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少电子离子束缚态电子g因子精密测量

物理学报 2024年

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

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... 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，并对未来发展做简要展望。

关键词：少电子离子 g因子潘宁阱精密测量

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反物质研究进展

物理学报 2024年第19期73卷 7-30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

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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中高Z元素原子、离子的电子碰撞电离与激发截面快速计算方法

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物理学报 2024年第10期73卷 105-115页

作者：周旭王川胡荣豪陶治豪邓小良梁亦寒李晓亚吕蒙祝文军四川大学物理学院成都610064 高能量密度物理及技术教育部重点实验室成都610065 辐射物理及技术教育部重点实验室成都610065 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621000

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽... 详细信息

中高Z元素的原子数据如碰撞电离和碰撞激发截面在聚变工程、X射线与物质相互作用等工程及研究领域有非常广泛的需求.高能量密度等离子体中存在从基态到激发态的原子和各价态离子,其碰撞电离和碰撞激发截面需要分别计算.本文以73号元素钽(Ta)为例,基于相对论性Dirac-Fock理论和扭曲波模型计算了基态Ta原子到Ta^(72+)离子在入射电子能量范围为1-150 keV的碰撞电离与碰撞激发截面,并与相关实验和理论模型符合较好.通过分析Ta的碰撞电离和碰撞激发截面数据中的规律,给出两种减少计算量的方法:对初态能级进行随机抽样、筛去贡献小的反应道,并对计算量的优化程度和误差做出评估.最终结果可在误差5%内将计算效率提高一个数量级,本文所提方法可推广至其他中高Z元素的计算.

关键词：碰撞电离碰撞激发扭曲波模型原子数据

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重离子碰撞中整体极化的实验研究

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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量子色动力学手征相变及其微观起源（英文）

原子核物理评论 2024年第1期 109-116+8页

作者：丁亨通华中师范大学夸克与轻子物理教育部重点实验室和粒子物理研究所

强相互作用主导的核物质从强子相到夸克-胶子等离子体相的转变是一个快速的平滑过渡,而不是真实意义上（即存在发散临界行为）的相变。量子色动力学真实意义上的相变只存在于某些特定的极限中,比如夸克质量为零的手征极限等极限条件。... 详细信息

强相互作用主导的核物质从强子相到夸克-胶子等离子体相的转变是一个快速的平滑过渡,而不是真实意义上（即存在发散临界行为）的相变。量子色动力学真实意义上的相变只存在于某些特定的极限中,比如夸克质量为零的手征极限等极限条件。在本工作中将展示我们最近关于手征相变及其微观起源的研究。这些研究均基于（2+1）-味的、采用了高度改进的交错费米子的、π介子质量为160 MeV到55 MeV的格点量子色动力学模拟。基于新提出的方法计算格点上Dirac本征值谱的夸克质量导数,发现轴U（1）反常在1.6 Tc时仍然存在,其微观起源与稀疏瞬子气体近似相一致。此外,基于格点QCD结果和提出的广义Banks-Casher关系,发现手征相变的宏观奇异性体现在Dirac本征值谱的关联之中。对未来相关研究方向做了展望,包括研究温度在Tc到1.6 Tc之间的QCD相变行为来理解稀疏瞬子气体近似的失效及其与手征相变的联系。

关键词：量子色动力学相结构狄拉克本征值谱手征反常手征对称性临界行为

高电荷态类硼离子P-P跃迁的实验和理论研究进展

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物理学报 2024年

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中国科学院近代物理研究所北京应用物理与计算数学研究所

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... 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2P3/2-2P1/2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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双Λ超核同位旋标量巨共振性质的相对论研究

物理学报 2024年第4期73卷 105-112页

作者：温静孙帅曹李刚张丰收北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875 北京市科学技术研究院辐射技术研究所北京100875 兰州重离子加速器国家实验室原子核理论研究中心兰州730000

基于相对论平均场理论(RMF),采用TM1以及有效超子−核子和超子−超子相互作用,首先研究了^(16)O和^(18)ΛΛO的单粒子能级受超子的影响情况,发现超子的加入使得核子能级能量降低.其次基于相对论无规位相近似方法(RRPA),自洽地计算了^(16)O... 详细信息

基于相对论平均场理论(RMF),采用TM1以及有效超子−核子和超子−超子相互作用,首先研究了^(16)O和^(18)ΛΛO的单粒子能级受超子的影响情况,发现超子的加入使得核子能级能量降低.其次基于相对论无规位相近似方法(RRPA),自洽地计算了^(16)O和^(18)ΛΛO同位旋标量巨单极和四极共振态.发现相比于16O各巨共振的响应函数,超核的响应函数会发生改变.研究表明:这种改变主要来自于超子的加入导致的核子单粒子能级的改变,以及超子粒子−空穴组态跃迁的贡献,而超子−超子剩余相互作用对单极和四极共振在低能区的响应函数的影响比较小,特别对高能区的响应函数基本没有影响.

关键词：双Λ超核巨共振相对论无规位相近似

高电荷态类硼离子2P3/2—2P1/2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 66-79页

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... 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2P3/2—2P1/2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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Al^(+)光钟态“幻零”波长的理论计算

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