生“革命性”的粒子加速器;并投资于发展和扩大国家的先进技术劳动力。

“我对P5报告中提出的大胆的长期愿景感到兴奋，”Bose说，并指出对加快研发工作的建议特别热情，该建议可能会位于美国。

“这样的对撞机将是一个无与伦比的全球设施，它将为我们量子宇宙的奥秘提供新的见解，”Bose说。

更直接的是，该小组的建议旨在在未来十年内最大限度地发挥有限联邦资金池的影响。这就是被称为 IceCube-Gen2 的 IceCube 扩展包具有吸引力的原因之一。升级目前的天文台将是一种相对具有成本效益的方式，可以大大提高科学界探测和分析中微子的能力，中微子是几乎无质量的亚原子高能粒子，提供有关天体物理现象的信息，如爆炸恒星，伽马射线暴，黑洞和中子星。

“使用新技术并利用我们可以以更高的精度建模的璀璨冰，IceCube-Gen2可以将检测量扩大八倍，而成本与IceCube相当，”威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授Albrecht Karle说，他正在领导IceCube升级。

P5小组的建议现在提交给了高能物理顾问小组，该小组帮助确定美国国家科学基金会和美国能源部的资助优先事项。HEPAP 计划于 12 月 8 日开会并可能批准这些建议。