探索希格斯粒子 提升探测性能

在神话世界里，火眼金睛能够让一切妖魔无所遁形，而现实世界，也有这样的强大设备，一枚小小的装置，就能探测到各种射线，没错，它就是被广泛应用于手机与行李安检等领域的探测器。

探测器的研究得益于粒子物理学的发展，随着粒子加速器、探测手段、数据记录和处理以及计算技术的应用不断发展，粒子物理成为各国重点实验室的科研焦点，科研人员纷纷投身其中，中国科学院高能物理研究所研究员梁志均博士就是他们中的一员。多年来，他一直从事粒子物理高能量前沿的研究，在ATLAS国际实验室工作超过10年，自2016年归国后，继续兢兢业业，努力拼搏，拓展在该领域的科研成果。

梁志均博士

走出国门 参与重大科研项目

梁志均博士有着丰富的科研履历，国外的科研经历，是他不断自我挑战的见证，智慧与毅力是他从事科研工作的基石，他的科研故事是从2006年开始的。那一年，他参与了欧洲大型强子对撞机（LHC）实验中的ATLAS实验，ATLAS是LHC中的四大探测器之一，梁志均博士主要从事物理分析和探测器硬件研发的工作。科研工作是枯燥的，但梁志均却在其中找到了乐趣，被媒体称为“上帝粒子”的希格斯粒子，走进了他的视野，并成为他重要的“科研伙伴”。

希格斯粒子研究难点为信号强度小而本底多，其主要本底为双玻色子过程。 2011年，梁志均博士首次通过W/Zγ末态观测量到双玻色子过程，作为主要责任人，首次在ATLAS实验上利用W/Zγ末态对W玻色子和Z玻色子的磁矩进行精确测量，在高能区观测到量子色动力学高级修正的影响，并提出用jet veto的新方法降低了理论高阶修正的系统误差，该工作大大降低了原有反常磁矩上限。该工作为ATLAS实验组在2012年希格斯粒子发现提供了重要基础。

2012年至2013年，梁志均博士担任ATLAS实验的电弱作用组及LHC电弱作用双玻色子组的召集人，领导了电弱作用组首次实验上证实了Z玻色子的矢量玻色子融合（VBF）的产生机制。VBF过程对电弱作用对称性破缺与希格斯机制是非常重要。但VBF过程产生截面很小，有很多QCD过程的本底，过去从来没有观察到。他领导ATLAS电弱物理组精确地测量本底的谱型，降低了QCD过程的不确定度，从而得到高于5σ的信号强度。该工作为研究希格斯玻色子的VBF产生机制奠定坚实基础。他还作为电弱作用组的召集人在ATLAS试验中首先提出用W伴随双光子的末态观察三玻色子的产生过程，在ATLAS实验中首次观察到三玻色子的产生的迹象。

科研工作是一种延展性极强的工作，有着丰富物理学知识的梁志均博士，在从事物理分析外，还加入到了ATLAS探测器研发中，并运用自己的知识和研究，解决了探测器研发过程中的重大问题，提高探测器性能。

探测器在运行过程有各种偶发状况（如冷却系统开关工程，打开或关闭超导磁场）会改变硅微条探测器的位置，为了达到到微米级的径迹探测精度，梁志均博士负责调试运行ATLAS实验的硅微条径迹探测器的激光位置校准系统，并用激光干涉仪对硅微条径迹探测器提供了了实时的位置检测。LHC每个束团间距只有50ns，探测器的数据读出时间校准要精确到5ns左右。他自行设计原位校准的方法，成功的把ATLAS硅微条探测器4000多个module的读出时间同步到2ns。此外，他还负责测试传统型的n-on-p 硅微条传感器的抗辐照性能，包括不同强度辐照过后的漏电流，微条或是像素之间的串扰，电荷收集效率，内置放大器的增益与噪声等变化，为传感器设计特供了很多重要的反馈，对ATLAS硅探测器Phase-II升级做出重要贡献。

满载归国 走向更远未来

海外的科研经历，让梁志均博士获益良多，他在经过思考后，毅然决然的回到了出生、成长的祖国。“我只想贡献一点自己的力量。”是的，这就是梁志均博士回国的初衷。

2016年，梁志均博士满载归国，在中国科学院高能物理研究所，他再次开启了新的征程。从那时起，他便致力于寻找希格斯粒子的最主要衰变道。当时希格斯粒子的双玻色子衰变过程（H->ZZ，H->WW,H->γγ）已经被实验证实，但是它的最主要的衰变过程（H→bb̄分析过程）还是尚未被实验数据确认。为了提高信号显著度，梁志均博士在VBF过程的H→bb̄分析中首次提出引入高能光子的技术路线，有效压低了其主要的背景过程，并把VBF过程H→bb̄分析的灵敏度提高了一倍。该研究方案得到自然科学基金委面上项目的支持，评委一致认为该方案有很强的原创性。利用该方案，他在2018年， ATLAS实验首次发现Higgs玻色子主要衰变过程（H→bb̄）的成果中做出主要贡献 。该成果被美国物理协会APS评为2018年度十大亮点。ATLAS实验的H→bb̄分析由三个研究小组共同完成。梁志均博士作为其中一组的负责人，主导在矢量玻色子融合过程中寻找H→bb̄的研究。

科研是永无止境的，随着科研工作的深入，科研成果也将随着赋予更多的价值。比如，梁志均博士曾在美国加州大学圣塔克鲁斯分校参与设计与测试出CMOS传感器的内置放大器，作为通讯作者发表多篇CMOS传感器抗辐照机制研究。他对CMOS传感器的抗辐照机制深入研究，确定主导的辐照损伤机制，半定量的分析出在不同辐照水平下CMOS传感器电荷收集效率，从而对CMOS传感器的设计起关键性指导作用。

2018年，梁志均博士作为核心骨干参与国家重点研发项目“高能环形正负电子对撞机关键技术验证”，负责该项目的“高精度硅径迹探测器”课题中硅径迹探测器模块与原型机整体设计，协调课题组中电子学团队与机械设计团队的研制工作，以研制出基于CMOS传感器技术的高精度径迹探测器原型机。

基于CMOS技术的硅像素探测器具有价格便宜，高空间分辨率，可以实现传感器与读出芯片的单片集成，是未来高能物理对撞机顶点探测器的热门候选技术。项目组于未来几年计划研制出国际领先的高精度径迹探测器，并能承受1Mrad以上的电离辐照。该项目的成果未来有望应用于国内对撞机实验、同步辐射成像以及在医疗成像等领域。

在科研的道路上，梁志均博士一刻不曾停歇，实验室就是他的“战场”，他要在这个“战场”，书写一段属于自己的科研故事……