1.空間高能天文與粒子探測方面：

　?。?）“慧眼”硬X射線調制望遠鏡（Insight-HXMT）衛星：

　　硬X射線調制望遠鏡（HXMT，慧眼）衛星是中國第一顆X射線天文衛星，主要對黑洞、中子星和γ射線暴（Gamma-Ray Burst，簡稱GRB）等致密天體進行觀測研究。衛星總重量2500kg，搭載的主要儀器包括高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡、低能X射線望遠鏡以及空間環境監測器。HXMT衛星具有掃描、定點和GRB監測三種觀測模式，掃描觀測可以進行寬波段大天區X射線巡天成像，定點觀測可以研究黑洞、中子星等高能天體的多波段X射線快速光變，GRB監測可以監視天空中的高能爆發現象。憑借這些能力，HXMT衛星將大大加深對天體的劇烈爆發過程、中子星強磁場和黑洞強引力場中的動力學和高能輻射過程的認識。

　　HXMT衛星于2017年6月15日在酒泉衛星發射中心發射升空，運行在550km的近地圓軌道上，觀測能區覆蓋1-250keV，具有大天區、高靈敏度的巡天觀測和高精度的定點觀測能力。HXMT的成功研制表明我國在空間X射線天文探測器設計、制造、配套的性能測試（標定）以及地面科學應用系統等各方面取得了全面突破，躋身國際上少數能夠自主研制一顆X射線天文衛星的全部科學儀器的國家之列，為我國未來空間天文的科學研究打下了堅實的基礎。

　　HXMT衛星成功發射入軌后，經過5個月的在軌測試，完成了所有測試項，衛星運行正常，技術指標滿足研制總要求。其中在有效探測能段、能量分辨率和時間分辨率等方面，顯著優于任務書要求，高能探測器和低能探測器的能量分辨達到同類儀器國際最好水平。另外，HXMT衛星還有效利用了高能探測器大面積和寬波段特性，成為在0.2-3MeV能區國際上有效面積最大的伽馬射線暴探測器。2017年11月28日，HXMT衛星工程順利通過了在軌測試總結評審。2018年1月30日，衛星正式交付使用。

　　在軌測試期間，對衛星平臺和有效載荷性能、地面指令上行、數據接收和處理、ToO快速反應、各種觀測模式等進行了全面的測試，多次參加了國際空間和地面的聯測，獲得了銀道面掃描巡天、黑洞、中子星、太陽耀發等的大量觀測數據，發布了30多個伽馬射線暴的觀測結果，直接測量到了目前最強的中子星磁場回旋吸收線，完成了國內最高精度的脈沖星導航試驗；對GW170817雙中子星并合引力波事件的高能伽馬射線輻射給出了嚴格的限制并且作為重要貢獻者參加了該歷史性論文。這些結果表明，“慧眼”衛星完全有能力實現其預期科學目標，而且有望取得超出預期的重要科學成果。

　　為促進觀測數據的有效利用和科學產出，2017年4月慧眼衛星向國內天文界公開征集觀測提案，包括16家科研院所及高校的學者共提交90份觀測提案，含348個目標天體源，申請觀測時間約7年。2018年1月8日至10日，在中科院高能所召開了第一屆“慧眼”衛星科學用戶大會，來自全國30多家科研院所及高校的170余位天文學者參加會議。會上對衛星的科學運行情況及初步觀測結果進行了全面的展示，并介紹了聯合基金、數據政策等事宜，宣布了核心科學提案征集和評審結果。會議最后還組織了科學數據處理培訓，為“慧眼”衛星下一步的科學研究工作打下了良好的基礎。目前，本實驗室地面科學中心基于HXMT數據已發表SCI論文5篇，其中3篇發在國際著名天文期刊《The Astrophysical Journal》上，另外兩篇分別發在國內主流期刊《中國科學》和《Research in Astronomy and Astrophysic》上，同時，還有4篇論文分別投在《The Astrophysical Journal》、《The Astrophysical Journal Supplement》和《Astronomy & Astrophysics》等國際主流天文期刊，正在回復審稿意見，預期將很快接收。

　?。?）伽瑪暴偏振儀（POLAR）：

　　POLAR是國內首次研制完成專門用于天體伽馬射線暴（簡稱伽馬暴）高靈敏度偏振探測的天文觀測儀器，搭載于“天宮二號”空間實驗室于2016年9月15日成功發射，開展在軌空間探測實驗.

