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物理学报 2023年第7期72卷 82-97页

作者：浦实黄旭光中国科学技术大学近代物理系合肥230026 复旦大学物理学系粒子物理与场论中心核物理与离子束应用教育部重点实验室上海理论核物理中心上海200433

近年来,随着重离子碰撞实验中超子自旋极化与矢量介子自旋排列现象的发现,关于夸克胶子物质中自旋输运的理论研究也得到蓬勃发展,其中包括相对论自旋流体力学,它是描述自旋输运的流体力学理论.本文对相对论自旋流体力学的近期发展进行... 详细信息

近年来,随着重离子碰撞实验中超子自旋极化与矢量介子自旋排列现象的发现,关于夸克胶子物质中自旋输运的理论研究也得到蓬勃发展,其中包括相对论自旋流体力学,它是描述自旋输运的流体力学理论.本文对相对论自旋流体力学的近期发展进行了综述,主要包括以下内容:(1)相对论自旋流体力学基本方程的推导,包括宏观的唯象学推导、基于有效场论的推导以及基于输运理论的推导;(2)该理论框架的一些特殊性质,包括能动量张量中的反对称结构以及赝规范变换性质等;(3)在Bjorken和Gubser膨胀体系中的解析解及其对于重离子碰撞物理的意义.

关键词：自旋流体力学超子自旋极化相对论重离子碰撞

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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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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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类铝离子钟跃迁能级的超精细结构常数和朗德g因子

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物理学报 2023年第22期72卷 127-135页

作者：王霞贾方石姚科颜君李冀光吴勇王建国北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 北京大学工学院应用物理与技术研究中心北京100871

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si^(+)到Kr^(23+)离子基组态3s^(2)3p^(2)P_(1/2,3/2)能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si^(+)和Co^(14+)离子中所关心原子参数的影响,尤其是与... 详细信息

本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock方法计算了类铝等电子序列从Si^(+)到Kr^(23+)离子基组态3s^(2)3p^(2)P_(1/2,3/2)能级的超精细结构常数和朗德g因子.通过系统评估电子关联效应对Si^(+)和Co^(14+)离子中所关心原子参数的影响,尤其是与内壳层电子相关的关联效应,构建了可靠精确的计算模型,除Si^(+)离子外,超精细结构常数和g因子的计算误差分别控制在1%左右和10^(-5)的量级.此外,进一步分析了超精细结构常数中电子部分矩阵元和g因子随原子序数Z的变化规律,并拟合了这些物理量与Z的定量依赖关系,利用拟合公式可以快速计算类铝离子在14≤Z≤54区间内任意同位素的超精细结构常数和g因子.

关键词：超精细结构常数朗德g因子多组态Dirac-Hartree-Fock方法电子关联效应类铝离子

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氘氚冰籽晶的形核行为

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物理学报 2022年第2期71卷 204-209页

作者：张伟光张凯奋夏立东黄鑫周晓松彭述明施立群复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

为了实现激光约束核聚变(ICF)的自持聚变目标,对靶壳内氘氚冰的质量提出了极其苛刻的要求,冰层内表面和靶壳的同心度要求大于99.9%,冰层内表面均方根粗糙度(RMS)优于1μm.高质量的冷冻氘氚靶建立在靶壳内高质量氘氚冰层的前提之上.单晶... 详细信息

为了实现激光约束核聚变(ICF)的自持聚变目标,对靶壳内氘氚冰的质量提出了极其苛刻的要求,冰层内表面和靶壳的同心度要求大于99.9%,冰层内表面均方根粗糙度(RMS)优于1μm.高质量的冷冻氘氚靶建立在靶壳内高质量氘氚冰层的前提之上.单晶是冰层的最好形态,在靶壳内获得氘氚冰籽晶是基础条件.本文通过采用逐渐降低升温速率的台阶控温方法,开展了充气微管内保留籽晶的研究,揭示了充气微管内保留籽晶的形核机理,实验结果表明,利用充气管口可保留稳定、单一的籽晶,在相同的过冷度下,当氘氚籽晶c轴方向与充气管轴向平行时,生长速度较c轴垂直于充气管轴向时的速度慢约1—2个量级,为获得高质量的籽晶从而形成高质量的氘氚冰提供了参考和支撑.

