[河南師范大學]理論物理學科
 
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    河南師大“理論物理學科”經過幾代人20多年的拼搏進取,團結奮斗,把該學科建設成“出人才,出成果的高水平學科”本學科1986年獲得碩士學位授予權,1988年以來又連續五屆被評為省級重點學科。最近戴元本院士已應聘每年來我學科工作三個月,指導我們的學術研究。經省教委批準“理論物理”學科從2001年起將設特聘教授崗位,面向國內外公開招聘。目前本學科已在動力學對稱破缺與新物理的探索、場論及其應用、“b物理唯象研究”和“高能對撞機實驗的物理分析”四個穩定的研究方向上取得了一系列重要成果,在理論物理前沿領域的研究中,樹立了自己鮮明的特色,在國內外有一定影響,具有參與國際競爭的實力。一、動力學對稱破缺與新物理的探索
  
  粒子物理是研究物質基本結構和相互作用規律的學科,是物理學最前沿的領域,科學史表明:對物質結構認識的深入,必將對物理學及應用科學產生巨大影晌,乃至帶來科學與社會的巨大變革。
  
  20世紀下半葉,粒子物理的最大成就是建立了“標準模型”。標準模型給出的重要預言,除higgs粒子之外,都得到了實驗的驗證,取得了空前的成功。
  
  19世紀末當經典物理學取得巨大成功時,物理學上空出現了“兩朵烏云”。正是迎接這種挑戰,20世紀物理學迎來了相對論與量子論的新紀元,推動了物理學,進而推動了化學、生物學等科學的巨大變化,也帶來了技術科學日新月異的發展。李政道先生最近指出,20世紀末粒子物理學中亦存在兩個重大問題,即對稱性丟失和夸克禁閉問題。目前整個粒子物理學界正傾全力去解決這兩大難題。這些難題的解決將帶來物理學乃至整個科學新的革命。
  
  關于對稱性丟失中最主要的higgs問題,在理論上我們開展了“超出標準模型”的研究,統稱新物理的探索。這其中最主要的兩個領域是:l、動力學對稱破缺的technicolor理論(tc理論); 2、超對稱理論(susy)。我學科學術帶頭人魯公儒教授是對國家有突出貢獻的中青年專家,他1989年從美國合作研究歸來后,即在國內開辟了人工色理論唯象研究領域。他帶領研究組成員及博士、碩士研究生在下述幾方面開展了卓有成效的研究:
  
  1、ζ衰變的系統研究
  
  由于標準模型預言的rb=r(ζ→bb)值與lep的精確測量值的差異相當大,94年以來rb問題成為國際粒子物理界關注的熱點。我們應用tc理論對z衰變進行了系統研究,給出了與實驗符合很好的rb修正結果,在國際上產生了較大影響。
  
  2、top夸克物理的研究
  
  我們研究了nlc對撞機上e+e-→tt-,tevatron上qq-→tt-及lhc上gg→tt-的top夸克對產生,及top夸克的稀有衰變,給出了重要預言。
  
  首次研究了最小susy模型中的味改變中性流的衰變幾率。
  
  系統研究了描述top夸克中新物理的所有有效拉氏量,寫出并研究了所有可能的高維新物理算符。有關研究成果達到國際先進水平,多次被引用。
  
  3、對tc理論和susy理論予言的新粒子的衰變過程進行了研究,為直接探測這些粒子提供了指導,為鑒別新物理的理論模型做了有益的工作。這些結果受到國際同行的關注。
  
  近五年來,研究組在phys.rev.d,phys.lett.b,nucl.phys.b等國際權威學術刊物上發表了60多篇論文,論文被引用了300多次。研究工作在國際上已具有一定的影響和地位。tc理論方面的研究工作是全國最高水平的代表,該研究組也是國際上該方面的幾個重要的研究組之一。該方向的研究工作對解決higgs難題,對推動粒子理論研究的發展有著重要的學術價值,對高能對撞機實驗新的物理發現具有指導作用。
  
  二、場論及其應用
  
  量子場論不僅是基本粒子物現學的最重要的解析工具,而且在量子場論的自身發展過程中,逐漸顯示出它有許多適合于對量子多粒子系統中的現象做分析的特點。場論方法具有極大的普適性。它使我們可以從統一的觀點和方法去研究:從夸克,粒子到準粒子(即元激發)的行為;從磁性金屬中的相變到早期宇宙中的相變;從量子體系到某些經典體系以及宏觀與微觀客體共存的體系乃至宇宙本身等。因此量子場論及其應用的研究對物理學的發展有著巨大的理論意義和推動作用。
  
