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复空间第一性原理有效算符研究

中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：许志成王思敏许甫荣复旦大学现代物理研究所国家自然科学基金委-上海核物理理论研究中心复旦大学北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室中国科学院近代物理研究所南方核科学中心

核物理第一性原理计算(Ab Initio, First Principle)在近30年来取得了长足的发展,是当今理论核物理研究的先进方法.它从能够高精度复现核子-核子散射数据的现实核力出发,实现了对原子核结构的精确描述,并给出了可靠预言.对远离原子核β... 详细信息

核物理第一性原理计算(Ab Initio, First Principle)在近30年来取得了长足的发展,是当今理论核物理研究的先进方法.它从能够高精度复现核子-核子散射数据的现实核力出发,实现了对原子核结构的精确描述,并给出了可靠预言.对远离原子核β稳定线的弱束缚和非束缚奇异原子核的研究是目前核物理领域研究的前沿,研究这些奇异原子核需要合适地考虑共振态、连续态带来的影响.复空间第一性原理多体微扰理论结合了手征有效场论现实核力和能自洽包含连续态效应的Berggren基,实现了对这些奇异原子核结构的合理描述.为研究连续态效应对滴线区原子核可观测量的影响,在复空间第一性原理计算的多体方法基础上发展出了能自洽考虑价空间和补空间中关联的有效算符方法.这是国际上首次将共振与连续态耦合包含在价空间有效算符的计算中,能自洽地描述滴线区不稳定原子核的能谱、β衰变及其他可观测量.在此基础上,对连续态效应与手征现实核力对原子核能谱、β衰变、电磁跃迁等一系列可观测量的综合影响进行了深入研究.本文综述了复空间第一性原理有效算符研究方面取得的进展.

关键词：第一性原理有效算符共振态连续态滴线区原子核

中国组在Belle和Belle II实验上物理研究进展

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中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：李郁博贾森苑长征沈成平西安交通大学物理学院东南大学物理学院中国科学院高能物理研究所复旦大学现代物理研究所

KEKB是位于日本筑波市高能加速器研究机构（KEK）的正负电子对撞机,Belle是运行于其上的探测器.KEKB升级后称为superKEKB,是世界上瞬时对撞亮度最高的加速器,Belle探测器也同时升级为Belle ***和superKEKB的对撞能量在（4S）共振峰及其... 详细信息

KEKB是位于日本筑波市高能加速器研究机构（KEK）的正负电子对撞机,Belle是运行于其上的探测器.KEKB升级后称为superKEKB,是世界上瞬时对撞亮度最高的加速器,Belle探测器也同时升级为Belle ***和superKEKB的对撞能量在（4S）共振峰及其附近,可以产生大量B介子数据,因此Belle又被称为B工厂实验,Belle II被称为超级B工厂实验.2001年Belle实验和位于美国斯坦福大学的BaBar实验在B介子衰变中发现了粒子-反粒子变换与宇称联合反演（CP）对称性破坏,证实了小林-益川理论,使得小林诚和益川敏英获得2008年诺贝尔物理学奖.除此之外,B工厂展示了利用其海量数据进行多方面研究的优势,在粒子物理的多个方向都作出了重要发现,尤其是2003年Belle实验首次发现具有奇特性质的强子态X（3872）,开启了研究奇特强子态研究的新篇章.Belle和Belle II实验的中国组在粲强子、B物理、奇特强子态、底偶素、超出标准模型的新物理等方面开展了一系列测量,获得了重要的研究成果,包括发现四夸克态Zc（3900）、精确测量D介子的混合参数、首次测量粲重子Ξc的绝对衰变分支比、确定（1S）辐射衰变到含τ+τ-末态轻希格斯粒子的最高灵敏度上限等.本文简要回顾中国组在Belle和Belle II实验上物理研究成果,献礼复旦大学建校120周年.