　　POLAR在軌成功探測到55個伽馬暴，首批成果給出了5個伽馬暴的高精度偏振分析結果，這是目前為止國際上最大的高精度伽馬暴偏振測量樣本，發現伽馬暴爆發期間的平均偏振度較低的重要現象，同時還發現了伽馬暴在單個脈沖內偏振角的演化現象。相關成果獲得國際認可并在頂級期刊《Nature Astronomy》上發表，受到了國際知名伽馬暴專家在同期雜志上發表專文高度評價。

　　與以往的伽馬暴瞬時輻射偏振探測結果相比，POLAR的探測結果具有樣本大、精度高以及成果新等優點。在過去近25年當中，共有5個空間探測實驗發表了約10個伽馬暴瞬時輻射偏振探測結果。POLAR第一篇偏振分析文章就發表了5個伽馬暴偏振探測結果，并且后續還將陸續給出其它伽馬暴的分析結果。偏振探測精度方面，POLAR給出5個伽馬暴偏振度分析99%置信度上限。同時，POLAR給出5個伽馬暴聯合分析平均偏振度低(~10%)、單峰結構的伽馬暴偏振演化等新的結果。由此也提出了新的科學問題，即偏振演化是否普遍存在于伽馬暴中？探測到的偏振度普遍不高，是不是由于伽馬暴爆發期間偏振角的快速變化所導致的？那么這種變化占主導的機制是什么？要回答以上根據POLAR觀測結果提出的新的科學問題，我們還在POLAR實驗項目的基礎上提出了一種增強型的伽馬暴瞬時輻射偏振探測儀器，其科學探測能力將有大幅度提高，已申請搭載于未來的中國空間站上開展實驗，有望解決根據POLAR的科學發現所提出的新的科學問題，期待最終揭開伽馬暴瞬時輻射物理機制的神秘面紗。

　　利用POLAR在軌探測Crab脈沖星的數據進行導航方法研究的成果于2017年發表在《中國科學：物理學 力學 天文學》雜志上，題目為“基于天宮二號POLAR的脈沖星導航實驗”。該結果被國外學者評價為兩個成功的脈沖星導航空間技術驗證實驗之一，另外一個是在伽馬暴偏振探測儀之后于國際空間站上運行的美國宇航局的NICER（中子星內部構成探測器）實驗。相關的評論文章題目為“Solar System Ephemerides, Pulsar Timing, Gravitational Waves, & Navigation”。

　?。?）DAMPE硅陣列探測器（STK）：

　?。╝）STK電荷重建進展：

　　基于在軌數據標定，結合地面測試及模擬等手段進一步完成了SSD電荷分配系數刻度，優化了電荷分配重建算法，利用地面測試和在軌觀測數據驗證了電荷分配原理。

　?。╞）宇宙線與太陽活動調制研究：

　　基于2年DAMPE質子和電子數據，分析長時標和短時標太陽活動對宇宙線流量和能譜的影響：太陽調制電荷依賴、CME福布斯下降、SEP響應各向異性。

　?。?）張衡一號高能粒子探測器：

　　本實驗室原創性地設計研制完成了我國首顆電磁衛星上的主要有效載荷之一：高能粒子探測器。高能段載荷、低能段載荷和太陽X射線監測器三個探頭共5臺單機。三臺子探測器綜合了利用硅條探測器、硅片探測器、硅漂移室探測器、塑閃量能器、碘化銫量能器和反符合探測器等多種探測技術，并利用了ASIC技術進行多路電信號處理。該探測器針對輻射帶粒子的特點而設計，具有對近地空間的高能電子、質子的原位探測能力，具有良好的粒子鑒別效率、能量分辨率、角分辨率，以及寬的能量探測范圍和高的探測靈敏度。其對輻射帶粒子的綜合探測能力達到了目前國際同類探測器的先進水平。

