8月5日，國家自然科學基金委員會發(fā)布“十四五”第一批重大項目指南及申請注意事項。其中，2021年數(shù)理科學部共發(fā)布10個重大項目指南，擬資助5個重大項目，項目申請的直接費用預算不得超過1500萬元/項。

2021年數(shù)理科學部共發(fā)布10個重大項目指南如下：

“超大型航天結構空間組裝動力學與控制”重大項目指南

“材料長效使役性能高通量表征的力學理論與實驗方法”重大項目指南

“活動星系核反饋在星系演化中的作用”重大項目指南

“致密天體活動與爆發(fā)的寬能段時變與能譜研究”重大項目指南

“基于強太赫茲源的聲子調控誘導電子新結構與物性研究”重大項目指南

“基于鈮酸鋰薄膜的超高速多維光場調控及其應用基礎研究”重大項目指南

“粲夸克衰變中標準模型的精確檢驗”重大項目指南

“基于LHAASO實驗的粒子天體物理前沿問題研究”重大項目指南

“先進核能系統(tǒng)中材料的若干協(xié)同損傷作用機理研究”重大項目指南

“高精度X射線反射鏡的關鍵科學與技術問題”重大項目指南

10個重大項目指南關鍵內容如下：

“超大型航天結構空間組裝動力學與控制”重大項目指南

一、科學目標

瞄準超大型航天結構的減重設計和空間組裝需求，提出滿足在軌動力學要求的組裝結構輕量化設計新理論；建立空間組裝過程的“軌道-姿態(tài)-結構”耦合動力學新模型，揭示空間組裝過程的耦合動力學演化新規(guī)律；提出空間組裝過程的“軌道-姿態(tài)-結構”一體化穩(wěn)定控制新理論；探索解決超大型航天結構動力學試驗“天地一致性”問題的新方案。

二、研究內容

（一）超大型航天結構的輕量化和可控性設計。

（二）超大型航天結構空間組裝過程的動力學演化。

（三）空間組裝過程軌道-姿態(tài)-結構一體化穩(wěn)定控制。

（四）空間組裝過程動力學與控制的地面模擬試驗。

“材料長效使役性能高通量表征的力學理論與實驗方法”重大項目指南

一、科學目標

建立基于全場分析的梯度材料表征力學理論，發(fā)展多重物性宏微觀高通量測試技術，通過結構與性能關系的多尺度機理研究和機器學習，構建材料短時數(shù)據(jù)與長效使役性能之間的映射關系，實現(xiàn)對其使役壽命的精準預測，應用于具有重要戰(zhàn)略意義的高速列車車軸材料和全固態(tài)電池材料。

二、研究內容

（一）基于梯度樣品全場分析的高通量表征力學理論。

（二）梯度樣品宏觀層次高通量表征實驗方法。

（三）梯度樣品微觀層次高通量表征實驗方法。

（四）機理驅動的使役行為跨時空尺度映射。

“活動星系核反饋在星系演化中的作用”重大項目指南

一、科學目標

獲得不同光度活動星系核風的觀測證據(jù)、以及風的速度、質量流與活動星系核光度的定量關系；將低紅移星系氣體的探測深度和中高紅移星系的光譜數(shù)量提高一個數(shù)量級，并結合數(shù)值模擬，得到在不同紅移處星系以及星系際介質的各種性質，特別是星系的恒星形成率、氣體含量、星系際介質的X射線、發(fā)射和吸收線，及其與活動星系核反饋的內在關系；發(fā)展并完成星系尺度上的高分辨率數(shù)值模擬程序，獲得不同的反饋模式分別對星系中氣體和恒星形成率的影響以及風與輻射各自在反饋中起到的作用；將基于最真實和準確的活動星系核物理，完成一組包含新模型的宇宙學數(shù)值模擬，大幅改進目前的宇宙學尺度星系形成與演化研究。

二、研究內容

（一）活動星系核風的觀測研究：反饋的內邊界條件。

（二）星系尺度上的活動星系核反饋：觀測研究。

（三）星系尺度上的活動星系核反饋：數(shù)值模擬研究。

（四）星系外大尺度上的研究：觀測約束以及宇宙學數(shù)值模擬。

“致密天體活動與爆發(fā)的寬能段時變與能譜研究”重大項目指南

一、科學目標

發(fā)現(xiàn)幾百個伽馬射線暴，建立MeV能區(qū)高統(tǒng)計性的伽馬暴樣本，理解伽馬暴相對論噴流的伽馬射線輻射機制；監(jiān)測上百例引力波、高能中微子、快速射電暴等爆發(fā)現(xiàn)象，揭示它們的爆發(fā)機制以及黑洞、中子星等致密天體的并合物理過程和機制；系統(tǒng)地獲得十余個吸積中子星雙星和黑洞雙星的高能X射線時變和能譜演化特征和分類，理解黑洞周圍的吸積過程、相對論噴流的產(chǎn)生以及硬X射線輻射機制；測量約十個致密星（中子星或者黑洞）的基本參數(shù)（質量、磁場、自轉），理解致密天體的基本性質；開展銀道面巡天，監(jiān)視約200個X射線天體的活動，發(fā)現(xiàn)致密天體硬X射線新的活動并且開展后隨觀測證認研究。