关键词： Belle实验 Belle II实验中国组粲强子 B衰变底偶素奇特强子态

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压水堆燃料棒污垢沉积层内的多物理场耦合

原子能科学技术 2025年第2期59卷 372-382页

作者：高全燚丛腾龙田洪康刘茂龙顾汉洋上海交通大学核科学与工程学院上海200240 复旦大学现代物理研究所上海200433

燃料棒表面污垢沉积(CRUD)层的形成一直是压水堆运行中的难题。硼物质在CRUD内的浓缩导致冷却剂饱和温度升高,进而影响热质传输过程,同时增加了堆芯功率偏移(CIPS)的风险。为深入理解CRUD内的传热传质特性,基于灯芯沸腾结构开发了一个... 详细信息

燃料棒表面污垢沉积(CRUD)层的形成一直是压水堆运行中的难题。硼物质在CRUD内的浓缩导致冷却剂饱和温度升高,进而影响热质传输过程,同时增加了堆芯功率偏移(CIPS)的风险。为深入理解CRUD内的传热传质特性,基于灯芯沸腾结构开发了一个二维污垢化学模型。该模型包括沸腾传热、毛细作用流动、组分输运、化学反应和辐照分解等多物理过程,能够合理预测CRUD内的温度、速度和浓度分布。研究结果表明:考虑硼酸挥发过程的情况下,燃料包壳表面温度的预测值更接近WALT实验数据;饱和温度与硼浓缩量密切相关,随着可溶硼在燃料包壳表面浓缩,饱和温度达到峰值619.32 K;CRUD中硼以可溶硼、沉淀硼和吸附硼3种不同形态存在,其中可溶硼占主导,为98.5275%;CRUD底部的pH值显著增加,在一定温度下LiBO2的析出量由pH值决定。本文还分析了厚度、孔隙率、烟囱密度和烟囱半径等污垢几何参数对硼浓缩量和沸腾传热过程的影响,结果可为燃料棒表面污垢多物理场耦合提供一种计算框架,为堆芯轴向功率偏移的预测提供技术支持。

关键词：污垢沉积硼浓缩多物理场耦合堆芯功率偏移化学反应

基于3DE平台的协同设计在加速器装置建设中的应用——以CS30α辐照装置为例

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强激光与粒子束 2025年第1期37卷 59-69页

作者：牛海华王锋锋王志军刘鲁北陈伟龙李亚光孙国珍郑海李智慧张斌何源中国科学院近代物理研究所兰州730000 四川大学原子核科学技术研究所成都610064

为了提升加速器装置的设计效率和建设质量,解决现有加速器装置设计和建设过程中存在的多学科数据孤岛、各系统数据实时交互性差与一致性弱、设计周期长且成本高等问题,立足于加速器装置建设需求,提出基于3DEXPERIENCE(简称3DE)平台对CS3... 详细信息

为了提升加速器装置的设计效率和建设质量,解决现有加速器装置设计和建设过程中存在的多学科数据孤岛、各系统数据实时交互性差与一致性弱、设计周期长且成本高等问题,立足于加速器装置建设需求,提出基于3DEXPERIENCE(简称3DE)平台对CS30加速器α辐照装置开展协同设计研究,梳理出一套较为完善的加速器装置协同设计流程,实现了加速器装置机械、管路、电气及土建等各系统多维度协同设计,规范了整个设计流程,减少了设计错误,提高了设计效率及质量,节约了设计成本,为加速器装置的设计及建设提供指导和帮助,有效缩短了加速器装置的建设周期。

关键词： 3DE平台 CS30加速器 α辐照装置协同设计装置建设

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二价乙烷分子离子三体碎裂的解离机制研究

物理学报 2025年

作者：张紫琪闫顺成陶琛玉余璇张少锋马新文中国科学院近代物理研究所中国科学院大学

分子离子广泛存在于行星大气的电离层中，其碎裂可以产生多个离子和中性碎片。研究末态产物的动能分布和生成机理，可以促进理解行星大气的逃逸等天文现象。本文开展了电子碰撞乙烷的双电离碎裂实验，重点研究了C2H62+离子C-C键断裂后形... 详细信息

