2019年3月5日，欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机上的FASER实验获得了CERN的正式批准并立项。清华大学高能物理研究中心、清华大学物理系由陈新、胡震等组成的实验团队，是FASER国际合作组成立的16个创始单位之一。《今日物理学（Physics Today）》、《对称性杂志（Symmetry Magazine）》等刊物对该实验做了专题报道。

图一：FASER探测器概念设计图（图片选自FASER实验官网公开图片）

FASER实验全称“ForwArd Search ExpeRiment at the LHC”，由美国加州大学欧文分校的粒子理论物理学家乔纳森·冯（Jonathan Feng）教授提出，主要用于探测质子对撞产生的弱相互作用轻粒子（Weakly interacting light particle），如暗光子、暗希格斯玻色子、惰性中微子等，也可用于寻找类轴子或其他超越标准模型的新物理。FASER探测器位于大型强子对撞机（LHC）上ATLAS对撞点外480米左右处的地下隧道中，作为一个前向探测器，可以观测到ATLAS和CMS等探测器无法覆盖的、接近粒子束流方向的产物；同时，它距离ATLAS实验对撞点有一定距离，更适合探测长寿命的粒子。FASER实验将扩展LHC的研究方向，提供新的发现弱相互作用轻粒子的可能性和直接搜寻暗物质粒子的机会，并为TeV物理研究提供新思路。

图二：胡震（左6）代表清华物理系参加FASER首届合作组会议（拍摄者：FASER合作组）

物理系将依托清华高能物理研究中心的支持，在探测器研发、软件开发和数据分析等多个方面为FASER实验做出重要贡献，目前主要承担了探测器控制系统前端电子学的设计和制作、径迹探测器准直与刻度软件的开发等工作。FASER实验运行周期相对较短，预计2020年完成探测器的测试和安装，2021年开始同步LHC三期取数，2022年便可完成前期的数据分析工作并取得初步结果。

“LHC碰撞点也是海量介子产生的工厂，这些介子与暗物质粒子可能通过一种质量很轻、寿命很长的门户粒子相互作用，如果探测到这种门户粒子，我们就找到了通往暗物质世界的媒介。”清华大学物理系陈新副教授表示，“FASER探测器放在离ATLAS对撞点480米远的地方，正适合探测这种长寿命粒子，将为我们探索物质世界的本质提供新的方向”。

“FASER是一个中小规模的高能实验，物理目标明确、实验方法成熟、建造成本较低。”清华大学物理系胡震助理教授认为，“我们预计将在未来两年左右开始运行取数，并有希望在该领域取得有影响力的科研成果。”

清华物理系高能实验团队的这项研究工作得到了国家自然科学基金、清华大学理科发展双E计划科研基金、清华大学自主科研经费的支持。