　　高能粒子探測器已于2018年2月2日隨衛星發射入軌，并已完成在軌測試，于2018年10月31日正式交付運行。經過初步數據分析，利用HEPP-L的數據探測到位于澳大利亞西海岸的地面人工基站NWC發射的VLF波引起的電子沉降帶，由于HEPP-L具有投擲角測量能力，首次探測得到NWC電子沉降帶的投擲角分布，發現投擲角分布存在不對稱性。該工作即將形成論文發表。

　?。?）AMS暗物質間接尋找實驗：

　　利用AMS數據，精確測量宇宙線中輕質量反粒子包括正電子、反質子和反氘來尋找暗物質。通過精確測量宇宙線正電子，發現高能宇宙先正電子主要來自于帶截止能量的源成份，這個源成份可能來自于暗物質或者是天體源比如脈沖星。宇宙線反質子的精確測量結果顯示其高出傳統的宇宙線模型，可能來自于暗物質湮滅。而高能宇宙線電子則跟正電子有不同的能譜特征，二者有不同的來源。

　?。?）高能天體物理研究：

　　在高能天體物理研究方面，主要針對包括黑洞和中子星X射線雙星、脈沖星、磁星、伽馬射線暴和雙致密星并合引力波高能電磁對應體（即引力波閃）等致密天體以及超新星遺跡、星系團進行觀測、數據分析和理論研究。主要研究成果為：

　?。╝）黑洞和中子星X射線雙星：以X射線暴為探針研究了中子星的吸積物理，特別是中子星熱核暴和吸積盤冕的關系；通過研究γ射線雙星的高能輻射特性推斷其致密星本質，并建立了篩選γ射線雙星候選體的標準流程。

　?。╞）磁星和脈沖星：構建了磁場演化模型并將其應用到一個脈沖星的觀測數據上；利用脈沖星計時給出了對引力波單源的強度限制，并提出一種探測“超Nyquist 頻率引力波”的新方法；通過對Crab脈沖星X射線觀測數據的分析研究其長期演化。

　?。╟）吸積雙星中致密天體質量測量和黑洞形成基礎理論：通過研究吸積盤風吸收線的多普勒運動測量了吸積X射線雙星中的黑洞質量；研究了“凍結星”問題并用其解釋GW150914類雙黑洞并合事件。

　?。╠）超新星遺跡：通過X射線的成像觀測，在第谷超新星遺跡中發現硫（S）和硅（Si）的Kα線的流量比隨半徑增加而增加，展示電離年齡（即從電離開始的時間）沿徑向的分布，揭示了電離前區的向超新星遺跡內的傳播歷史。

　?。╡）星系團：建立了含有數十個星系團的樣本，利用XMM-Newton、Chandra、Planck等衛星對星系團的性質進行研究；對星系團等宇宙大尺度結構中星系的取向進行研究，充分說明星系取向與星系在大尺度結構中的形成與演化是密切相關的。

　?。╢）伽馬射線暴與引力波閃：探測伽馬射線暴及雙致密星并合引力波產生的高能電磁對應體，研究伽馬暴的前身星和輻射機制，監測發現各類雙致密星并合引力波的高能X射線和伽馬射線輻射。

　　2. 宇宙線研究

　?。?）高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）：

　　工程建設方面，各子陣列正抓緊建設：ED組裝工藝成熟，批量組裝工作正在緊張開展，安裝了50個ED小陣列運行穩定，實現高效自動化標定，精度滿足需求；完成工藝探索及50個MD安裝，各項指標均達到設計要求，309個基坑開挖完成，探測器外殼完成296個，覆土50個；WCDA完成1號水池的探測器安裝工作開始運行，以及20吋、3吋PMT、線纜的招標采購工作；WFCTA正在站點安裝調試6臺望遠鏡。所有類型的子陣列都已經看到正常信號，正抓緊檢測工作。數據質量檢查、數據的標定、模擬與重建等工作也在同步進行中。

