原子核物理中的协变密度泛函理论

文章介绍了原子核协变密度泛函理论的历史发展、理论框架、对原子核基态和激发态的描述以及在一些交叉学科领域的应用。首先,通过回顾原子核物理研究中的几个重要里程碑并结合二十一世纪原子核物理面临的机遇和挑战,对当前核物理的研究热点和重要课题进行了介绍。随后系统介绍了原子核协变密度泛函理论,内容包括协变密度泛函理论的历史发展、一般理论公式、介子交换模型、点耦合模型、交换项、张量相互作用、物理观测量的计算公式等。协变密度泛函理论的应用包括原子核基态性质和激发态性质的描述以及在核天体物理与标准模型检验中的应用。其中,基态性质包括原子核结合能、半径、单粒子能级、共振态、磁矩、晕现象等。激发态性质包括原子核磁转动、低激发态性质、集体转动、量子相变、集体振动等。在核天体物理与标准模型检验的应用中,主要以核纪年法测算宇宙年龄和Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩阵的幺正性检验等为例,介绍协变密度泛函理论在交叉学科领域的应用。     

邮票上的物理学史(58)--加速器·物理实验的大型化

加速器是原子核物理学和粒子物理学中的重要仪器.它利用不同形式的电磁场,把各种带电粒子(电子、质子、轻离子、重离子)加速到很高的能量.用加速器加速的高能粒子轰击各种原子核,观察所引起的核反应,就可以深入研究原子核结构及其变化规律.几十年来,人们在加速器上发现了上千种合成的人工放射性核素,发现了绝大部分超核元素,使原子核物理学迅速发展成熟;与此同时,用加速器又发现了上百种新的粒子,包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子,从而建立了粒子物理学.除了用于基础研究之外,大量的小型加速器还广泛应用于同位素生产、肿瘤的诊断和治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、农作物种子辐照等工、农、医各个领域.     

今日国外物理

 1 英、澳学者创原子核形状研究新方法据澳大利亚《实验室新闻》报道,英国尼尔·罗利博士提出用相对简单的实验数据确定原子核形状的可能性,改变入射原子核的能量,测量核合成(聚变)的概率的变化.澳大利亚学者杰克·利博士在其学生简星伟协助下,用韦纳滤波器进行这一实验,发现轰击1平方毫米靶区时,只有百万分之一的入射粒子能够进行合成,大多数被散射掉,散射粒子的强度妨碍检测器的正常工作.他们采用球形氧原子核作为入射原子核,其他一系列原子核作为靶,进行了大量测量,获得十分满意的结果.     

邮票上的物理学史(60)--粒子物理学:实验

亚原子粒子是比原子核更为基础的一个物质层次,原子核就是由质子和中子构成的.人们在对原子核有了一定了解后,自然要向亚原子粒子的层次进军.     

工科大学物理教学展望

 一、工科大学物理课程的地位和作用２０世纪后半叶,物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上,以前所未有的速度发展着．许多物理学的分支学科,如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等,都得到极大发展．与此同时,科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合．物理学和其他学科相互渗透,产生了一系列交叉学科和边缘学科,如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等．物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移,促成各学科的发展并成为其组成部分．     

我国物质结构研究的大型实验平台(续)——非加速器粒子物理实验设施

在粒子加速器问世以前,科学家就利用天然放射性和宇宙红进行核物理的研究。1919年卢瑟福用放射性物质产生的α射红轰击原子核,首次实现了人工核反应。天然放射性粒子来之不难,但能量较低、强度很弱;宇宙红能量最高可达1022eV,却是"靠天吃饭",难以开展精确的实验。粒子加速器在20世纪30年代初发明后,很快成为核物理和粒子物理研究的主角。然而,随着粒子物理向高能量前沿的推进,加速器的规模成越来越大,位于瑞士和法国边境质心系1     

