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物理学报 2024年第20期73卷 36-46页

作者：屠秉晟复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海EBIT实验室上海200433

少电子离子束缚态电子g因子的精密测量是借助原子分子体系研究束缚态量子电动力学(QED)理论的有效途径.特别是在高电荷态重核体系中,原子核与内壳层电子之间极强的电磁相互作用为研究极端电磁场环境下的QED效应提供了独一无二的条件.通... 详细信息

少电子离子束缚态电子g因子的精密测量是借助原子分子体系研究束缚态量子电动力学(QED)理论的有效途径.特别是在高电荷态重核体系中,原子核与内壳层电子之间极强的电磁相互作用为研究极端电磁场环境下的QED效应提供了独一无二的条件.通过精确测量束缚态电子g因子,还可以分析核效应、测定核结构参数、确定基本物理常数等.少电子离子束缚态电子g因子的研究已经成为精密谱学方向的前沿课题.潘宁离子阱(借助稳态电磁场囚禁离子的系统)是进行g因子测量的有效实验装置之一.本综述将对基于潘宁离子阱开展少电子离子束缚态电子g因子的实验研究进行全面回顾,介绍基本实验原理与测量方法,重点论述该领域在近几年中的重要实验成果,并对未来发展进行简要展望.

关键词：少电子离子 g因子潘宁阱精密测量

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高电荷态Ar^(8+)离子与He原子碰撞中双电子俘获量子态选择截面实验研究

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物理学报 2024年第24期73卷 63-70页

作者：吴怡娇孟天鸣张献文谭旭马蒲芳殷浩任百惠屠秉晟张瑞田肖君马新文邹亚明魏宝仁复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国科学院近代物理研究所兰州730000

高电荷态离子俘获靶原子、分子中的电子是一个多原子中心束缚态电子跃迁相关的基本原子物理过程,所形成的高激发态离子的退激辐射对于X射线天文建模、聚变等离子体诊断及离子束与物质作用机理研究等方面至关重要.经过不断的完善和发展,... 详细信息

高电荷态离子俘获靶原子、分子中的电子是一个多原子中心束缚态电子跃迁相关的基本原子物理过程,所形成的高激发态离子的退激辐射对于X射线天文建模、聚变等离子体诊断及离子束与物质作用机理研究等方面至关重要.经过不断的完善和发展,冷靶反冲离子动量谱仪(COLTRIMS)技术已经广泛应用于测量电子俘获过程中的量子态选择布居.基于复旦大学150 kV高电荷态离子碰撞实验平台及冷靶反冲离子动量谱仪,本文开展了1.4-20.0 keV/u的Ar8+炮弹离子与He原子碰撞过程中双电子俘获量子态选择截面的系统测量,并获得了3l 3l'至3l 7l'双激发态的相对截面.研究发现Ar8+-He双电子俘获过程中,随着碰撞能量的增大,更多的量子态转移反应通道被打开,而且量子态选择布居的相对截面对炮弹离子能量呈现强烈的依赖关系.

关键词：高电荷态离子双电子俘获量子态选择冷靶反冲离子动量谱仪

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中子皮结构及其在核反应中的效应

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核技术 2023年第8期46卷 148-154页

作者：方德清教育部核物理与离子束应用重点实验室复旦大学现代物理研究所上海200433

中子皮是不稳定原子核中存在的一种奇特结构,在核反应过程中会产生各种效应。不同理论模型研究发现,中子皮厚度会影响核-核碰撞中的中子擦去截面、轻粒子产额比、重碎片产额比、光子产生截面等物理量,也与原子核的集团结构、表面宽度、... 详细信息

中子皮是不稳定原子核中存在的一种奇特结构,在核反应过程中会产生各种效应。不同理论模型研究发现,中子皮厚度会影响核-核碰撞中的中子擦去截面、轻粒子产额比、重碎片产额比、光子产生截面等物理量,也与原子核的集团结构、表面宽度、温度等存在密切关系。在高能重离子碰撞中研究发现,中子皮同样存在明确的效应。实验上,基于放射性核束装置可以产生具有中子皮结构的不稳定核,通过测量其与稳定核发生反应后与中子皮敏感的观测量,能提取或确定中子皮厚度。结合核理论模型,可以进一步约束非对称核物质的状态方程及核天体的相关性质。

关键词：中子皮放射性核束非对称核物质的状态方程

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基于多诊断参数分析的一维内爆热斑离子温度时空分布计算方法

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物理学报 2025年第10期74卷 178-190页

作者：唐琦刘品阳宋仔峰陈伯伦刘中杰杨家敏中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室绵阳621900 复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433

惯性约束聚变中,热斑离子温度是决定聚变增益的关键参数,热斑离子温度时空分布能够揭示热斑能量的沉积与耗散过程,针对此物理研究需求,提出了一种基于多诊断参数分析的一维内爆热斑离子温度时空分布计算方法.本文以冲击压缩内爆为例,分... 详细信息