　　與此同時，對多個物理目標進行了物理預期工作：對LHAASO視場內的超新星遺跡TeV伽馬源逐一進行研究，得到LHAASO對這些源的觀測預期結果；預測了WCDA可以觀測到的BLLac天體數量；提出銀盤宇宙線存在硬成分的模型，預言了正反質子比將隨能量增大變為常數的結論，被AMS02實驗后來的測量所驗證，預言了B/C比在TeV以上存在超出的預期有望在未來的DAMPE衛星實驗得到驗證；通過提出銀心處的星際介質具有密度相差很大的泡沫結構，成功解釋了能譜不同的現象；通過假設宇宙線電子、宇宙線核子與一個未知的輕質量x粒子發生閾能反應，可解釋宇宙線核子譜的“膝”和電子譜的截斷具有相近的洛侖茲因子的現象，為研究輕質量的暗物質粒子提供了一種新的方法。另外，與俄羅斯科學院核研究所河北師范大學、西藏大學、四川大學的合作，研究新型的熱中子探測技術，為宇宙線成份研究提供新探測手段，目前已經建成66臺探測器正在進行檢測調試，即將搬上LHAASO站點。

　?。?）西藏羊八井宇宙線觀測站：

　?。╝）ARGO-YBJ實驗：

　　研究成果包括：GRB搜索；活動星系核耀發的甚高能能譜特征；銀河系彌散伽馬射線的分布與能譜；發現了天鵝座Fermi Cocoon的甚高能伽馬輻射；精確測量了100TeV附近的宇宙線能譜并與空間探測器實現了完美的對接；發現了輕成分的膝低于1 PeV；用輕成分主導的月亮陰影建立低能能標；精確測量了大尺度各向異性結構；發現了與太陽自轉相關的調制效應并研究了強烈空間天氣過程預報的可能性；發現了空氣簇射與幾百米高的天氣過程的關聯效應等。這些成果為深入開展LHAASO的物理工作打下了堅實的基礎。

　?。╞）ASγ實驗：

　　維持新升級的西藏羊八井ASγ實驗穩定運行。目前ASγ三大復合式陣列（Tibet-III+YAC-II+MD）正常穩定取數至今。利用Geant4 軟件包完成了蒙卡模擬，完全代替了ASγ實驗組原來的官方Epics 版本。利用新升級的 ASγ實驗（Tibet-III+MD）陣列，完成了“100 TeVγ源探索”的計算機蒙卡模擬研究。在IceCube報導了400TeV能區的宇宙線各向異性后，開展了北天區10TeV-1PeV能區的宇宙線各向異性測量。利用ASγ實驗長達十五年的實驗數據，測到了300TeV-1PeV能區非零的2D宇宙線各向異性正結果。此結果與南極IceCube實驗對南天區所做的測量可較好銜接，聯合的結果清楚地表明各向異性的結構在大約100TeV的時候發生了很顯著的變化，為理解銀河宇宙線的起源提供了新的信息。

　　3. 粒子物理實驗：

　?。?）中微子實驗及物理分析：

　　本評估期內，中微子組在三個主要研究方向，即大亞灣實驗物理分析、江門實驗探測器研發和液氬探測器研發方面都取得一系列成果。

　　在大亞灣中微子實驗中，2014年首次完成了中微子譜的測量，發現數據和模型預期在4-6 MeV有約10%的超出，引起了國際上的廣泛關注，她作為撰稿人完成的合作組文章被PRL選為“editors’suggestion”(Phys. Rev. Lett. 116, 061801)。此外，課題組成員于澤源、路浩奇、徐吉磊等人也在大亞灣實驗探測器刻度和重建、本底研究等方面做出重要貢獻，其中于澤源帶領團隊在2018完成了中微子振蕩參數的精確測量，對sin22θ13和|Δm232|的測量精度分別達到3.4%和2.8%，前者測量精度為世界最高，后者測量精度和加速器中微子實驗T2K等類似，他作為撰稿人和通訊作者完成了相應文章(Phys. Rev. Lett. 121, 241805 (2018))。此外，本課題組負責的大亞灣實驗探測器能量刻度也達到了0.5%的精度，為國際同類探測器最優。