关键词：氘氚冰形核聚变靶

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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 184-196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

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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QCD物质的Spinodal不稳定性

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第5期55卷 249-260页

作者：周文豪马富孙开佳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西安航空学院理学院复旦大学国家自然科学基金理论物理专款上海核物理理论研究中心

相对论重离子碰撞提供了研究量子色动力学(QCD)相结构的理想环境.重离子碰撞中产生的夸克-胶子等离子体在经历可能的一阶QCD相变形成强子气体的过程中,由于Spinodal不稳定性,会引发密度涨落增强的现象,导致可观测的物理效应.本文基于平... 详细信息

相对论重离子碰撞提供了研究量子色动力学(QCD)相结构的理想环境.重离子碰撞中产生的夸克-胶子等离子体在经历可能的一阶QCD相变形成强子气体的过程中,由于Spinodal不稳定性,会引发密度涨落增强的现象,导致可观测的物理效应.本文基于平均场近似的Nambu-Jona-Lasinio (NJL)模型,在箱形系统中进行了输运模拟,探讨了QCD相图中Spinodal区域内状态方程的密度涨落行为.利用夸克密度的高阶矩和密度关联函数定量刻画了Spinodal区域密度涨落的演化行为.结果显示,在Spinodal中心位置附近,当初态净重子数密度固定时,密度涨落的增长率随初态温度的升高而增大;而在初态温度相同的情况下,密度涨落对初态净重子数密度的依赖性并不显著.

关键词： QCD相结构 NJL模型一阶相变 Spinodal不稳定性

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电四极跃迁对电子束离子阱等离子体中离子能级布居的影响

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物理学报 2022年第19期71卷 227-236页

作者：孟举何贞岑颜君吴泽清姚科李冀光吴勇王建国北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

在稳态近似下,通过构建三能级体系碰撞辐射模型,解析研究了电四极(E2)跃迁对等离子体中离子能级布居的影响.研究发现,随着原子序数增加,E2跃迁速率逐渐增强,E2跃迁在低电子密度条件下对离子能级布居的影响愈发显著.进一步地,以电子束离... 详细信息

在稳态近似下,通过构建三能级体系碰撞辐射模型,解析研究了电四极(E2)跃迁对等离子体中离子能级布居的影响.研究发现,随着原子序数增加,E2跃迁速率逐渐增强,E2跃迁在低电子密度条件下对离子能级布居的影响愈发显著.进一步地,以电子束离子阱中类铁钼(Z=42)和铀(Z=92)等离子体为例,数值求解了包含不同退激通道的离子能级布居.在此基础上,分析了考虑E2退激通道导致的能级布居变化对基组态磁偶极(M1)跃迁线强比的影响,并指出在利用高离化态离子M1跃迁线强比进行等离子体电子密度诊断时E2退激发通道的重要性.

关键词：碰撞辐射模型等离子体诊断原子结构和光谱

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Al^(+)光钟态“幻零”波长的理论计算

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物理学报 2024年第10期73卷 96-104页

作者：魏远飞唐志明李承斌黄学人中国科学院精密测量科学与技术创新研究院原子频标重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049 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 武汉量子技术研究院武汉430206

本文使用组态相互作用加多体微扰理论方法对Al^(+)光钟态3s^(2)^(1)S_(0)和3s3p^(3)P_(0)的“幻零”波长进行了理论计算.3s^(2)^(1)S_(0)态的“幻零”波长为266.994(1)nm,3s3p^(3)P_(0)态的“幻零”波长为184.56(7)nm,174.4(1)nm,121.5(1)nm和119.7(2)nm.精确测量这些“幻零”波长,有助于高精度确定光钟态相关跃迁的振子强度或者约化矩阵元,进而降低Al^(+)光钟黑体辐射频移评估的不确定度.同时,对这些“幻零”波长的精密测量,对研究Al~+原子结构具有重要意义.

关键词： Al^(+) 极化率 “幻零”波长 CI+MBPT

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高电荷态原子物理:电荷交换及其在X射线天文建模中的应用

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中国科学:物理学力学天文学 2025年第5期55卷 87-101页

作者：魏宝仁张瑞田复旦大学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中国科学院近代物理研究所中国科学院大学核科学与技术学院

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等... 详细信息

高电荷态离子与中性原子分子碰撞是一个多原子中心的量子态跃迁过程,具有强库仑场、多通道、高激发态等动力学基本特征.电荷交换过程研究不仅有助于理解原子尺度强库仑场下量子态的跃迁动力学,对极端条件下量子散射理论的检验和高温等离子体的诊断与建模同样具有重要意义.本文围绕高电荷态离子与原子分子电荷交换过程实验和理论研究发展的历史、现状和面临的挑战,综述了动力学相关的电荷交换总截面的绝对测量、量子态选择截面及伴随X射线发射的谱学研究,最后以彗星大气X射线起源为例,讨论了电荷交换在天体环境冷-热流非平衡态等离子体X射线天文观测建模中的重要性.

关键词：高电荷态离子电荷交换绝对截面态选择截面 X射线发射天文建模

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