Partikelfysikprojektets prioriteringspanel
Partikelfysikprojektets prioriteringspanel (P5) är en vetenskaplig rådgivande panel som har till uppgift att rekommendera planer för USA:s investeringar i partikelfysikforskning under de kommande tio åren, utifrån olika finansieringsscenarier. P5 är en tillfällig underkommitté till High Energy Physics Advisory Panel (HEPAP), som betjänar Department of Energy 's Office of Science och National Science Foundation . 2014 leddes panelen av Steven Ritz från University of California, Santa Cruz. År 2023 kommer panelen att vara ordförande av Hitoshi Murayama från University of California, Berkeley.
2014 års rapport
Under 2013 ombads HEPAP att sammankalla en panel (P5) för att utvärdera forskningsprioriteringar mot bakgrund av den förväntade utvecklingen inom området globalt under de kommande 20 åren. Rekommendationer skulle göras utifrån tre finansieringsscenarier för högenergifysik:
- En konstant finansieringsnivå för de kommande tre åren följt av en årlig ökning med 2 %, i förhållande till budgeten för 2013
- En konstant finansieringsnivå för de kommande tre åren följt av en årlig ökning med 3 %, i förhållande till den föreslagna budgeten för 2014
- En obegränsad budget
Vetenskapsförare
I maj 2014 släpptes den första P5-rapporten sedan 2008. 2014 års rapport identifierade fem "vetenskapliga drivkrafter" - mål avsedda att informera finansieringsprioriteringar - hämtade från en årslång diskussion inom partikelfysikgemenskapen. Dessa vetenskapsdrivare är:
- Användning av Higgs boson som ett verktyg för vidare utredning
- Undersökning av neutrinomassans fysik
- mörk materias fysik
- mörk energis fysik och kosmisk inflation
- Utforskning av nya partiklar, interaktioner och fysikprinciper
Rekommendationer
I jakten på de fem vetenskapliga drivkrafterna identifierade 2014 års rapport tre "högprioriterade stora kategorier"-projekt som förtjänar betydande investeringar under FY2014–2023, oavsett den bredare finansieringssituationen: High Luminosity Large Hadron Collider (en föreslagen uppgradering till den stora Hadron Collider belägen vid CERN i Europa); International Linear Collider (en föreslagen elektron - positron -kolliderare, troligen värd i Japan); och Long Baseline Neutrino Facility (en utbyggnad av det föreslagna Long Baseline Neutrino Experiment (som döptes om till Deep Underground Neutrino Experiment ), som ska byggas vid Fermilab i Illinois och vid Homestake Mine i South Dakota).
Utöver dessa stora projekt identifierade rapporten ett flertal mindre projekt med potential för kortsiktig avkastning på investeringar, inklusive Mu2e- experimentet, andra och tredje generationens mörk materia-experiment, partikelfysikkomponenter i Large Synoptic Survey Telescope (LSST) ) , kosmiska mikrovågsbakgrundsexperiment och ett antal små neutrinoexperiment.
Rapporten gav flera rekommendationer för betydande förändringar i prioritet, nämligen:
- En ökning av andelen av högenergifysikbudgeten som ägnas åt att bygga nya anläggningar, från 15 % till 20 %-25 %
- En utvidgning av omfattningen av Long Baseline Neutrino Experiment till ett stort internationellt samarbete, med omdirigering av resurser från andra FoU-projekt till utveckling av mer kraftfulla protonstrålar för neutrinoanläggningen
- Ökad finansiering för andra generationens experiment för upptäckt av mörk materia
- Ökad finansiering av forskning om kosmisk mikrovågsbakgrund (CMB).
Panelen betonade att de mest konservativa av de finansieringsscenarier som övervägdes skulle äventyra USA:s förmåga att vara värd för ett stort partikelfysikprojekt samtidigt som de nödvändiga stödelementen bibehålls.
Effekt och resultat sedan 2014
Ett mål med 2014 års P5-övning var att förse kongressen med en vetenskapligt motiverad färdplan för projektfinansiering. Fem år senare, 2019, förklarade Department of Energy Office of Science: "Kongressanslag återspeglar starkt stöd för P5. Rapporter om språk i anslag har konsekvent erkänt samhällets ansträngningar för att skapa och genomföra P5-rapportstrategin" och "P5 var oerhört framgångsrik. " Från 2016 till 2020 växte budgeten för högenergifysik (HEP) från mindre än 800 miljoner dollar till mer än 1 miljard dollar.
