超级对撞机概念设计报告出炉

　　11月14日下午，大型环形正负电子对撞机（CEPC）研究工作组正式发布了CEPC的《概念设计报告》。
　　CEPC以秦皇岛地质结构为参考，进行了概念设计研究，预期于“十四五”开始建设，并于2030年前竣工，预估将耗资300多亿人民币。按照概念设计，CEPC将是一个埋在地下100多米处、周长100公里的“大圈”，这个“大圈”由两大部分组成，一部分是加速器，另一部分是探测器。
　　加速器主要负责产生正负电子并加速，最终精确聚焦对撞、制造极端环境，产生具有科学研究价值的物理事件。其主要组成部分是一个小型直线加速器和一个与对撞储存环同样长度的增强器，把正负电子的能量提高到研究所需的值。能量达到研究所需后，粒子就会送入两个储存环进行对撞。
　　探测器则相当于具有可以高速、高精度拍照的立体显微镜，由多种不同的子探测器组成，用来记录带电和不带电的各种微观粒子，同时，这个“照相显微镜”也会采用最新的软件技术，与最新的大数据、机器学习等发展紧密相关。
　　在设计CEPC大致模样的同时，研究团队还规划了前10年的实验内容。最初的7年内，CEPC将在质心能量2400亿电子伏特（240GeV）处运行，以研究希格斯粒子。随后两年，CEPC将在910亿电子伏特（91GeV）处运行，以研究Z玻色子和重味物理。另外1年时间，CEPC计划在1600亿电子伏特（160GeV）附近研究W玻色子物理。
　　而在这10年后，CEPC未来可能的发展方向之一是升级为超级质子-质子对撞机（SppC），质心能量将达到100万亿电子伏特（100TeV），以便在大范围内直接寻找新的物理现象和物理规律。
　　

EAST实现1亿度等离子体运行

　　近日，从中国科学院获悉，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所自主设计研制的磁约束核聚变实验装置“东方超环”（EAST）实现了1亿度等离子体放电。
　　继2017年创造了101.2秒高约束模等离子体运行的世界纪录后，EAST的2018年度物理实验面向未来聚变堆先进稳态运行模式的发展和长脉冲运行下的关键科学技术问题，重点开展了高功率加热下堆芯物理机制研究的系列实验。
　　科研人员通过优化稳态射频波等多种加热技术在高参数条件下的耦合与电流驱动、等离子体先进控制等，结合理论与数值模拟，实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦；在电子回旋与低杂波协同加热下，等离子体中心电子温度达到1亿度。
　　科研人员还开展了一系列相关实验研究，有效拓展了适应于聚变堆高性能等离子体稳态高约束模式的运行区间；在类似未来聚变堆条件下，实现了高约束、高密度、高比压的完全非感应先进稳态运行模式，获得的归一化参数接近未来聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件；利用多种技术演示了类似国际热核聚变实验堆（ITER）运行条件下的边界局域模及钨杂质的控制方法，实现了钨偏滤器高约束模等离子体下稳态热负荷的主动反馈控制。
　　科研人员认为，EAST本年度取得的这些实验成果为未来ITER运行和正在进行的中国聚变工程实验堆工程（CFETR）和物理设计提供了重要的实验依据与科学支持。
　　据了解，EAST是等离子体所自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置，是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克，瞄准未来聚变能商用目标的关键科学问题，近年来在高性能、稳态、长脉冲等离子体研究方面取得了多项原创性成果。
　　

“元器件使用可靠性智慧化解决方案”发布

　　11月9日，2018智慧化元器件与可靠性大会在北京召开，会上发布了“元器件使用可靠性智慧化解决方案”，有望使国产元器件的选用效率由两个月缩短至5分钟。
　　中国载人空间站工程空间应用系统总指挥、中国科学院空间应用工程与技术中心主任高铭表示，以芯片、集成电路为代表的元器件是国家工业的基础，是国民经济和国防建设中重大装备的基础，是国之重器的核心关键之一。无论是载人航天的先进载荷，还是国防科技工业的重大装备，装备的先进性、可靠性和自主可控，都需要元器件的创新性、可靠性和国产化自强来支撑。
　　此次发布的“元器件使用可靠性智慧化解决方案”在国内首次将元器件数据实现了标准化、结构化；首次实现了“替代选型”智能化；首次实现了“统型”智能化；首次实现了元器件使用全生命周期管理互联网化等。
　　该方案可使航天军工设计师选用国产元器件的效率由两个月缩短至5分钟，其独特先进的算法、机器自主学习等，能够为元器件提供更精准的选型和统型，并在保证型号统一、提升质量、且尽量国产化的前提下节约验证成本。
　　“我们的核心成员都曾是载人航天顶级工程核心成员，在过去10余年间的元器件使用过程中，触及到了许多行业痛点。”中国科学院空间应用工程与技术中心可靠性保障中心主任、赛思库CEO党炜举例说，比如大量数据依靠“纸”制介质进行传输与存储，或者是基础的信息化手段进行处理；全系统全寿命周期元器件管理“数据孤岛”现象严重；国产元器件信息化非常落后；严重依赖有经验的专家人为把关等。
　　党炜希望，通过此次大会，相关机构能共同研讨“智慧化”赋能下的装备元器件使用与可靠性管理，分析目前元器件管理现状以及如何结合物联网、大数据和人工智能等先进技术，“智慧化”赋能装备的元器件使用与可靠性管理，助力空间科学、空间技术、空间应用智慧化发展，助推“航天强国”“质量强国”“数字中国”等目标的实现。
　　

香山科学会议聚焦宽禁带半导体

　　“随着第三代半导体材料、器件及应用技术不断取得突破，甚至可能在21世纪上半叶，导致一场新的信息和能源技术革命。”在11月8日召开的以“宽禁带半导体发光的发展战略”为主题的第641次香山科学会议上，与会专家指出，宽禁带半导体核心技术一旦解决，必将引起应用格局的巨大改变。
　　如今，半导体发展已经历了三代变革，极大地影响了社会发展进程。与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料由于禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优越性能，因此在短波发光/激光、探测等光电子器件和高温、高压、高频大功率的电子电力器件领域有广阔的应用前景。其不仅能在更高的温度下稳定运行，而且在高电压、高频率状态下更为耐用和可靠。
　　宽禁带半导体在深紫外发光与激光方面优势明显，其中，Ⅲ族氮化物成为其在深紫外光源领域研究的主要代表，尤其是氮化镓基蓝光发光二极管（LED）的发明，引起人类照明光源的革新。日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二也因此获得2014年诺贝尔物理学奖，这掀起了宽禁带半导体在深紫外发光与激光研发的热潮，并带来了巨大的经济和社会效益。
　　申德振指出，我国在氮化镓基短波LED领域整体水平与美日等发达国家差距明显，主要体现在高质量的氮化镓和氮化铝同质单晶衬底和低缺陷密度铝镓氮的外延生长与高铝组分铝镓氮掺杂工艺等难题。此外，另一种宽禁带半导体材料氧化锌具有高的激子束缚能和优异的光学特性，是实现深紫外激光器件的理想材料，将成为铝镓氮在深紫外光电领域应用的重要补充，但其目前发展严重受限于P型掺杂技术。
　　为此，与会专家认为，突破高质量同质单晶衬底制备和p型掺杂技术，是带动宽禁带半导体紫外发光与激光器件进一步发展的关键。同时，宽禁带半导体的单体点缺陷表征和调控也是亟须解决的关键科学和技术难题。因此，我国应加大在宽禁带半导体发光领域的投入，解决该领域的核心科学和技术难题，争取拥有更多自主知识产权，推动应用市场的发展。