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活动星系核吸积盘内灾变性爆发事件的电磁和高能中微子信号

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科学通报 2025年第3期70卷 411-422页

作者：朱锦平俞云伟张冰 School of Physics and Astronomy Monash UniversityClayton 3800Australia OzGrav:The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery Clayton 3800Australia 华中师范大学天体物理研究所武汉430079 华中师范大学夸克与轻子物理教育部重点实验室武汉430079 Nevada Center for Astrophysics University of NevadaLas Vegas 89154USA Department of Physics and Astronomy University of NevadaLas Vegas 89154USA

双黑洞并合引力波事件GW190521及其疑似位于活动星系核(active galactic nucleus,AGN)吸积盘内的电磁对应体的发现掀起了针对AGN盘内灾变性爆发事件研究的热潮.与通常的灾变性爆发事件不同,由于AGN盘中的环境相对致密,盘内爆发事件往往... 详细信息

双黑洞并合引力波事件GW190521及其疑似位于活动星系核(active galactic nucleus,AGN)吸积盘内的电磁对应体的发现掀起了针对AGN盘内灾变性爆发事件研究的热潮.与通常的灾变性爆发事件不同,由于AGN盘中的环境相对致密,盘内爆发事件往往会造成强烈的激波,使得这些爆发事件常常伴随着剧烈的激波突破和激波冷却辐射,显著影响其观测特征.同时,激波的存在也会导致非热辐射和高能中微子的产生.本文将详细评述当前关于盘内爆发事件的多波段辐射和高能中微子辐射的研究现状,并总结目前相关研究面临的问题与未来可能的发展方向.

关键词：活动星系核吸积盘超新星双致密星并合伽马射线暴电磁对应体高能中微子

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相对论重离子碰撞中QCD相图的实验研究

核技术 2023年第4期46卷 1-13页

作者：张宇张定伟罗晓峰粒子物理研究所夸克与轻子教育部重点实验室华中师范大学武汉430079

量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相图结构和相变临界点是高能物理理论和实验的研究热点。相对论重离子碰撞是探索QCD相图结构、寻找QCD相变临界点的有力工具。美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(Relativistic Hea... 详细信息

量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相图结构和相变临界点是高能物理理论和实验的研究热点。相对论重离子碰撞是探索QCD相图结构、寻找QCD相变临界点的有力工具。美国布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(Relativistic Heavy Ion Collider,RHIC)是目前世界上进行高能重离子碰撞的大型实验装置之一,其中的STAR(Solenoidal Tracker at RHIC)实验致力于高温高密条件下夸克胶子等离子体(Quark Gluon Plasma,QGP)性质以及QCD相结构的实验研究。本文着重介绍近年来RHIC-STAR能量扫描实验中运用守恒荷高阶矩和轻核产生寻找QCD相变临界点的研究进展,最后将对高重子密度区QCD相结构的未来研究做出展望。

关键词： QCD相图相对论重离子对撞 QCD临界点守恒荷涨落轻核产生

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QCD相结构的全息模型研究

核技术 2023年第4期46卷 88-95页

作者：朱洲润赵彦清侯德富夸克与轻子教育部重点实验室华中师范大学粒子物理研究所武汉430079

探寻量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相结构一直是高能重离子碰撞物理研究的重要目标。近年来,转动背景下的QCD相变引起了研究者们的关注。本文基于AdS/QCD对偶,研究了化学势、角速度对QCD临界点的影响。研究发现:化学势减小... 详细信息

探寻量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相结构一直是高能重离子碰撞物理研究的重要目标。近年来,转动背景下的QCD相变引起了研究者们的关注。本文基于AdS/QCD对偶,研究了化学势、角速度对QCD临界点的影响。研究发现:化学势减小了临界转速ωc,角速度降低了μc和相变温度。我们通过计算一些可以表征QCD相变的探针,如拖曳力、扩散系数、喷注淬火参数和J/ψ的谱函数,发现喷注淬火参数和拖曳力在相变温度附近有增强,峰值所对应的温度随着化学势的增加降低,这与相图中相变温度随化学势增加而降低相对应。谱函数的结果表明,磁场促进重介子的溶解,使末态J/ψ产额的压低更明显。我们研究了早期宇宙QCD全息相变产生的引力波,发现胶子凝聚抑制了引力波的能量密度,峰值频率位置随着胶子凝聚增加而下降。

关键词：相变能量损失谱函数引力波

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强磁场下的格点QCD研究进展

核技术 2023年第4期46卷 96-107页

作者：丁亨通李胜泰刘俊宏华中师范大学“夸克与轻子”教育部重点实验室及粒子物理研究所武汉430079

本文综述了近期利用格点量子色动力学对强磁场下量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)性质的研究进展。首先介绍了在格点上如何引入磁场,重点阐述零温下QCD的手征性质、QCD相转变温度及反磁催化,以及强磁场下QCD相结构,最后给出总结。