分子离子广泛存在于行星大气的电离层中，其碎裂可以产生多个离子和中性碎片。研究末态产物的动能分布和生成机理，可以促进理解行星大气的逃逸等天文现象。本文开展了电子碰撞乙烷的双电离碎裂实验，重点研究了C2H62+离子C-C键断裂后形成CH3+/CH2+/H的三体解离通道。我们直接测量了CH3+和CH2+离子的三维动量，然后利用动量守恒重构了H的动量。通过动能释放谱、Dalitz图、牛顿图分析了三体碎裂的解离机制。发现协同解离是产生该通道的主要机制，另有部分次序解离的贡献，其第一步是C2H62+解离生成H和亚稳态C2H52+，第二步是C2H52+碎裂生成CH3+和CH2+。实验发现H原子动能分布较广，最高能量甚至达到10 eV，远高于土卫六大气的逃逸能量，因而该解离路径对H逃逸过程有贡献。

关键词：乙烷电离解离三体碎裂反应显微成像谱仪

基于HIAF开展高电荷态重离子双电子复合谱精密测量的模拟研究

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物理学报 2025年第4期74卷 73-84页

作者：黄厚科汶伟强黄忠魁汪书兴汤梅堂李杰冒立军袁洋万梦宇刘畅汪寒冰周晓鹏赵冬梅严凯明周云斌原有进杨建成张少锋朱林繁马新文中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

高电荷态重离子的双电子复合精密谱实验不仅能够为天体物理、聚变等离子体物理等研究提供诊断和建模的关键原子物理数据,还可以用于检验强电磁场条件下的量子电动力学(QED)效应、相对论效应以及电子关联效应等基本物理模型.我国正在建... 详细信息

高电荷态重离子的双电子复合精密谱实验不仅能够为天体物理、聚变等离子体物理等研究提供诊断和建模的关键原子物理数据,还可以用于检验强电磁场条件下的量子电动力学(QED)效应、相对论效应以及电子关联效应等基本物理模型.我国正在建设的“十二五”大科学装置强流重离子加速器(HIAF),其中高精度环形谱仪(SRing)装备有450 kV电子冷却器和80 kV超冷电子靶装置,能够在宽质心能量范围(从meV到几十keV)内对高电荷重离子开展双电子复合谱精密测量.本文首先采用分子动力学方法模拟了SRing上超冷电子靶的电子束温度分布,结果表明,热阴极产生的电子束经过磁场的绝热膨胀和电场加速后,电子束的横向温度从100 meV降至5 meV以下,而纵向温度则能从100 meV降至0.1 meV以下,这为开展高分辨和高精度的双电子复合实验提供了独一无二的实验条件.接着分析了SRing上超冷电子靶的电子束温度对双电子复合实验中共振峰能量分辨的影响,以类锂■和■重离子为例,模拟了SRing上的双电子复合共振谱,并与兰州重离子储存环CSRe上的模拟结果进行了比较.结果表明,基于SRing超冷电子靶的双电子复合精密谱学实验在质心系能量较低的时候具有极高的能量分辨,能够测量更为精细的双电子复合共振结构.本研究为SRing上开展高电荷态重离子双电子复合谱精密测量检验强场QED效应和提取原子核结构信息等前沿实验奠定了坚实的基础.