　　江門中微子實驗方面，負責水切侖科夫探測器的研制，完成了探測器的設計，預計繆子探測效率超過99%，在40米尺度上的水溫變化小于±1度。通過開發水氡剝離和測試設備，我們研制出國內第一臺高靈敏的氡濃度測量裝置，靈敏度達到0.009 Bq/m3，發表了2篇論文和一項專利，預計江門實驗水氡含量小于0.2Bq/m3，比大亞灣低100倍。此外我們精確測量了20英寸PMT探測效率隨地磁場的變化，從而提出在切侖科夫探測器上安裝地磁屏蔽線圈，可以保證PMT的效率不受地磁場影響。課題組成員還參與了江門實驗液閃研發和PMT測試，前者完成了液閃配方優化，極大化了光產額；后者確定了20英寸PMT的base設計以及測試和接收標準，已經完成1萬余只PMT的測試工作。

　　液氬探測器研發方面，立足于國內工業基礎，我們在國內首次實現了關鍵設備國產的單相和雙相液氬探測器全系統的研發和測試。在此基礎上提出了應用液氬雙相探測器探測反應堆中微子核子相干散射的實驗計劃，將有望在<1keV能量范圍對中微子實現大反應截面的探測以及相關的物理參數的精確測量，并實現對下一代反應堆監測技術的掌握。

　?。?）CMS實驗：

　　本實驗室CMS團隊通過多個物理衰變道對希格斯粒子的性質進行了全面系統的實驗研究，對CMS合作組及LHC上取得的如下成果有直接重要貢獻：希格斯質量和衰變寬度的精確測量；確定該粒子的自旋宇稱為0+，檢驗了其CP破壞性質；精確測量希格斯粒子的微分截面；精確測量希格斯與其它粒子的耦合度；以超過5σ的統計顯著度發現希格斯粒子的重要產生模式、衰變模式：矢量玻色子聚合（VBF）產生模式，與頂夸克粒子伴隨（ttH）產生模式以及H→τ+τ-和H→bb衰變模式，確認了希格斯粒子與費米子的直接相互作用（Yukawa interaction）。為CMS合作組發表的希格斯相關多篇重要文章做出了多項原創性或關鍵的貢獻。

　　4. 宇宙學研究

　　王建民研究員等提出利用超愛丁頓極限的超大質量黑洞作為一類新的工具研究宇宙的演化歷史，結合實驗觀測他們系統研究了黑洞吸積的物理過程及對宇宙學研究的影響。畢效軍研究員的研究小組一直致力于暗物質信號的間接探測和宇宙線物理的研究，他們提出機制自然解釋了暗物質衛星DAMPE測量的電子能譜形狀，目前獲得了廣泛的認可。他們基于最新實驗觀測提出的傳播模型能夠自然解釋宇宙線中正電子超出的現象，獲得廣泛關注和大量的后續研究。

　　阿里項目發表兩篇文章引起了國內外同行的關注，引力波諾貝爾獎得主Weiss教授給予了高度評價。

　　1.Probing Primordial Gravitational Waves: Ali CMB Polarization Telescope.阿里計劃項目組成員通過分析氣象衛星數據詳細研究了臺址附近的水汽情況，選擇阿里計劃的觀測季為每年10月至次年3月，根據臺址地理位置以及望遠鏡硬件參數得到阿里計劃的可覆蓋天區，結合Planck合作組最新給出的前景分布情況，確定了掃描天區?；谟^測季、掃描天區、望遠鏡儀器參數，對阿里的重點科學目標進行了預測，發現經過兩年的觀測，阿里計劃可以將描述原初引力波的參數張標比r 的觀測精度從當前的0.07提高至0.01，經過三年觀測可以將CPT極化旋轉角的測量精度提高至0.01°。該結果發表在《National Science Review》[National Science Review, 2018]。

　　2.Tibet’s window on primordial gravitational waves.《Nature Astronomy》雜志邀請阿里計劃首席張新民研究員寫一篇關于介紹阿里計劃的綜述性文章，主要包括阿里計劃的研究內容、科學目標、觀測能力、阿里計劃的優勢、現狀以及探測原初引力波的重要性等內容，該文最終發表與[Nature Astronomy 2, 104, 2018]上。