原子核是物质结构的一个重要层级,本身具有复杂的内在结构。原子核由更微小的质子和中子通过核力结合而成,而质子和中子(统称核子)由最基本粒子夸克通过强相互作用构成。经过百余年的发展,人们对原子核的微观结构开展了深入研究,并且提炼了很多重要的理论基础和研究手段,被广泛用于基础科学研究、生产实践和国家安全等重要领域。然而,仍有不少问题尚未解答,比如原子核的形成机制,核力的起源和性质,核子的质量和半径,强子的(夸克)结构等。核物理至今仍是科学发展的最前沿学科之一。

物理系的核物理研究涵盖原子核结构、相对论重离子碰撞与强相互作用体系、重离子核反应,核子间的短程关联,强子夸克结构等领域,是国内研究核物理的主要单位之一,核物理专业也是国家重点学科。自 2002 年以来,核物理在科学研究、师资队伍、国内国际影响和人才培养等方面取得重要成果。过去一年,物理系引进了邹冰松院士和施舒哲助理教授,核物理的研究队伍得到进一步加强。

物理系的核物理理论工作覆盖了从强子结构到相对论性重离子碰撞能量范围内的诸多领域:在中高能重离子碰撞的输运理论、相对论重离子碰撞中的新现象与新物质形态、QCD 相结构等领域做出了重要的原创性成果; 发展了应用机器学习方法求解高能物理中逆问题的系统方案;利用量子计算手段、通过非微扰第一性原理计算了强相互作用量子场论系统实时演化模拟计算求解了高能核物理中的若干问题; 利用数学物理来理解量子系统的对称性,探索群和代数的表示论在物理学中的应用。

在核物理实验研究领域,研究人员自主研制一套紧凑型的重离子核反应谱仪,在过去一年中产生了若干成果,揭示了中能重离子反应中若干同位旋动力学的新现象,观测到重离子碰撞中粒子在同位旋空间的“乒乓”出射现象;探测到重离子碰撞中出射的韧致辐射光子等。此外,积极参与基于国家大科学装置上的物理预研和仪器研发。2023年,在低温高密核物质测量谱仪(CEE)的触发分系统和漂移室阵列的研制中,取得重要的阶段性进展。

我们同时深度参与和推动国际合作,在美国杰弗逊实验室(Jlab) 上参与或领导多个重要物理实验并在国际顶级杂志上发表重要物理成果,同时负责全新大科学装置 SoLID 上的部分探测器研发和制造。积极参与新批准的美国电子离子对撞机(eRHIC)项目上的物理预研并承担多个探测器研发任务。