二、研究內容

（一）極端天體爆發(fā)的物理機制。

（二）黑洞X射線雙星系統(tǒng)吸積與噴流過程。

（三）中子星X射線雙星系統(tǒng)吸積盤與中子星相互作用。

（四）河內寬能段的巡天監(jiān)測和后隨觀測研究。

“基于強太赫茲源的聲子調控誘導電子新結構與物性研究”重大項目指南

一、科學目標

圍繞聲子調控誘導電子新結構與新奇物性的研究目標，在研究手段上發(fā)展必要的突破現(xiàn)有太赫茲光源性能極限的強場產(chǎn)生新方法，實現(xiàn)具有寬頻（整體頻譜范圍覆蓋0.1-50 THz）、強場（場強突破GV/m）、高重復頻率、頻譜連續(xù)可調等優(yōu)異特征的強場太赫茲光源，并通過人工微結構實現(xiàn)太赫茲近場強光場微區(qū)再增強條件；重點開展強場下非平衡態(tài)電子的多自由度（電、熱、磁、光、谷、軌道）動力學物理過程研究，揭示光子與各量子激發(fā)在超強太赫茲光場范疇內的相互作用新機理（如電子、聲子及光子復合激發(fā)機理）；探索實現(xiàn)聲子態(tài)調控的遠離平衡態(tài)的新型量子態(tài)（如高溫超導相、拓撲量子相、Floquet量子態(tài)等）及化學反應（如合成氨反應）的遠離平衡態(tài)相干操控新效應。

二、研究內容

（一）強場太赫茲源調控電子行為的理論研究。

（二）超強太赫茲光場構筑及實驗方法研究。

（三）強場太赫茲源對量子材料相干調控研究。

“基于鈮酸鋰薄膜的超高速多維光場調控及其應用基礎研究”重大項目指南

一、科學目標

針對片上全域光場快速調控的需求，通過超限制備技術突破鈮酸鋰薄膜新微納結構、少層結構加工工藝，利用鈮酸鋰材料自身的多重特性，實現(xiàn)對光場以及部分相干光場的多維度超高速調控，實現(xiàn)對光場的強局域與非線性調控；發(fā)展基于電光效應的人工微結構光場多維調控新方法，并闡明其物理機理。從基礎鈮酸鋰薄膜材料微納加工技術開始，到片上集成光子器件，最后到片上光場快速調控，建立不同于現(xiàn)有光場調控的新體系。

二、研究內容

圍繞基于鈮酸鋰薄膜的超高速多維光場調控技術，發(fā)展基于電光效應的人工微結構光場多維調控新機理與方法；突破現(xiàn)有微納加工技術的能力限制，開展鈮酸鋰薄膜刻蝕機理及微納芯片制造工藝研究，利用高品質鈮酸鋰薄膜光場調控芯片實現(xiàn)超高速多維光場調控及其應用。

