Panel priorytetyzacji projektów fizyki cząstek elementarnych

Logo Panelu Priorytetyzacji Projektów Fizyki Cząstek, mające na celu przywołanie pięciu naukowych czynników napędzających fizykę cząstek elementarnych

Panel Priorytetyzacji Projektów Fizyki Cząstek (P5) to naukowy panel doradczy, którego zadaniem jest rekomendowanie planów amerykańskich inwestycji w badania fizyki cząstek elementarnych w ciągu najbliższych dziesięciu lat, na podstawie różnych scenariuszy finansowania. P5 jest tymczasowym podkomitetem Panelu Doradczego ds. Fizyki Wysokich Energii (HEPAP) , który obsługuje Biuro Naukowe Departamentu Energii i Narodową Fundację Nauki . W 2014 roku panelowi przewodniczył Steven Ritz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. W 2023 roku panelowi przewodniczyć będzie Hitoshi Murayama z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.

raport z 2014 r

W 2013 roku HEPAP został poproszony o zwołanie panelu (P5) w celu oceny priorytetów badawczych w kontekście przewidywanych zmian w tej dziedzinie na świecie w ciągu najbliższych 20 lat. Rekomendacje miały być sformułowane na podstawie trzech scenariuszy finansowania fizyki wysokich energii:

  • Stały poziom finansowania przez kolejne trzy lata, a następnie coroczny wzrost o 2% w stosunku do budżetu na rok 2013
  • Stały poziom finansowania przez kolejne trzy lata, a następnie coroczny wzrost o 3% w stosunku do proponowanego budżetu na rok 2014
  • Nieograniczony budżet

Kierowcy nauki

W maju 2014 r. ukazał się pierwszy raport P5 od 2008 r. W raporcie z 2014 r. zidentyfikowano pięć „kierunków naukowych” – celów, które miały informować o priorytetach finansowania – zaczerpniętych z całorocznej dyskusji w społeczności fizyków cząstek elementarnych. Te czynniki naukowe to:

Zalecenia

W pogoni za pięcioma naukowymi czynnikami napędzającymi, w raporcie z 2014 r. zidentyfikowano trzy projekty „dużej kategorii o wysokim priorytecie”, które zasługują na znaczne inwestycje w okresie RO2014–2023, niezależnie od szerszej sytuacji finansowej: Wielki Zderzacz Hadronów o Dużej Jasności (proponowana modernizacja do Wielkiego Zderzacza Hadronów Zderzacz Hadronów znajdujący się w CERN w Europie); International Linear Collider (proponowany zderzacz elektronów i pozytonów , prawdopodobnie zlokalizowany w Japonii); oraz Long Baseline Neutrino Facility (rozszerzenie proponowanego Long Baseline Neutrino Experiment (który został przemianowany na Deep Underground Neutrino Experiment ), który ma zostać zbudowany w Fermilab w Illinois oraz w Homestake Mine w Południowej Dakocie).

Oprócz tych dużych projektów, w raporcie zidentyfikowano wiele mniejszych projektów, które mogą przynieść krótkoterminowy zwrot z inwestycji, w tym eksperyment Mu2e, eksperymenty z ciemną materią drugiej i trzeciej generacji, komponenty fizyki cząstek elementarnych Large Synoptic Survey Telescope (LSST) , eksperymenty kosmicznego tła mikrofalowego i szereg małych eksperymentów z neutrinami.

Raport zawiera kilka zaleceń dotyczących znaczących zmian priorytetów, a mianowicie:

  • Zwiększenie udziału budżetu fizyki wysokich energii przeznaczonego na budowę nowych obiektów z 15% do 20%-25%
  • Rozszerzenie zakresu eksperymentu Long Baseline Neutrino Experiment do dużej współpracy międzynarodowej, z przekierowaniem zasobów z innych projektów badawczo-rozwojowych na rozwój wiązek protonowych o większej mocy dla obiektu neutrinowego
  • Zwiększone fundusze na eksperymenty drugiej generacji z wykrywaniem ciemnej materii
  • Zwiększone finansowanie badań kosmicznego mikrofalowego tła (CMB).

Panel podkreślił, że najbardziej konserwatywny z rozważanych scenariuszy finansowania zagroziłby zdolności Stanów Zjednoczonych do zorganizowania dużego projektu fizyki cząstek elementarnych przy zachowaniu niezbędnych elementów wspierających.

Wpływ i wyniki od 2014 r

Celem ćwiczenia P5 z 2014 r. było dostarczenie Kongresowi naukowo uzasadnionego planu finansowania projektów. Pięć lat później, w 2019 r., Biuro Nauki Departamentu Energii oświadczyło: „Środki Kongresu odzwierciedlają silne poparcie dla P5. Język w raportach dotyczących środków konsekwentnie uznaje wysiłki społeczności w tworzeniu i realizacji strategii raportu P5” oraz „P5 odniósł ogromny sukces. " W latach 2016-2020 budżet na fizykę wysokich energii (HEP) wzrósł z mniej niż 800 milionów dolarów do ponad 1 miliarda dolarów.

Jednak członkowie społeczności HEP byli zaniepokojeni, ponieważ zwiększone fundusze zostały przeznaczone głównie na projekty, podczas gdy finansowanie podstawowych programów badawczych i technologicznych, które również było wspierane przez P5, spadło z 361 mln USD do 316 mln USD. W 2020 r. ocena postępów programu zdefiniowanego przez P5, sporządzona przez Panel Doradczy ds. Fizyki Wysokich Energii (HEPAP), podsumowała: „Podczas gdy inwestycje w ciągu ostatnich 5 lat koncentrowały się na budowie projektu, fundamentalnie ważne będzie zrównoważenie elementów budżetu HEP na kontynuację udanej realizacji planu P5. Operacje nowo skonstruowanych eksperymentów wymagają pełnego wsparcia, aby osiągnąć ich cele naukowe. Program badawczy HEP potrzebuje również silnego wsparcia, aby w pełni zrealizować plan, w trakcie budowy, eksploatacji i analizy danych fazy eksperymentów i położyć podwaliny pod przyszłość”.

