在探索宇宙基本对称性及暗物质本质的征程上，一项基于粒子加速器的重要升级工作正在杜布纳联合核子研究所（JINR）稳步推进。俄罗斯科学院核研究所（INR RAS）作为关键合作方，正深度参与JINR核子加速器综合体的升级方案设计，致力于将质子束流的极化与储存技术推向新高度，为测量中子电偶极矩（EDM）以及直接搜寻暗物质粒子开辟独特窗口。
目标一：挑战CP破坏的极限——中子EDM测量
粒子物理学的标准模型预言的CP破坏（电荷-宇称对称性破坏）程度远不足以解释宇宙中物质-反物质的不对称性。而中子EDM的测量被视为寻找超越标准模型的新CP破坏来源的最灵敏探针之一。
在升级后的JINR加速器设施中，研究团队计划利用极化冷中子束流或储存极化质子/氘核束，通过精密的核磁共振技术，以前所未有的精度测量中子EDM。INR RAS在极化束流制备、自旋动力学及低本底探测器系统方面拥有深厚技术积累。其科学家提出的方案旨在将测量灵敏度提升1~2个数量级，从而直接检验多种大统一模型及超对称理论。
目标二：照亮暗物质候选者——超子衰变与轻暗物质搜索
除EDM测量外，升级后的加速器平台还将成为搜寻暗物质粒子的多功能工具。INR RAS团队重点关注两类路径：
通过超子衰变寻找不可见粒子：利用高能质子束轰击固定靶，产生Λ、Σ等超子。若超子衰变产物中有一部分携带有“缺失动量”，且对应标准模型无法解释的弱相互作用大质量粒子（WIMP）或更轻的暗物质候选者（如暗光子、轴子等），则可被高分辨率径迹探测器与量能器捕捉到信号。
利用储存束流寻找暗物质产生过程：在升级后的核子加速器环中，高亮度极化质子-质子或质子-核碰撞有可能产生长寿命的暗物质粒子。通过监测束流能量损失与反常的γ信号，可对低质量暗物质区域进行高灵敏度扫描。
升级方案的技术核心
为实现上述物理目标，JINR与INR RAS联合提出了对现有加速器设施的深度改造计划：
极化束流注入与维持：开发新型极化离子源及束流自旋共振控制系统，确保在储存环中维持高极化度（>80%）的质子/氘核束长达数小时。
双束对撞/储存靶组合：既可实现低本底的储存环内极化气体靶，也可采用非对称对撞模式，提高稀有过程事例率。
超高真空与磁屏蔽：为抑制EDM测量中的系统误差，将建造多层磁屏蔽室与主动磁场补偿系统，使剩余磁场不均匀度低于0.1 nT。
读出电子学与实时触发：基于新一代FPGA与高速波形采样技术，实现对10⁶ Hz本底下的稀有信号无触发读取。
合作与展望
INR RAS理论与实验部门的团队已在《原子核物理学》期刊上发表了多篇关于加速器参数优化及EDM灵敏度预估的研究文章。目前，联合设计已进入工程验证阶段，预计在未来3~5年内完成关键子系统样机测试。
该项目不仅将巩固俄罗斯与JINR成员国在高精度自旋物理领域的领先地位，更重要的是，它将提供一种对标准模型新物理互补且极具竞争力的探测手段——与大型对撞机（如LHC）以及冷中子源（如ILL）实验形成立体攻关格局。
如项目协调人、INR RAS核物理部主任所言：“通过将加速器技术的极限推向新的水平，我们正站在揭示宇宙基本对称性及其背后暗物质世界的门槛上。EDM测量哪怕只观测到一个非零信号，都将是改写粒子物理教科书的时刻。”
关于俄罗斯科学院核研究所（INR RAS）：成立于1970年，是俄罗斯在核物理、中微子物理、宇宙射线及加速器应用领域的核心研究机构，拥有Baksan中微子天文台及多台质子加速器设施。
关于联合核子研究所（JINR）：位于莫斯科附近的杜布纳市，是拥有19个成员国的大型国际粒子物理与核物理研究中心，以其质子加速器（如Nuclotron）及中子物理反应堆闻名。