  本方向一方面是研究和發展量子場論方法,另一方面是尋求量子場論方法在各個重要物理分支學科中的應用。
  
  本方向學科組成員曾在與量子場論及其應用有關的廣泛領域內進行了系統研究,特別是在彎曲時空中的量子場論、量子引力和超引力、宇宙論、量子群、量子代數與可積系統、凝聚態理論、量子光學等方面進行了大量研究。先后在國際國內重要刊物phys.rev.;z.phys.;phys.lett.;superlatt.microstruct.;j.phys.;mod.phys.lett.;j.math.phys.;europ.phys.jour.等上發表了一系列學術論文。本方向研究組的學術帶頭人享有政府特殊津貼的專家劉自信教授曾在英國合作研究了彎曲時空中的量子場論,回國后進一步提出了粒子檢測器的弱對應原理,并建立了標量-張量引力理論的廣義dewitt方程及其量子宇宙論。特別是近年來,他和研究組一道用場論方法深入研究了電子一聲子相互作用,并系統發展了極化子理論。他們所主持參與的關于極化子理論的國家自然科學基金項目于98年結題后被國家自然科學基金委評為"特優項目。本學科方向的研究具有鮮明的特色,研究中涉及的知識領域廣闊,采用的理論方法先進,研究的課題是國際重要前沿課題。這些研究成果在學術界產生了較大的影響。
  
  三、b物理唯象研究
  
  b物理的理論和實驗研究是目前國際粒于物理學界十分關注的主流研究領域之一。
  
  1995年以來,cleo實驗組測量了一系列b介子稀有衰變過程,1999年,ktev實驗組和na48實驗組先后發現了k介子系統的直接cp破壞,美國費米國家實驗室的cdf實驗組首次測量了ckm矩陣β角的值,這些工作都是粒子物理研究的重大突破。
  
  99年5月以來,美國slac和日本kek的高能對撞機—“b介子工廠”已先后投入運行。b介子工廠和其它相關的高能實驗所提供的大量b介子產生和衰變事例將大大提高相關物理量的測量精度,發現b介子系統的cp破壞現象,并有可能通過對b系統的精細研究發現新物理存在的實驗證據。這些研究具有十分重要的學術價值。
  
  本方向研究組成員年富力強,研究經驗豐富,已在b物理研究領域取得重要研究成果。關于b介子的兩體強衰變研究成果已成為cleo實驗組的基本引用文獻。關于b→η高單舉產率的論文已被國內外同行引用30多次。關于b介子稀有衰變中新物理貢獻的論文也被多次引用。上述創新性研究成果具有重要學術價值,受到國際學術同行的重視。近年來,研究組成員已在phys.rev.d. ; phys.lett.b等國際主要學術刊物上發表學術論文40多篇,被國內外學術同行引用100余次。
  
  本方向學術帶頭人肖振軍教授是河南省跨世紀學術帶頭人培養對象,曾赴英國盧瑟福國家實驗室合作研究,主持了國家自然科學基金和教育部優秀年青教師基金項目的研究工作,在b物理等研究領域取得了多項研究成果。被聘請為國際scl源期刊modern physics letter a和d.international journal of modern physics a的審稿人。
  
  研究組成員郭立波、楊亞東兩位博士均畢業于中科院高能所,科研成果突出,發展潛力大。
  
  本研究方向特色鮮明,涉及知識面廣,難度大,學術創新性強,這一研究對粒子物理的現論研究和實驗探測都具有重要的學術價值。
  
  四、高能對撞機實驗的物理分析
  
  物理學是實驗科學。高能對撞機實驗與理論研究是一個統一的整體,為了探尋新粒子和檢驗新理論,高能對撞機朝兩個方向發展:
  
  l、朝著更高對撞能量發展,如nlc,lhc,tevatron、run ii, runⅲ等等。其物理目標是尋找higgs粒子及超對稱粒子等。
  
  2、提高束流強度,以產生數最更多的粒子,從而對粒子的性質做出更精確的測量,并檢驗各種理論模型。
  
  近幾年我們的工作也圍繞這兩個方面展開。在超高能實驗方面,我們對top夸克的產生、衰變截面,top夸克的稀有衰變及若干新粒子的寬度、質量等可觀測物理量都做了精確的計算,給出了對實驗很有指導作用的結果。
  
