En ny rapport för prioriteringspanelen för partikelfysikprojektet (P5) har släppts av High Energy Physics Advisory Panel (HEPAP) till High Energy Physics-programmet vid Office of Science vid U.S.A. Department of Energy och National Science Foundation's Division of Physics, som beskriver partikelfysikers rekommendationer för forskningsprioriteringar inom ett område vars projekt – som att bygga nya acceleratoranläggningar – kan ta år eller decennier, bidrag från tusentals forskare och miljarder dollar.

2023 års P5-rapport representerar den största aktiviteten inom partikelfysikområdet som ger rekommendationer till amerikanska finansieringsorgan. Årets rapport bygger på resultatet av planeringsövningen Snowmass 2021 – en process som organiserades av American Physical Society (APS):s division för partiklar och fält som sammankallade partikelfysiker och kosmologer från hela världen för att beskriva forskningsprioriteringar. Denna medlemsavdelning utgör det enda oberoende organet i USA som representerar partikelfysik som helhet.

"P5-rapporten kommer att lägga grunden för en mycket ljus framtid inom området", säger R. Sekhar Chivukula, 2023 ordförande för APS Division of Particles and Fields och en framstående professor i fysik vid University of California, San Diego.

"Det finns utomordentligt viktiga vetenskapliga frågor kvar inom partikelfysik, som den amerikanska partikelfysikgemenskapen har både förmågan och möjligheten att hjälpa till att ta itu med, inom våra egna anläggningar och som medlem av den globala högenergifysikgemenskapen."

Rapporten innehåller en rad budgetmedvetna rekommendationer för federala investeringar i forskningsprogram, den tekniska arbetskraften i USA och den teknik och infrastruktur som behövs för att förverkliga nästa generation av transformativa upptäckter relaterade till fundamental fysik och universums ursprung. Till exempel rekommenderar rapporten fortsatt stöd för

Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), baserat från Fermilab i Illinois, för CMB-S4, ett nätverk av markbaserade teleskop designade för att observera den kosmiska mikrovågsbakgrunden, och för den planerade utbyggnaden av Sydpolens neutrinobservatorium, ett internationellt samarbete känd som IceCube-Gen2, i en anläggning som drivs av University of Wisconsin–Madison.

"I P5-övningen är det verkligen viktigt att vi tar den här breda titten på vart partikelfysikområdet är på väg, att leverera en rapport som motsvarar en strategisk plan för det amerikanska samhället med en 10-årig budgettidsplan och en 20-årig budgetplan. årssammanhang", säger Karsten Heeger, vice ordförande för P5-panelen och Eugene Higgins professor och professor i fysik vid Yale University.

"Panelen funderade på var nästa stora upptäckter kan ligga och hur vi kan maximera effekten inom budgeten, för att stödja framtida upptäckter och nästa generation av forskare och tekniska arbetare som kommer att behövas för att uppnå dem."

Ny kunskap och ny teknologi satte scenen för de senaste Snowmass- och P5-mötena. "Higgs-bosonen hade precis upptäckts före den tidigare P5-processen, och nu har vår fortsatta studie av partikeln i hög grad informerat vad vi tror kan ligga bortom standardmodellen för partikelfysik", säger Hitoshi Murayama, P5-panelordförande och MacAdams-professorn i fysik vid University of California, Berkeley.

"Vårt tänkande om vad mörk materia kan vara har också förändrats, vilket tvingar samhället att söka sig någon annanstans – till kosmos. Och 2015 rapporterades upptäckten av gravitationsvågor. Acceleratortekniken förändras också, vilket har flyttat diskussionen till tekniken FoU behövs för att bygga nästa generations partikelkolliderare."

USA deltar i flera stora internationella vetenskapliga samarbeten inom högenergifysik och kosmologi, inklusive European Council for Nuclear Research (CERN), som driver Large Hadron Collider, där Higgs-bosonen upptäcktes 2012.

P5-rapporten rekommenderar att USA stöder ett betydande bidrag i natura till en ny internationell anläggning, "Higgs-fabriken", för att främja vår förståelse av Higgs-bosonen. Den rekommenderar också att USA undersöker möjligheten att vara värd för nästa mest avancerade partikelkollideraranläggning, för att förstärka landets ledande roll inom internationell högenergifysik i decennier framöver.

Tillhandahålls av American Physical Society