惯性约束聚变中,热斑离子温度是决定聚变增益的关键参数,热斑离子温度时空分布能够揭示热斑能量的沉积与耗散过程,针对此物理研究需求,提出了一种基于多诊断参数分析的一维内爆热斑离子温度时空分布计算方法.本文以冲击压缩内爆为例,分析了离子温度时空分布的特性,建立了离子温度时空分布数学模型.利用计算算例作为模拟实验给出了离子温度相关的多个关键诊断量,以此作为离子温度时空分布求解的约束.通过遗传算法计算出了模型中的待定参数,计算参数给出的离子温度时空分布与模拟实验基本相符,验证了本方法的有效性.本方法可以应用于近一维内爆实验热斑离子温度时空分布的计算,为更深入地了解内爆热斑的形成与演化过程提供了实验观测手段.

关键词：惯性约束聚变离子温度时空分布中子诊断多参数分析

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中高能重离子碰撞中的电磁场效应和手征反常现象

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物理学报 2023年第11期72卷 37-57页

作者：赵新丽马国亮马余刚复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 复旦大学理论物理专款上海核物理理论研究中心上海200438

重离子碰撞可以产生极强的电磁场和高温高密量子色动力学(QCD)物质,诱导很多重要手征反常现象,例如手征磁效应和手征磁波.本文围绕手征反常现象中的诸多物理要素,详细介绍包括相对论重离子碰撞中不同碰撞系统和能量下的电磁场特性、同... 详细信息

重离子碰撞可以产生极强的电磁场和高温高密量子色动力学(QCD)物质,诱导很多重要手征反常现象,例如手征磁效应和手征磁波.本文围绕手征反常现象中的诸多物理要素,详细介绍包括相对论重离子碰撞中不同碰撞系统和能量下的电磁场特性、同质异位素碰撞中寻找手征磁效应、手征磁波特性、中低能重离子碰撞中磁场效应等一系列与电磁场和手征反常现象相关的理论研究成果.相关研究有助于实验中寻找强相互作用中的电荷宇称(CP)破缺的证据,加深对QCD真空涨落和宇宙中正反物质不对称问题的理解.

关键词：磁场形变核手征磁效应手征磁波

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高电荷态类硼离子^(2)P_(3/2)—^(2)P_(1/2)跃迁的实验和理论研究进展

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物理学报 2024年第20期73卷 22-35页

作者：刘鑫汶伟强李冀光魏宝仁肖君复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国科学院近代物理研究所兰州730000 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

高电荷态离子(highly charged ion,HCI)的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型,包括:强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等,而且能够为天体物理和聚变等... 详细信息

高电荷态离子(highly charged ion,HCI)的精细结构及辐射跃迁性质的精确测量不仅可以检验基本物理模型,包括:强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)效应、电子关联效应、相对论效应、原子核效应等,而且能够为天体物理和聚变等离子体物理提供关键原子物理参数.相对于研究较多的类氢和类锂离子体系,类硼离子的精细结构禁戒跃迁的相对论效应和QED效应的贡献很大,高精度实验测量与理论计算为进一步检验多电子体系的基本物理模型提供了重要途径.此外,类硼离子也被认为是最佳的高电荷态离子光钟候选体系.本文主要介绍了类硼离子基态^(2)P_(3/2)—^(2)P_(1/2)跃迁的实验和理论研究最新进展,概述了其精细结构和超精细结构的研究现状,并讨论了使用电子束离子阱结合高分辨光谱学实验技术开展类硼离子超精细分裂实验测量的方案,为未来开展类硼离子超精细分裂实验研究并在更高精度上检验QED效应,提取原子核磁化分布半径,检验相关的核结构模型等研究提供了参考.

关键词：高电荷态离子超精细结构量子电动力学高电荷态离子光钟

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超强激光与“霍金-安鲁辐射”实验研究进展综述

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强激光与粒子束 2023年第1期35卷 124-132页

作者：赵凯王友敬符长波马余刚复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433

对利用激光进行霍金-安鲁辐射实验的研究现状和实验挑战点等方面进行综述。霍金-安鲁辐射是量子引力理论的重要推论之一。对其进行实验观测研究,将对量子引力理论、大统一理论、乃至万物终极理论的发展具有重要推动作用。霍金-安鲁辐射... 详细信息