  另一方面,我們參加國家重大項目—“膠球與bepc物理”,是北京正負電子對撞機國際合作組的成員,參加對τ-charm的5千萬個j/ψ事例的分析研究,以及膠球的尋找工作。北京正負電子對撞機1993年成功地解決了普適性規律,目前全世界高能物理界都關注并依賴于bepc對j/ψ的精確研究及膠球的探測工作。
  
  在高能實驗中尋找新粒子是極端困難的,例如1995年美國費米實驗室發現top夸克是從幾百萬個背景事例中找到了7個top夸克事例。如果沒有理論的指導尋找新粒子真正無異于大海撈針,所以,理論的預言及指導對于高能實驗的物理發現是極其重要、不可缺少的。我們的研究工作與高能對撞機實驗中心密切結合,具有十分重要的意義。
  
  該方向學術帶頭人岳崇興教授獲博士學位,是河南省高校創新人才培養對象,河南省跨世紀學術帶頭人培養對象,現正主持國家自然科學基金項目和河南省杰出青年基金項目。在該方向已取得一批國家水平的研究成果,受到國際同行的引用與重視,他是近年來成長起來的優秀青年學術帶頭人;研究組成員王學雷博士、崔建營博士,科研成果突出,發展潛力大。
  
  本研究方向特色鮮明,創新性強,科學意義十分重要。
  
  該學科78年開始招收研究生,86年獲得碩士學位授予權。在學科創始人王勉、薛曉舟教授的帶領下,形成了治學嚴謹、刻苦勤奮、團結協作、勇于進取的優良學風,為國家培養出一大批優秀人才。
  
  在本科生教學中,我們根據素質教育的要求,適應改革開放及現代中學教育對人才的需要,探索面向21世紀的教學改革的新路。特別注意教學中結合物理學的新發展,擴大學生知識面,開拓他們的思路,增強科研能力和實踐能力,在培養學生的創新能力上下功夫。
  
  在研究生教學中,我們能開出高水平的研究生課程和反映本學科國內外最新研究發展動態的專題講座。通過導師的精心指導和嚴格要求,學生能很快進入學科前沿,做出高水平的論文,獲得獨立科研能力。碩士生畢業時,大多數能在國際著名學術刊物上發表論文,達到這樣高的水平在全國也是不多見的,而且絕大多數人碩士畢業后又進入中科院與重點大學讀博士學位,我學科培養的碩士生質量已達國內先進水平。
  
  1978年以來,我學科培養出了大批優秀人才,已畢業的70名研究生中,現有“國家有突出貢獻的中青年專家”1人,享受政府特殊津貼專家2人,河南省優秀專家4人,河南省跨世紀學術與技術帶頭人培養對象3人,河南省優秀中青年骨干教師5人,入選國家百人計劃2人,河南省創新人才培養對象1人。目前已有13人晉升教授(95年以來,就有3名35歲左右的年青教師晉升為教授),12人晉升為副教授,博士(含在讀)31人,博士后16人,曾在國外留學或合作研究20人。這些畢業生在不同的工作崗位上發揮著重要作用,為我國科技、教育事業的發展做出了突出貢獻,由于教學科研水平高、人才培養成績突出,我學科曾獲普通高校優秀教學成果省級特等獎和國家級二等獎。
  
  我學科的四個研究方向特色鮮明,優勢突出,在國內享有很高聲望,在國際上也有一定的影響和地位。97年以來共主持完成和在研的有5項國家自然科學基金項目,主持1項國家教育部優秀年青教師基金項目,2項河南省杰出青年基金項目,3項國際合作項目及10項省自然科學基金項目,參加1項國家重大項目的國際合作組研究工作。97年以來在國際著名刊物和國家核心期刊發表論文88篇,有71篇被sci收錄。近年來論文被引用達400多次,有的單篇引用率達30余次。b介子二體衰變的論文已成為高能加速器中心cleo的重要參考文獻,關于z衰變的論文在國際上產生了較大影響。關于top夸克的一些工作被多次引用,并作為國際會議的指定文獻。tc理論與唯象研究是國內最高水平的代表,該研究組也是國際上該方向幾個重要的研究組之一。這些都表明我學科的研究工作達到了國際先進水平,已具有相當強的實力,可直接參與國際競爭。
  

 

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