（一）鈮酸鋰刻蝕機理及鈮酸鋰薄膜微納芯片制造技術。

（二）鈮酸鋰薄膜莫爾晶格結構中光場局域及片上非線性增強。

（三）鈮酸鋰薄膜少層微納體系時空光場多維聯(lián)合調控。

（四）基于鈮酸鋰薄膜的光場相干性快速調控及應用。

“粲夸克衰變中標準模型的精確檢驗”重大項目指南

一、科學目標

利用BESIII采集的海量粲強子樣本，特別是在3.773 GeV采集的20 fb-1的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮近閾粲強子成對產(chǎn)生、背景低和量子關聯(lián)等獨特優(yōu)勢，開展中性粲介子量子關聯(lián)特性的研究，精確測量相關不同末態(tài)的平均強相位差和CP本征態(tài)成分比例，為CKM矩陣的相角的精確測量提供關鍵參數(shù)；精確測量CKM矩陣元和，檢驗CKM矩陣的幺正性，探索新的CP破壞來源；精確測量粲強子衰變常數(shù)和半輕衰變形狀因子，與格點QCD理論計算值比較，刻度格點QCD計算，探尋超出標準模型新現(xiàn)象；系統(tǒng)地研究粲強子的強子末態(tài)衰變，研究強子譜學和末態(tài)相互作用，檢驗夸克味對稱性；研究粲強子衰變，高精度檢驗輕子普適性，尋找稀有或禁戒的衰變過程，精確檢驗標準模型理論、尋找超出標準模型的新物理；在理論上發(fā)展和完善非微擾能區(qū)的格點QCD計算和有效理論模型，理解粲強子弱衰變的動力學，檢驗相關的唯象模型，提高對粲強子衰變中CP破壞、衰變常數(shù)和形狀因子等理論預言的精度。

二、研究內容

（一）閾值處中性粲介子量子關聯(lián)性研究。

（二）粲強子的強子末態(tài)衰變機制研究。

（三）精確測量CKM矩陣元和粲介子衰變常數(shù)。

（四）精確測量粲介子半輕衰變形狀因子和檢驗輕子普適性。

（五）粲強子衰變中探索新粒子和新相互作用。

“基于LHAASO實驗的粒子天體物理前沿問題研究”重大項目指南

一、科學目標

瞄準銀河系內1015eV宇宙線起源這一重大問題，基于LHAASO實驗數(shù)據(jù)精確測量每個超高能伽馬射線源的輻射能譜、空間分布和時變，聯(lián)合國內外射電、光學、X射線等設備數(shù)據(jù)完成相應天體源的多波段觀測和分析，建立和優(yōu)化多波段輻射模型，研究帶電粒子在天體中的加速過程與輻射特征，尋找宇宙線起源和加速證據(jù)，同時基于LHAASO數(shù)據(jù)完成銀盤彌散伽馬射線、膝區(qū)宇宙線分成分能譜和宇宙線大尺度各向異性測量，建立宇宙線在銀河系內的起源、加速和傳播的整體圖像。

二、研究內容

（一）超高能伽馬射線源的搜尋與測量。

（二）伽馬射線源多波段多信使研究。

（三）伽馬射線源內的粒子加速、輻射與輸運過程的研究。

（四）星際介質中彌散伽馬射線相關物理研究。

（五）基于宇宙線的能譜和各向異性測量研究其起源和傳播。

“先進核能系統(tǒng)中材料的若干協(xié)同損傷作用機理研究”重大項目指南

一、科學目標

瞄準服役于聚變能等先進核能的典型材料，充分利用國內大型托克馬克、高熱負荷測試和多束離子輻照等裝置，厘清高能中子-嬗變氫氦、中子輻照-粒子流-熱負荷兩類協(xié)同損傷作用的耦合機制；闡明多種因素作用下材料遭受的協(xié)同損傷效應的機理；建立能夠模擬上述協(xié)同損傷作用的實驗與計算模擬方法；基于計算和實驗模擬，實現(xiàn)在聚變堆等綜合服役環(huán)境下國產(chǎn)低活化鋼、氧化物彌散強化（ODS）鋼、鎢基合金等關鍵材料的篩選及性能評估。

二、研究內容

（一）高能中子輻照的離位損傷與氫、氦對材料的協(xié)同損傷作用機制研究。

（二）高能中子輻照離位損傷與熱負荷、粒子流對聚變堆第一壁協(xié)同損傷的作用機制研究。

（三）多因素協(xié)同損傷效應的長時大尺度計算模擬方法建立。

（四）聚變中子-氫-氦協(xié)同效應的多離子束模擬實驗方法建立。

“高精度X射線反射鏡的關鍵科學與技術問題”重大項目指南

一、科學目標

基于超高精度反射鏡表面形貌對相干X射線波前傳輸?shù)挠绊?，研究單晶硅納米形貌的原子級構建規(guī)律，揭示超強X射線輻照下單晶硅材料和薄膜的損傷機理及力熱變形機制；建立跨尺度全頻譜納米表面形貌的在線和離線高精度表征方法，發(fā)展大尺寸超高精度反射鏡的復合加工技術和集成技術，實現(xiàn)相干X射線波前的在線實時操控和自適應主動補償；形成具有自主知識產(chǎn)權的X射線高精度反射鏡的全鏈條創(chuàng)新技術體系。

二、研究內容

（一）大尺寸復雜輪廓單晶硅納米精度表面形貌構造規(guī)律研究。

（二）全頻譜納米形貌的綜合檢測評估方法研究。

（三）高亮度相干X射線與材料表面相互作用機制。

（四）光機集成系統(tǒng)中跨尺度表面形貌的多物理場影響規(guī)律研究。