对利用激光进行霍金-安鲁辐射实验的研究现状和实验挑战点等方面进行综述。霍金-安鲁辐射是量子引力理论的重要推论之一。对其进行实验观测研究,将对量子引力理论、大统一理论、乃至万物终极理论的发展具有重要推动作用。霍金-安鲁辐射可以通过强激光、储存环、潘宁阱、声学、玻色-爱因斯坦凝聚等各种实验手段加以研究,其中借助强激光有两类方法:人工光学黑洞和强激光加速。前者是利用介质的非线性效应,产生一个光波传播的视界,进而对视界附近的量子现象,包括霍金-安鲁辐射,进行研究;后者是利用超强激光场对电子施加的超高加速度来研究电子的霍金-安鲁辐射等特性。

关键词：霍金辐射安鲁辐射人工光学黑洞强激光加速

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反物质研究进展

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物理学报 2024年第19期73卷 1-24页

作者：马余刚复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 国家自然科学基金委理论物理专款-上海核物理理论研究中心上海200438

宇宙正反物质的不对称性起源是当今科学的重要未解之谜.本文简要评述反物质研究历程和近期国际上的相关研究热点.重点阐述了近些年来,在相对论重离子碰撞实验中取得的反物质研究进展,包括发现首个反物质超核(反超氚)、反物质氦4、反超氢... 详细信息

宇宙正反物质的不对称性起源是当今科学的重要未解之谜.本文简要评述反物质研究历程和近期国际上的相关研究热点.重点阐述了近些年来,在相对论重离子碰撞实验中取得的反物质研究进展,包括发现首个反物质超核(反超氚)、反物质氦4、反超氢4、反质子相互作用的首次测量、正反超氚核的质量和结合能的精确测量等.在此基础上,我们讨论了(反)轻核产生的不同物理机制.同时,也介绍了反氢原子实验、太空探测反物质等方面取得的最新成果,并讨论这些进展对认识物质结构的启示.

关键词：反物质原子核 CPT对称性 (反物质)轻核产生机制反氢原子

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软X射线条纹相机CsI光阴极响应灵敏度的理论计算

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物理学报 2023年第24期72卷 204-211页

作者：何小安杨家敏黎宇坤李晋熊刚中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 复旦大学现代物理所教育部核物理与离子束应用重点实验室上海200433

碘化铯(CsI)光阴极响应灵敏度是软X射线条纹相机用于X射线能谱定量诊断的重要参数,其理论计算具有重要指导意义.目前的理论解析模型基于薄膜光阴极产生次级电子的一维随机行走模型发展而来,具体包括X射线正入射、能量大于1 ke V条件下的... 详细信息

碘化铯(CsI)光阴极响应灵敏度是软X射线条纹相机用于X射线能谱定量诊断的重要参数,其理论计算具有重要指导意义.目前的理论解析模型基于薄膜光阴极产生次级电子的一维随机行走模型发展而来,具体包括X射线正入射、能量大于1 ke V条件下的Henke模型,以及变角度入射、光阴极厚度大于100 nm条件下的Fraser模型,都存在一定局限性.本文进一步引入次级电子输运概率的基础表达式,推导了CsI光阴极在更大参数范围内(X射线能量0.1—10 ke V、光阴极厚度10—200 nm)响应灵敏度随X射线能量E、光阴极厚度t、X射线与阴极表面夹角θ变化的一般表达式.最后,将本文的理论计算结果与Henke模型、Fraser模型、文献及北京同步辐射的实验数据分别进行了比较和讨论分析,验证了计算模型的准确性和普适性,并且为高时间分辨光谱定量测量实验中Cs I光阴极的优化设计提供了理论参考.

关键词：次级电子 CsI光阴极 X射线响应灵敏度

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重离子碰撞中整体极化的实验研究

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原子核物理评论 2024年第1期41卷 20-25页

作者：陈金辉复旦大学现代物理研究所&核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200438

非对心的相对论重离子碰撞在反应区域产生了巨大的轨道角动量,该轨道角动量能够以流体涡旋的形式传递到反应过程产生的夸克-胶子等离子体中(Quark-Gluon Plasma,QGP),QGP中的夸克和胶子通过自旋-轨道相互作用将沿着系统轨道角动量方向极... 详细信息

非对心的相对论重离子碰撞在反应区域产生了巨大的轨道角动量,该轨道角动量能够以流体涡旋的形式传递到反应过程产生的夸克-胶子等离子体中(Quark-Gluon Plasma,QGP),QGP中的夸克和胶子通过自旋-轨道相互作用将沿着系统轨道角动量方向极化,即“QGP的整体极化”效应。经过近二十年的探索,重离子碰撞中Λ超子和φ、K^(*0)矢量介子的整体极化的实验数据证实了QGP整体极化的新现象,这引起了研究人员的广泛关注,成为高能核物理前沿新的热点研究方向。本文简略描述重离子碰撞中整体极化的实验测量,聚焦在Λ超子的整体极化和φ、K^(*0)矢量介子的自旋排列,并讨论实验数据给出的物理信息。

关键词：重离子碰撞 QGP的整体极化超子极化矢量介子自旋排列

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