精密测量物理

　　精密测量物理是现代物理学发展的基础、着力点和前沿，是科学问题探索和精密测量技术相互融合的结果，是解决国家相关精密测量重大需求的基础。本研究计划旨在针对特定的精密测量物理研究对象，以原子分子、光子为主线，构建高稳定度精密测量新体系，探索精密测量物理新概念与新原理，发展更高精度的测量方法与技术，提高基本物理学常数的测量精度，在更高精度上检验基本物理定律的适用范围。

　　一、科学目标

　　总体科学目标：进一步提升我国在精密测量领域的研究能力，促进精密测量物理领域的发展，增强精密测量物理学科整体上在国际上的影响力，其中某些方面达到国际领先水平，扩大基本物理常数测量和基本物理量测定的国际话语权。在导航定位、守时授时、资源勘探、国防安全等国家需求方面提供关键概念、方法、技术基础。在精密测量领域，为国家发展的需求造就一支高水平的研究队伍。

　　具体科学目标：改进现有实验体系，提升测量精度；构建原子分子冷却新体系，提出原子分子冷却以及用于精密测量的新原理与新方法；实现突破标准量子极限的测量，噪声压缩达到国际领先水平；时频测量不确定度达到10–18水平，时频比对传递精度优于10–19；更多物理常数测量值进入CODATA；等效原理和牛顿反平方定律等物理定律检验取得国际领先的结果等；在实验测量研究的基础上，获取新发现、新认识、新机理，提出新概念、新观点等。

　　二、核心科学问题

　　1. 突破标准量子极限的测量原理、方法与技术

　　2. 突破现有原子频标精度水平的新原理与方法

　　3. 突破原子精密操控和分子冷却的新机理与技术

　　三、2015年度受理与资助情况

　　2015年度共接收申请54项，其中“重点支持项目”19项，“培育项目”35项。经专家组评审，有8项“重点支持项目”，16项“培育项目”获得资助，资助直接费用4 280万元。

　　四、2016年度重点资助领域和研究方向

　　本重大研究计划围绕核心科学问题，主要以“培育项目”和“重点支持项目”的形式予以资助。对探索性强、选题新颖的申请项目将以“培育项目”方式予以资助，对具有原创性、有一定工作积累、有望取得重要突破的申请项目将以“重点支持项目”的方式予以资助。本重大研究计划预计执行期为8年，立项资助工作主要在前5年进行。2016年度拟安排资助重点支持项目直接费用平均资助强度320万～400万元/4年，培育项目直接费用平均资助强度80万～100万元/3年，资助的研究方向如下：

　　重点支持项目：申请人可根据实际情况，选择各研究方向全部或部分内容提出申请。主要研究方向如下。

　　1. 超越标准量子极限的量子关联测量研究

　　主要研究内容：

　　（1）基于光子、原子（含离子）等量子关联体系的量子精密测量：构建多粒子（光子和原子等）自旋压缩或纠缠态。利用粒子之间的量子关联及非线性相互作用演示对相位变化的超越标准量子极限的测量精度，达到甚至突破海森堡极限。

　　（2）量子精密测量的新原理与新方法：探索其他能超越标准量子极限的多粒子量子关联态和量子测量的新原理与新方法，包括（但不限于）：量子弱测量等新手段实现对微弱信号的放大及量子反馈控制技术，在实验上演示提升微小相位和量子信号的分辨能力等。研究目标是实现突破标准量子极限的测量，噪声压缩达到国际领先水平。

　　（3）量子关联精密测量技术的开拓：利用光子与原子等量子关联体系与原理，开拓相关的高精度、高灵敏、高分辨的精密测量技术。包括（但不限于）：新型量子干涉仪、重力仪、陀螺仪、磁力计等，从而实现对各种物理量（如时间、频率、重力、地球自转、磁场、速度、温度等）及量子态与量子操作等更高精度的测量。