华中师范大学物理科学与技术学院

华中师范大学物理科学与技术学院源于华中大学1903年创立的理学院物理系,历经百年,经过几代学人的共同奋斗,已发展成为具有基础理论研究优势、工科应用研究亮点的特色学院。学院拥有教育部批准挂牌的国家理科(物理学)基础科学研究和教学人才培养基地、物理学博士后流动站、物理学一级学科博士学位点(主要在理论物理、粒子物理与原子核物理、凝聚态物理、光学、无线电物理、原子与分子物理、天体粒子物理二级学科招收硕士、博士学位研究生)以及电子科学与技术(工学)一级学科硕士学位点(主要在电路与系统、物理电子学、电磁场与电磁波二级学科招收硕士学位研究生)。拥有物理学科教学论(教育学)、天体物理(天文学)、材料物理与化学(工学)、通信与信息系统(工学)4个二级学科硕士学位点。拥有湖北省重点学科“理论物理”、“粒子物理与原子核物理”,湖北省重点实验室“高能物理实验室”、“湖北省教育信息化研究中心”。挂靠学院的单位有中南地区理论物理学术交流中心。物理科学与技术学院设有物理学系、电子与信息工程系、粒子物理研究所、纳米科技研究院、湖北省教育信息化研究中心和信息资料中心。学院还设有复杂性科学研究中心、数字空间研究所、天体物理研究所、应用物理研究所、物理教育研究所、光电集成技术研究中心、电子与计算机研究所等科研机构。物理科学与技术学院拥有物理学、电子信息科学与技术、通信工程三个本科专业。国家物理学基础科学和教学人才培养基地班(择优保送硕博连读)学生主要从这三个专业中选拔。学院培养的学生综合素质高、科研能力强。1999年,96级基地班受到教育部、团中央联合表彰,被评为“全国先进优秀班集体标兵”。     

前沿与基础：宇宙物质和过程的研究与原子分子物理

原子、分子是物质结构的第一个微观层次，是通向下两个微观层次———原子核和粒子的大门．原子分子物理在宇宙物质和过程的研究中起到基础理论的重要作用，而宇宙物质和过程的前沿研究则向原子分子物理提供了许多新的生长点．天体中有无止境的原子分子物理问题有待于人们探讨与研究     

电子-质子对撞机上的Primakoff物理

Primakoff效应具有独特的动力学筛选条件,是研究原子核和粒子物理的强大的实验工具。未来电子-离子对撞机(EIC)机器具有质心能量高、亮度高、动力学范围广、本底低、探测器探测效率高以及碰撞离子种类丰富等优点。这将为我们开启一扇通往Primakoff物理研究的新时代的大门。在EIC机器上开展Primakoff物理实验可以严格检验量子色动力学的基本对称性,研究强子的电弱相互作用性质,并探索超出标准模型的新物理。Primakoff效应实验是EIC物理研究的又一亮点。     

是历史还是神秘推动粒子物理?

最近,在美国《今日物理》(“Physics　To-day”)上就粒子物理的一些认识问题发生了一场争论.去年 11月号发表了 N.D.Mermin(Cornell大学原子与固体物理实验室)写的题为《那些年代出了什么问题》的文章.他的基本观点是,近五十年来粒子物理学的发展是令人失望的,谁也没有料到在半个世纪中没有取得任何意义深远的成果.唯一重要的收获是,发现从原子到原子核再到原子核内部,量子力学都能很奸的适用.尽管今天人们已经找到了不少吸引人的拉格朗日量,描写更小尺度的现象,但仍没有任何迹象表明它们会比量子力学更好.在谈到描写极大尺度世界的字宙…     

向您推荐《高能物理》科普杂志

《高能物理》是一份介绍微观世界,特别是粒子物理知识的专业科学普及刊物。 《高能物理》主要刊登内容是。粒子物理与核物理的基本理论、实践和研究方法、当令最新成果的介绍、高能加速器及高能实验中心、宇宙线高能物理、宇宙线天体物理、有关粒子物理与核物理的科学史、科学家们的伟大成就及他们的治学精神、高能物理与核物理在国民经济中的最新应用及应用前景……。 《高能物理》内容丰富、形式多样、它不仅宣传高能物理本身的科学知识,并向纵横发展,纵的方面,从原子物理→原子核物理→高能物理→超高能物理→……(即原子→原子核→基本…     

重离子物理浅谈

重离子是指所有比氦核更重的原子核的总称.重离子物理就是用高速度的重离子作“炮弹”来轰击原子核、原子、分子、固体晶格乃至生物细胞,从而研究它们的结构和认识它们的物理规律的一门综合性科学.五十年代,由于原子能科学技术进一步发展,重离子物理就诞生了.目前主要是用来研究原子核的性质,成为核物理基础研究中的一个新领域.至于它的应用现在还处于幼年.六十年代末期,重离子物理所取得的巨大进展引起了欧美一些国家的科学工作者和政府部门的重视,于是纷纷筹建新型重离子加速器.据报道,正主建造的就有五、六台.按照设计要求,它们可以加速…     