关键词：强磁场格点量子色动力学相结构手征性质

中性B介子衰变中时间依赖CP破坏的实验研究进展

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科学通报 2024年第31期69卷 4577-4589页

作者：谢跃红张黎明华中师范大学粒子物理研究所夸克与轻子物理教育部重点实验室武汉430079 清华大学工程物理系北京100084

电荷共轭-宇称联合变换对称性的破坏简称CP破坏.中性B介子系统具有正反粒子振荡和CP破坏随时间变化等独特性质,提供了探索CP破坏机制的理想窗口.B介子工厂发现了B^(0)介子衰变的CP破坏,对粒子物理标准模型中Cabibbo-Kobayashi-Maskawa(C... 详细信息

电荷共轭-宇称联合变换对称性的破坏简称CP破坏.中性B介子系统具有正反粒子振荡和CP破坏随时间变化等独特性质,提供了探索CP破坏机制的理想窗口.B介子工厂发现了B^(0)介子衰变的CP破坏,对粒子物理标准模型中Cabibbo-Kobayashi-Maskawa(CKM)夸克混合机制的确立发挥了关键作用.大型强子对撞机底夸克(Large Hadron Collider beauty,LHCb)实验在深入研究B^(0)介子CP破坏的同时,开展了B_(s)^(0)介子振荡和CP破坏的开拓性研究,显著提升了B^(0)介子混合相角2β、B_(s)^(0)介子混合相角φ_(s)与振荡参数Δm_(s)、CKM相角γ的测量精度,发现了B_(s)^(0)→K^(+)K^(-)衰变中存在显著的CP破坏.这些研究成果极大地丰富了我们对夸克味道改变和CP破坏现象的认知,对精确检验标准模型、寻找超出标准模型的新物理现象具有重要意义.本文在回顾中性B介子CP破坏研究历程的基础上,简要介绍时间依赖CP破坏的测量方法与要素,重点总结十多年来LHCb实验在中性B介子CP破坏研究方面取得的阶段性成果和重要进展,展望LHCb探测器升级为本研究领域带来的新机遇.

关键词： CP破坏中性B介子 CKM矩阵标准模型 LHCb实验大型强子对撞机

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原子兰姆位移与超精细结构中的核结构效应

物理学报 2024年第20期73卷 13-21页

作者：计晨华中师范大学粒子物理研究所夸克与轻子物理教育部重点实验室武汉430079 中国科学院近代物理研究所南方核学科理论中心惠州516000

精密原子光谱实验和理论在测量基本物理常数和检验量子电动力学理论中起着关键作用,同时为研究原子核内部结构和发展高精度核结构理论提供重要观测平台.许多原子光谱实验中,核结构效应如电荷分布、磁矩分布和核极化度已被精确测定,大大... 详细信息

精密原子光谱实验和理论在测量基本物理常数和检验量子电动力学理论中起着关键作用,同时为研究原子核内部结构和发展高精度核结构理论提供重要观测平台.许多原子光谱实验中,核结构效应如电荷分布、磁矩分布和核极化度已被精确测定,大大提高了核结构检测的精度.本文系统论述了关于轻质量电子原子与缪子原子兰姆位移和超精细结构中的双光子交换效应的理论框架与研究发展.着重介绍了先进的核力模型和核结构第一性原理计算方法在上述问题中的应用.轻质量原子中双光子交换效应的理论研究对于从原子光谱测量中确定核电荷半径和Zemach半径具有重要作用.这些研究结果不仅能加深对原子核内部结构以及核子-核子相互作用的理解,还为未来实验提供重要的理论指导,推进对质子半径难题以及其他轻核半径测量问题的理解.

关键词：双光子交换第一性原理方法兰姆位移超精细结构

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应用光核反应计算μ原子中的核极化效应

原子核物理评论 2020年第3期37卷 605-610页

作者：计晨华中师范大学夸克与轻子物理教育部重点实验室/粒子物理研究所武汉430079

近年来,瑞士保罗谢勒研究所的CREMA合作组通过测量μ氢原子兰姆位移显著提升了质子半径的测量精确度。然而这一新实验结果与已知质子半径标准值(CODATA)相差5.6个标准差,被称为质子半径之谜,受到众多物理学家的关注。受此启发,CREMA合... 详细信息