关键词：高电荷态离子重离子储存环双电子复合超冷电子靶强场量子电动力学

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旋转Gantry治疗终端的三维剂量验证水箱研制

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核技术 2025年第1期48卷 76-84页

作者：康新才罗发明李有堂徐治国毛瑞士赵祖龙陈玉聪中国科学院近代物理研究所兰州730000 兰州理工大学兰州730050 中国科学院大学北京100049

在放射治疗中为保证病人受照剂量的准确性,通常需要进行治疗前的计划验证,水箱被广泛应用来实现这一目的。但现有剂量验证水箱只能用于水平、垂直和45°束线的治疗终端,且验证效率低下,无法满足当前先进的旋转Gantry治疗终端的多角度剂... 详细信息

在放射治疗中为保证病人受照剂量的准确性,通常需要进行治疗前的计划验证,水箱被广泛应用来实现这一目的。但现有剂量验证水箱只能用于水平、垂直和45°束线的治疗终端,且验证效率低下,无法满足当前先进的旋转Gantry治疗终端的多角度剂量验证需求。为满足Gantry治疗终端的多方位照射的束流检测要求,开发了一种可用于多角度束线剂量验证的三维水箱。经水平束线测试和相关技术验证,该水箱可以通过测量束流在不同深度处的横向剖面剂量分布,从而获得笔形束在水中的三维剂量分布,为治疗计划提供参数依据,提高常规质量保证(Quality Assurance,QA)效率;同时该水箱结构可靠,三维运动机构精度高,整个测量装置可绕治疗头的等中心点旋转,实现多角度的剂量验证,满足Gantry治疗终端中多方位照射中的束流检测要求。

关键词：重离子治癌加速器分条电离室三维水箱质量保证 Gantry治疗终端

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滴滴线外奇异双质子放射性的研究进展

科学通报 2025年

作者：黄博方德清王思敏复旦大学现代物理研究所教育部核物理与离子束应用重点实验室国家自然科学基金委员会复旦大学上海核物理理论研究中心

滴线区原子核是弱束缚或非束缚的开放量子系统,由于连续谱与形变效应等影响,表现出奇异的结构和放射性.其中,双质子发射是最新发现且最受关注的衰变模式之一,对双质子发射的研究有利于理解质子滴线外原子核的独特结构和质子对关联.本文... 详细信息

滴线区原子核是弱束缚或非束缚的开放量子系统,由于连续谱与形变效应等影响,表现出奇异的结构和放射性.其中,双质子发射是最新发现且最受关注的衰变模式之一,对双质子发射的研究有利于理解质子滴线外原子核的独特结构和质子对关联.本文概述了最近发展的理论方法,重点介绍了基于Gamow耦合道方法和含时演化方法等三体模型对双质子发射核的衰变机制、核子-核子关联以及衰变动力学等方面的研究.基于HIAF、FRIB以及FAIR等国内外新一代放射性核束装置,人们有望对滴线附近原子核的奇异结构和放射性进行更多更深入的实验探究,而理论方法的发展可以与未来的实验相辅相成.

关键词：滴线外原子核双质子发射 Gamow耦合道方法时演化方法

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利用有效场论寻找晕核中的Efimov现象

科学通报 2025年

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中国科学院近代物理研究所南方核科学理论研究中心

晕核是一类远离β稳定线的具有奇异结构的原子核,由紧束缚的核芯与若干弱束缚的价核子组成.价核子分离能远小于核芯的激发能,且其分布半径远大于核芯的半径.基于尺度分离原理,有效场论可用于构建低能标下以核芯-价核子为自由度的拉氏量... 详细信息

晕核是一类远离β稳定线的具有奇异结构的原子核,由紧束缚的核芯与若干弱束缚的价核子组成.价核子分离能远小于核芯的激发能,且其分布半径远大于核芯的半径.基于尺度分离原理,有效场论可用于构建低能标下以核芯-价核子为自由度的拉氏量,以捕捉晕核的长程物理特征.本文探讨了利用有效场论研究并寻找晕核中的Efimov效应,重点分析了由阈值附近的s波及p波相互作用所主导的双中子晕核结构.尽管大多数晕核中未发现Efimov激发态,但在一些新核素的理论预测中仍有可能性.同时, p波相互作揭示了对Efimov效应离散尺度对称性的破坏.未来研究将探索多中子晕核系统及包含库仑相互作用的质子晕核和alpha结团结构中Efimov效应的可能性.

关键词：晕核有效场论晕核少体系统 Efimov现象