天文物理和宇宙学现状简介

 关于宇宙和我们人类所在的太阳系结构问题,是人类文化历史中最古老的课题之一。这些问题的科学研究,也就是天文学,推动了物理学的发展,并且对哲学也产生了巨大的影响。今天,天文学已成为物理学不可分割的组成部分,研究它的目的是为了认识宇宙以及构成它的所有宏观部分的形成和发展。这就需要把经验研究,就是观测和实验,与理论研究结合起来,这样就使天文学必然与许多物理领域产生必不可少的联系,特别是与粒子物理、原子核物理、原子物理和等离子物理的联系。然而,近几年宇宙化学和生物天文学也正在得到重视。     

向您推荐《高能物理》科普杂志

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粒子物理学和核物理学的相互交叉

 自从1911年卢瑟福用α粒子作为炮弹轰击金属薄箔发现了原子核,核物理学发展为物理学的一个重要分支.进入20世纪50、60年代以后,由于高能加速器的迅速发展,人们对物质结构的认识又深入到更深层次,基本粒子的种类多达几百种,粒子物理学成为探索微观世界的最前沿的一个学科.粒子物理学的诞生和发展深受核物理学的影响,而粒子物理学的发展反过来又影响着核物理学的某些基本问题的研究.一、原子核的新自由度1932年查德威克发现了原子核内除了有质子外还有中子,接着海森堡提出了原子核是由质子和中子组成的,质子和中子一直是组成原子核的基本组成成份.原子核内的质子、中子结合很紧,那么是什么样的核力使它们聚集在一起.     

全国近代物理研究会第十四届学术年会纪要

正全国第二十一届原子、原子核物理研讨会暨全国近代物理研究会第十四届学术年会于2016年7月15日至18日在吉林省长春市隆重召开.会议由全国近代物理研究会、中国核物理学会教学专业委员会联合举办,由吉林师范大学承办.来自全国36所高等院校和部分科研单位的55位代表参加了会议.研讨内容包括原子、原子核物理和近代物理学科前沿进展与高新技术及其应用,以及近代     

欧洲粒子物理发展战略和LHC计划

 欧洲是近代人类文明的摇篮和科学技术的发祥地.但是,二次世界大战的破坏使世界科学的中心从欧洲转移到了美国.战后,随着经济的复兴,欧洲各国都很重视对科技发展的投入,英国、法国、意大利和原联邦德国很快建成了一批规模较大的原子核和粒子物理实验基地.为了集中力量,一批富有远见的欧洲科学家要求联合起来.     

重粒子谱仪磁场电流稳定装置

在近代实验物理,特别是实验原子核物理中,粒子加速器、磁谱仪、质谱仪等等都要有高稳定度的磁场。稳定磁场的方法很多。近年来,利用机械转换器和原子核核磁共振吸收是最流行的二种方法。此外,利用灵敏的检流计作为测量元件的电流稳定装置,也曾广泛使用。     

邮票上的物理学史(非汉字符号)——粒子物理学:实验

亚原子粒子是比原子核更为基础的一个物质层次 ,原子核就是由质子和中子构成的 .人们在对原子核有了一定了解后 ,自然要向亚原子粒子的层次进军 .在粒子物理学的发展过程中 ,理论和实验不可分地交织在一起 .特别是在后来的阶段 ,理论对实验起了很大的指导作用 .人们经常是为了验证理论的预言 ,设计建造专门的仪器 ,到某个能区去寻找理论预言的粒子 .不过为了叙述的方便 ,我们仍然分成实验和理论两节来叙述 .这里先说实验 .粒子物理学中主要的实验仪器是加速器和粒子探测器 ,加速器在上节已说过了 ,这里主要介绍各种粒子探测器和用它们所做的…     

超微粒子物理

本文总结了近期来超微粒子技术和物理的发展概况．描述了量子尺寸效应对超微粒子体系的物理特性的影响，并简明地叙述了超微粒子的制造技术、超微粒子结构、晶格动力学的特点以及超微粒子的各种物理特性．