Od 2022 r. kilka „dużych projektów” określonych jako priorytetowe w P5 z 2014 r. znacznie opóźniło się w harmonogramie lub miały na nie wpływ luki kosztowe, w tym:

  • Eksperyment Deep Underground Neutrino został zbadany, a jego uruchomienie opóźniono z 2027 do 2032 roku.
  • Eksperyment mu2e został opóźniony z 2020 do 2026 roku.
  • Uruchomienie projektu PIP-II zostało opóźnione z 2020 na 2028 rok.
  • Wkłady High Luminosity LHC z Fermilab napotkały lukę kosztową w wysokości 90 mln USD w 2021 r.
  • Międzynarodowy zderzacz liniowy (ILC), proponowany do budowy w Japonii, został „odłożony na półkę”.

raport z 2023 r

Kwestie

Proces P5 nastąpi wiosną 2023 r. i będzie oparty na wynikach procesu Snowmass 2021 sfinalizowanego latem 2022 r. W badaniu Snowmass 2021 zidentyfikowano dwa egzystencjalne zagrożenia dla pola, którym P5 musi się zająć:

  • Że pole wkroczyło w „koszmarny scenariusz”, ponieważ w eksperymentach na najwyższym akceleratorze energii, Wielkim Zderzaczu Hadronów, nie zaobserwowano żadnych nieoczekiwanych sygnatur fizycznych. Jak wielu zauważyło na ostatnim spotkaniu Snowmass, daje to niewielką podstawę dla P5 2023 do rekomendowania nowych dużych projektów.
  • Ten flagowy projekt LBNF/DUNE (zwany także Deep Underground Neutrino Experiment ), który wyszedł z P5 2014, zostanie ponownie oceniony z powodu rosnących kosztów i przedłużających się opóźnień. Eskalacja doprowadziła do porównań do Superconducting Super Collider (SSC), fizyki cząstek elementarnych Megaprojekt , który został odwołany w połowie budowy w 1993 roku z powodu przekroczenia kosztów --- porażka z ogromnymi kosztami osobistymi i naukowymi dla zaangażowanych fizyków cząstek elementarnych.

Oprócz tych głównych problemów, P5 ma również do czynienia z dziedziną, która jest mniej ujednolicona niż w 2014 r., jak podkreślono w tytule raportu Scientific American na temat wyników Snowmass 2021: „Fizycy walczą o zjednoczenie wokół planów na przyszłość”. Niektórzy przedstawiciele tej dziedziny stwierdzili, że presja, by przedstawić jednolitą opinię, tłumi debatę, a jeden z fizyków powiedział reporterowi z Physics Today : „Są duże problemy, o których ludzie nie dyskutowali”. Przewodniczący panelu, Hitoshi Murayama, wyraził świadomość tego problemu, mówiąc, że „zaangażowanie społeczności jest kluczem” do sukcesu raportu P5.

Płyta

Członkostwo w P5 2023 zostało ogłoszone w grudniu 2022 r., A na czele stał Hitoshi Murayama z University of California w Berkeley. Zobacz oficjalną stronę .

Podobnie jak w 2014 r., wszyscy członkowie P5 z 2023 r. to fizycy cząstek i akceleratorów; żaden z członków nie specjalizuje się w zarządzaniu projektami. To stawia komisję w dobrej pozycji do oceny odpowiedzi na „koszmarny scenariusz”. Utrudnia to jednak członkom ocenę, czy informacje o kosztach i harmonogramie przekazywane komisji mają solidne podstawy. Ten brak wiedzy może wyjaśnić, w jaki sposób P5 2014 nie przewidział kryzysu kosztów i harmonogramów LBNF/DUNE, i utrudni P5 2023 zażegnanie „scenariusza SSC”. [ potrzebne źródło ]

Zadania

Regina Rameika z Departamentu Energii Biura Naukowego podsumowała ładunek P5 w prezentacji dla Zespołu Doradczego ds. Fizyki Wysokich Energii 8 grudnia 2022 r. Podopieczny poprosił P5 o:

  • Zaktualizuj plan strategiczny P5 na 2014 r., przedstawiając zalecenia dotyczące działań w perspektywie dziesięcioletniej, biorąc pod uwagę kontekst dwudziestoletni.
  • Dokonaj ponownej oceny „motywów naukowych” i zalecanych projektów naukowych z 2014 r., a także przedstaw naukowe uzasadnienie nowych inicjatyw.
  • Zachowaj równowagę między dużymi projektami a małymi eksperymentami. P5 nie zaleca konkretnych małych eksperymentów, ale został poproszony o skomentowanie naukowego ukierunkowania tego portfolio. Nacisk na kierunek P5 do małych eksperymentów był nowy w porównaniu z ładunkiem P5 z 2014 roku.
  • Skoncentruj się na synergii w ramach programów amerykańskich i programów ogólnoświatowych.

Panel został poproszony o przedstawienie swojego raportu w sierpniu 2023 r., z ostatecznym zatwierdzeniem raportu w październiku 2023 r.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Particle_Physics_Project_Prioritization_Panel&oldid=1135268984 ”