　　2. 基于超冷原子与分子精密测量的原理与方法研究

　　主要研究内容：

　　（1）超冷原子分子（含离子）体系的制备以及用于精密测量的原理与方法；研究原子分子特有的能级性质在精密测量物理中的应用。

　　（2）双原子分子的精密光谱和超精细结构，基态双原子分子中高束缚态序列的精密测量以及相应的低能碰撞性质标定。

　　（3）与精密测量相关的原子分子结构计算与实验研究。

　　3. 基本物理定律的高精度检验

　　主要研究内容：

　　（1）量子电动力学的高精度检验的理论与实验（如氢与类氢原子光谱实验，氦与类氦光谱测量与量子电动力学计算，关联体系的兰姆频移实验与计算）。

　　（2）探索新的时间反演和宇称破缺的物理量或相互作用(电子、中子和原子固有电偶极矩的高精度测量，自旋激化的原子和非激化的原子间在小尺度上的新相互作用力)，低能反物质（如囚禁反氢原子）的光谱研究以及与相应正物质的光谱比对。

　　4. 物理常数与物理参量的高精度测量

　　主要研究内容：

　　（1）基本物理常数（如精细结构常数α，普朗克常数h，里德堡常数R等）的高精度测量及其可能的随时间或空间变化研究。

　　（2）基本物理参量（如质子与电子质量比，质子电荷半径，原子分子的电荷、质量、磁矩、寿命、原子间相互作用参数等本征参数）的高精度测量。

　　5. 高精度时间频率产生传递与测量研究

　　主要研究内容：

　　（1）高精度时间频率产生。研究和解决影响原子频标不确定度和稳定度性能的物理和技术问题；建立完整的高性能光学原子钟系统（主要研究对象是钙、锶、铝以外的其他原子离子体系）；以及高精度自主测量基于地球自转的世界时UT1的方法和技术。

　　（2）高精度频率比对与传递。研究高性能光学频率源、光学频率信号传递路径影响和传递中继的方法与技术，构建超越目前光学频率原子钟稳定度性能的远程光纤或空间光学频率信号传递与比对系统；超高精度微波频率传递的新方法和新技术；以及高性能搬运钟频率比对测量技术。

　　培育项目

　　主要针对精密测量物理的科学问题，开展适合特定精密测量物理对象的新物理体系、新原理、新方法和新技术的前沿探索研究。项目申请需有明确的科学问题、新颖的物理思想和具体的解决途径。对于取得较好的研究成果并有明确的重要科学问题，需要进一步深入系统研究的培育项目将有望在后期以重点支持项目或集成项目的方式予以持续资助。主要研究方向如下：

　　1. 精密测量物理中的噪声机制与抑制方法

　　2. 高精度原子频标的新体系

　　3. 时间频率的高精度传输与比对

　　4. 原子分子结构及精密谱

　　5. 量子测量的新原理与新方法

　　6. 超冷原子分子精密测量的原理与方法

　　7. 基本物理定律高精度检验的新方法

　　8. 物理常数和物理参量高精度测量的新方法

　　9. 精密测量物理关键单元技术

　　10. 引力波探测的新方案与新技术

　　五、遴选项目的基本原则

　　1. 研究内容必须符合项目指南要求，针对基于原子分子光子的精密测量物理研究的科学问题开展创新性理论和实验研究。

　　2. 鼓励开展前沿领域探索性研究，优先支持具有原创性的精密测量物理新概念、新体系、新方法和新技术的研究。

　　3. 以高精度实验研究为主、注重理论与实验有机结合，研究目标要体现更高的测量精度。

　　4. 鼓励多学科实质性交叉合作研究，特别是数理、信息和地球等学科间的相互交叉。

　　5. 鼓励开展国际合作研究。

　　六、申请注意事项

　　1. 申请人在填报申请书前，应认真阅读本《指南》。本重大研究计划旨在将相关领域研究进行战略性的方向引导和优势整合，形成具有统一目标或方向的项目集群。申请书须具有明确的关键科学问题，并应论述与项目指南最接近的科学问题的关系，以及对解决核心科学问题和实现项目总体目标的贡献。不符合本《指南》的申请将不予受理。如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的国家其他科技计划项目，应当在报告正文的“研究基础”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

　　2. 申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“培育项目”或“重点支持项目”，附注说明均须选择“精密测量物理”，以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。

　　3. 申请书由数理科学部负责受理。