Medlemmar av HEP-gemenskapen var dock oroliga eftersom den ökade finansieringen i första hand gick till projekt, medan finansieringen för kärnforsknings- och teknikprogram, som också stöddes av P5, minskade från 361 miljoner dollar till 316 miljoner dollar. År 2020 drog en bedömning av framstegen för det P5-definierade programmet framtaget av High Energy Physics Advisory Panel (HEPAP) slutsatsen: "Medan investeringar under de senaste 5 åren har fokuserat på projektkonstruktion, kommer det att vara fundamentalt viktigt att balansera komponenterna i HEP-budgeten för att fortsätta framgångsrikt genomförande av P5-planen. Driften av de nybyggda experimenten kräver fullt stöd för att skörda sina vetenskapliga mål. HEP-forskningsprogrammet behöver också starkt stöd för att genomföra planen fullt ut, under hela konstruktionen, driften och dataanalysen faserna av experimenten och för att lägga en grund för framtiden."
Från och med 2022 hade flera av de "stora projekt" som identifierats som prioriterade av 2014 års P5 hamnat avsevärt efter schemat eller påverkats av kostnadsluckor, inklusive:
- The Deep Underground Neutrino Experiment har tagits bort, med uppstarten försenad från 2027 till 2032.
- Mu2e - experimentet försenades från 2020 till 2026.
- PIP -II -projektet försenades från 2020 till 2028.
- High Luminosity LHC-bidragen från Fermilab stod inför ett kostnadsgap på 90 miljoner USD 2021.
- International Linear Collider (ILC), som föreslagits för konstruktion i Japan, lades på hyllan.
2023 års rapport
frågor
P5-processen kommer att ske under våren 2023 och kommer att informeras om resultaten av 2021 års Snowmass-process som slutfördes sommaren 2022. Snowmass 2021-studien identifierade två existentiella hot mot fältet som P5 måste ta itu med:
- Att fältet har gått in i ett "mardrömsscenario" eftersom inga oväntade fysiksignaturer har observerats av experiment med den högsta energiacceleratorn, Large Hadron Collider. Som många påpekade vid det avslutande Snowmass-mötet ger detta liten grund för 2023 års P5 att rekommendera nya stora projekt.
- Att LBNF/DUNE (även kallat Deep Underground Neutrino Experiment ), flaggskeppsprojektet som kom ur 2014 P5, kommer att omvärderas på grund av ökande kostnader och förlängda förseningar. Upptrappningen har lett till jämförelser med Superconducting Super Collider (SSC), ett partikelfysik- megaprojekt som avbröts mitt i konstruktionen 1993 på grund av kostnadsöverskridande --- ett debacle med enorma personliga och vetenskapliga kostnader för partikelfysikerna inblandade.
Tillsammans med dessa stora frågor står P5 också inför ett område som är mindre enhetligt än 2014, vilket framhölls av titeln på Scientific American -rapporten om Snowmass 2021-resultat: "Fysiker kämpar för att förenas kring framtidsplaner." Vissa medlemmar av fältet har uttryckt att trycket att projicera en enhetlig åsikt kväver debatten, där en fysiker sa till en reporter från Physics Today : "Det finns stora frågor som folk inte diskuterade." Panelordförande Hitoshi Murayama har uttryckt medvetenhet om detta problem och sagt att "gemenskapens inköp är nyckeln" för framgången för P5-rapporten.
Panel
Medlemskapet i 2023 P5 tillkännagavs i december 2022, med Hitoshi Murayama från University of California, Berkeley som chef. Se den officiella sidan .
I likhet med 2014 är 2023 års P5-medlemmar alla partikel- och acceleratorfysiker; inga medlemmar är specialiserade på projektledning. Detta placerar kommittén i ett bra läge att utvärdera svar på "mardrömsscenariot". Detta gör det dock svårt för ledamöterna att bedöma om de uppgifter om kostnad och tidsplan som lämnats till nämnden har en sund grund. Den bristen på expertis kan förklara hur 2014 P5 misslyckades med att förutse LBNF/DUNE-kostnads- och schemakrisen, och kommer att göra det svårt för 2023 P5 att avvärja ett "SSC-scenario." [ citat behövs ]
Uppdrag
Regina Rameika från Department of Energy Office of Science sammanfattade P5-avgiften i en presentation för High Energy Physics Advisory Panel den 8 december 2022. Åtalet bad P5 att:
- Uppdatera den strategiska planen för 2014 P5 och ge rekommendationer för åtgärder inom en tioårig tidsram samtidigt som man överväger ett tjugoårigt sammanhang.
- Omvärdera 2014 års "vetenskapliga drivkrafter" och rekommenderade vetenskapliga projekt, samt göra vetenskapliga argument för nya initiativ.
- Upprätthåll en balans mellan stora projekt och små experiment. P5 rekommenderar inte specifika små experiment men ombads kommentera den vetenskapliga inriktningen för den portföljen. Betoningen på P5-riktning till små experiment var ny jämfört med 2014 års P5-laddning.
- Ta itu med synergier inom amerikanska program och med det världsomspännande programmet.
Panelen ombads att lämna sin rapport i augusti 2023, med slutrapportens godkännande i oktober 2023.