近年来,瑞士保罗谢勒研究所的CREMA合作组通过测量μ氢原子兰姆位移显著提升了质子半径的测量精确度。然而这一新实验结果与已知质子半径标准值(CODATA)相差5.6个标准差,被称为质子半径之谜,受到众多物理学家的关注。受此启发,CREMA合作组在不同的μ原子中展开了一系列兰姆位移光谱的测量实验。他们计划从这些μ原子的测量中得到轻核(包括^(2,3)H,^(3,4)He)的电荷半径。除了对光谱测量精度的要求外,轻核半径的实验精度当前仍被一项理论输入量限制:核极化效应对μ原子光谱的修正。核极化效应体现了μ子与原子核进行双光子交换中对核的虚激发,进而对μ原子能谱产生高阶修正。因此,这一效应与光核反应以及康普顿散射直接相关。核极化效应对兰姆位移的修正可通过计算光核吸收截面以及虚光子康普顿振幅的求和规则而得到。本工作运用第一性原理的核结构计算方法,研究了μ原子中的核极化效应。通过结合现代核力模型与超球简谐基展开多体方法,计算了一系列与核极化相关的光核反应及康普顿散射求和规则。这一理论研究为从μ原子光谱测量中对核半径的精确提取提供了关键性的理论输入。

关键词：质子半径之谜核极化效应光核反应第一性原理计算

LHCb实验上的强子谱学、CP破坏和电弱物理研究

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科学通报 2024年第31期69卷 4526-4528页

作者：高原宁谢跃红杨振伟北京大学物理学院北京100871 华中师范大学粒子物理研究所夸克与轻子物理教育部重点实验室武汉430079

大型强子对撞机底夸克(Large Hadron Collider beauty,LHCb)实验是为开展重味物理研究而设计的粒子物理实验,其主要科学目标是通过研究底夸克与粲夸克的性质,揭示正反物质性质的微小差异、精确检验粒子物理标准模型和寻找新的物理现象.... 详细信息

大型强子对撞机底夸克(Large Hadron Collider beauty,LHCb)实验是为开展重味物理研究而设计的粒子物理实验,其主要科学目标是通过研究底夸克与粲夸克的性质,揭示正反物质性质的微小差异、精确检验粒子物理标准模型和寻找新的物理现象.自2010年开始运行以来,LHCb实验经历了2011~2012和2015~2018年两个运行期,积累了大量的实验数据.基于这些数据,LHCb国际合作组在重味强子的CP破坏与稀有衰变、强子谱学和产生机制、量子色动力学物理以及电弱物理等方面开展了广泛的研究,取得了一批重要成果:发现了67个新强子态;首次探测到粲介子的CP破坏;显著提升了关于B介子混合与CP破坏的若干关键参数的测量精度,对三代夸克混合机制进行了迄今为止最严格的检验;在B介子稀有衰变中观察到偏离标准模型预言的若干迹象.这些成果标志着味物理研究进入精确检验标准模型和深入理解强相互作用的新时代.

关键词：量子色动力学大型强子对撞机 CP破坏精确检验强相互作用标准模型强子谱混合机制

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相对论重离子碰撞中的软探针和硬探针

原子核物理评论 2020年第3期37卷 317-328页

作者：秦广友华中师范大学粒子物理研究所和“夸克与轻子物理”教育部重点实验室武汉430079

简要回顾了高能核碰撞中夸克胶子等离子体的软探针和硬探针的一些最新进展,主要内容集中在相对论重离子对撞机和大型强子对撞机实验中各向异性集体流和喷注淬火的理论和唯象研究,对小系统中集体流的来源也做了简要的讨论。对于软探针,... 详细信息

简要回顾了高能核碰撞中夸克胶子等离子体的软探针和硬探针的一些最新进展,主要内容集中在相对论重离子对撞机和大型强子对撞机实验中各向异性集体流和喷注淬火的理论和唯象研究,对小系统中集体流的来源也做了简要的讨论。对于软探针,讨论了初态三维涨落和碰撞几何各向异性、相对论流体力学演化、末态各向异性集体流以及集体流的涨落、关联和纵向去关联等。通过与实验数据作系统的比较,可以探测重离子碰撞中夸克胶子等离子体的动力演化和各种输运性质。对于硬探针,集中讨论了部分子能量损失和喷注淬火对部分子味道的依赖性、重味夸克在夸克胶子等离子体中的强子化、整体喷注在核介质中的演化以及核介质对喷注的响应等。细致分析相关的观测量,可以帮助我们更全面地了解相对论核碰撞中喷注与核介质的相互作用以及重味粒子的生成。对于小系统,讨论初态和末态效应在解释小系统中轻强子和重味强子的集体流方面的贡献,这有助于我们理解大碰撞系统中集体流的起源成因。

关键词：夸克胶子等离子体相对论重离子碰撞各向异性集体流喷注淬火小系统