(一) 短中期目標前三年,完成LHC Run-2尋找暗物質的物理分析以及論文發表,持續進行AMS實驗的物理分析,進行模擬超新星爆炸下一步實驗的可行性分析。

(二) 中長期目標:從第三年起,著手進行Run-3尋找暗物質的物理分析以及論文發表,嘗試比較複雜的最終態(具有長生命期的新粒子)、提出更優質的分析方法,以提升搜尋靈敏度。同時對超新星模擬方面進行先期試驗。

(三) 長期目標:

1. AMS實驗將持續在國際太空站上運作和擷取實驗數據,我們將在不斷增加的實驗數據中,繼續進行宇宙射線不同元素的精密測量、尋找暗物質和反物質。

2. 進行超新星爆炸模擬實驗,並驗證宇宙射線的加速機制。

3. 投入新一代的實驗。我們將在2019年,當LHC停機之後,開始投入人力,衡量各種可能性。新世代的暗物質實驗是我們的目標之一,重點也許會放在極具挑戰性的低質量暗物質。此外,近來重力波的發現開啟了一個嶄新的研究領域,將研究觸角伸往重力波實驗,也是本中心一個可能的方向。做法上將透過本計畫延攬相關領域的資深學者、以及年輕學者和現有成員共同合作開拓新的科研方向。希望在2020年能確立目標並開始執行。

2018年成果:

1.AMS宇宙射線實驗

本中心成員參與AMS實驗多年,在硬體建設與物理分析方面都有重要的貢獻。107年度我們持續進行宇宙射線物理的分析,重要成果包含:

  • (1)量測宇宙射線中碳原子核的流量,以驗證初級宇宙射線的理   論模型。
  • (2)重新撰寫粒子軌跡重建的軟體,提高粒子動量的解析度,在反氘和反氦的研究上,將可明顯的提昇粒子接受度,對反物質的研究奠定很好的基礎。宇宙中的反物質研究將是我們未來研究的重點。
  • (3)完成AMS 新的軌跡探測器熱控系統的散熱板及熱傳導系統。這個元件由漢翔公司建造,已經系統整體組裝,預計將在2019年6約送上太空,安裝於AMS實驗上。(詳見本中心年度亮點特色)

2. KAGRA重力波實驗

今年本中心新聘井上優貴助理教授並正式加入日本重力波探測實驗KAGRA。KAGRA實驗的靈敏度在一些波段內比LIGO及VIRGO實驗好。KAGRA實驗於2019年加入重力波訊號探測網將可大幅改進重力波來源定位誤差到20平方度內,此可為重力波探測帶來突破性的發展。井上教授在KAGRA實驗的重要貢獻為研發光子校正儀(photon calibrator),利用光壓推動重力波感應體(test mass)的鏡面,可以校正的感應體絕對位移。此校正儀使KAGRA實驗將重力波探測的振幅及相位準確度提升到1%和1度。目前如何估計這校正儀的系統誤差,為我們的重要工作之一。另外,井上教授也發表一篇論文於Phys. Rev. D 98, 02205 (2018),提出如何利用光子校正儀以及重力場校正儀(gravity field calibrator)進一步提升重力波振幅探測準確度,目前我們估計將可達0.17%。井上教授加入本中心後旋即獲得科技部愛因斯坦計畫五年的補助。同時,我們也整合本中心高能實驗成員進行重力波實驗物理分析並和中央大學具光學專長的鄭王曜教授及清華大學李瑞光教授建立合作關係共同參與KAGRA實驗。對外,我們也和東京大學宇宙射線研究所及大阪市立大學簽訂合作備忘錄。這些國內外的科研合作將可加速本中心在重力波實驗研究上的推進(詳見中心年度亮點特色)。