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［河南师范大学］理论物理学科

文章来源：未知 ( 发表时间：2006-03-15 15:21:03 )

河南师大“理论物理学科”经过几代人20多年的拼搏进取，团结奋斗，把该学科建设成“出人才，出成果的高水平学科”本学科1986年获得硕士学位授予权，1988年以来又连续五届被评为省级重点学科。最近戴元本院士已应聘每年来我学科工作三个月，指导我们的学术研究。经省教委批准“理论物理”学科从2001年起将设特聘教授岗位，面向国内外公开招聘。目前本学科已在动力学对称破缺与新物理的探索、场论及其应用、“b物理唯象研究”和“高能对撞机实验的物理分析”四个稳定的研究方向上取得了一系列重要成果，在理论物理前沿领域的研究中，树立了自己鲜明的特色，在国内外有一定影响，具有参与国际竞争的实力。一、动力学对称破缺与新物理的探索
　　
　　粒子物理是研究物质基本结构和相互作用规律的学科，是物理学最前沿的领域，科学史表明：对物质结构认识的深入，必将对物理学及应用科学产生巨大影晌，乃至带来科学与社会的巨大变革。
　　
　　20世纪下半叶，粒子物理的最大成就是建立了“标准模型”。标准模型给出的重要预言，除higgs粒子之外，都得到了实验的验证，取得了空前的成功。
　　
　　19世纪末当经典物理学取得巨大成功时，物理学上空出现了“两朵乌云”。正是迎接这种挑战，20世纪物理学迎来了相对论与量子论的新纪元，推动了物理学，进而推动了化学、生物学等科学的巨大变化，也带来了技术科学日新月异的发展。李政道先生最近指出，20世纪末粒子物理学中亦存在两个重大问题，即对称性丢失和夸克禁闭问题。目前整个粒子物理学界正倾全力去解决这两大难题。这些难题的解决将带来物理学乃至整个科学新的革命。
　　
　　关于对称性丢失中最主要的higgs问题，在理论上我们开展了“超出标准模型”的研究，统称新物理的探索。这其中最主要的两个领域是：l、动力学对称破缺的technicolor理论（tc理论）； 2、超对称理论（susy）。我学科学术带头人鲁公儒教授是对国家有突出贡献的中青年专家，他1989年从美国合作研究归来后，即在国内开辟了人工色理论唯象研究领域。他带领研究组成员及博士、硕士研究生在下述几方面开展了卓有成效的研究：
　　
　　1、ζ衰变的系统研究
　　
　　由于标准模型预言的rb=r（ζ→bb）值与lep的精确测量值的差异相当大，94年以来rb问题成为国际粒子物理界关注的热点。我们应用tc理论对z衰变进行了系统研究，给出了与实验符合很好的rb修正结果，在国际上产生了较大影响。
　　
　　2、top夸克物理的研究
　　
　　我们研究了nlc对撞机上e+e-→tt－，tevatron上qq－→tt－及lhc上gg→tt－的top夸克对产生，及top夸克的稀有衰变，给出了重要预言。
　　
　　首次研究了最小susy模型中的味改变中性流的衰变几率。
　　
　　系统研究了描述top夸克中新物理的所有有效拉氏量，写出并研究了所有可能的高维新物理算符。有关研究成果达到国际先进水平，多次被引用。
　　
　　3、对tc理论和susy理论予言的新粒子的衰变过程进行了研究，为直接探测这些粒子提供了指导，为鉴别新物理的理论模型做了有益的工作。这些结果受到国际同行的关注。
　　
　　近五年来，研究组在phys.rev.d，phys.lett.b，nucl.phys.b等国际权威学术刊物上发表了60多篇论文，论文被引用了300多次。研究工作在国际上已具有一定的影响和地位。tc理论方面的研究工作是全国最高水平的代表，该研究组也是国际上该方面的几个重要的研究组之一。该方向的研究工作对解决higgs难题，对推动粒子理论研究的发展有着重要的学术价值，对高能对撞机实验新的物理发现具有指导作用。
　　
　　二、场论及其应用
　　
　　量子场论不仅是基本粒子物现学的最重要的解析工具，而且在量子场论的自身发展过程中，逐渐显示出它有许多适合于对量子多粒子系统中的现象做分析的特点。场论方法具有极大的普适性。它使我们可以从统一的观点和方法去研究：从夸克，粒子到准粒子（即元激发）的行为；从磁性金属中的相变到早期宇宙中的相变；从量子体系到某些经典体系以及宏观与微观客体共存的体系乃至宇宙本身等。因此量子场论及其应用的研究对物理学的发展有着巨大的理论意义和推动作用。
　　
　　本方向一方面是研究和发展量子场论方法，另一方面是寻求量子场论方法在各个重要物理分支学科中的应用。
　　
　　本方向学科组成员曾在与量子场论及其应用有关的广泛领域内进行了系统研究，特别是在弯曲时空中的量子场论、量子引力和超引力、宇宙论、量子群、量子代数与可积系统、凝聚态理论、量子光学等方面进行了大量研究。先后在国际国内重要刊物phys.rev.；z.phys.；phys.lett.；superlatt.microstruct.；j.phys.；mod.phys.lett.；j.math.phys.；europ.phys.jour.等上发表了一系列学术论文。本方向研究组的学术带头人享有政府特殊津贴的专家刘自信教授曾在英国合作研究了弯曲时空中的量子场论，回国后进一步提出了粒子检测器的弱对应原理，并建立了标量－张量引力理论的广义dewitt方程及其量子宇宙论。特别是近年来，他和研究组一道用场论方法深入研究了电子一声子相互作用，并系统发展了极化子理论。他们所主持参与的关于极化子理论的国家自然科学基金项目于98年结题后被国家自然科学基金委评为＂特优项目。本学科方向的研究具有鲜明的特色，研究中涉及的知识领域广阔，采用的理论方法先进，研究的课题是国际重要前沿课题。这些研究成果在学术界产生了较大的影响。
　　
　　三、b物理唯象研究
　　
　　b物理的理论和实验研究是目前国际粒于物理学界十分关注的主流研究领域之一。
　　
　　1995年以来，cleo实验组测量了一系列b介子稀有衰变过程，1999年，ktev实验组和na48实验组先后发现了k介子系统的直接cp破坏，美国费米国家实验室的cdf实验组首次测量了ckm矩阵β角的值，这些工作都是粒子物理研究的重大突破。
　　
　　99年5月以来，美国slac和日本kek的高能对撞机—“b介子工厂”已先后投入运行。b介子工厂和其它相关的高能实验所提供的大量b介子产生和衰变事例将大大提高相关物理量的测量精度，发现b介子系统的cp破坏现象，并有可能通过对b系统的精细研究发现新物理存在的实验证据。这些研究具有十分重要的学术价值。
　　
　　本方向研究组成员年富力强，研究经验丰富，已在b物理研究领域取得重要研究成果。关于b介子的两体强衰变研究成果已成为cleo实验组的基本引用文献。关于b→η高单举产率的论文已被国内外同行引用30多次。关于b介子稀有衰变中新物理贡献的论文也被多次引用。上述创新性研究成果具有重要学术价值，受到国际学术同行的重视。近年来，研究组成员已在phys.rev.d. ； phys.lett.b等国际主要学术刊物上发表学术论文40多篇，被国内外学术同行引用100余次。
　　
　　本方向学术带头人肖振军教授是河南省跨世纪学术带头人培养对象，曾赴英国卢瑟福国家实验室合作研究，主持了国家自然科学基金和教育部优秀年青教师基金项目的研究工作，在b物理等研究领域取得了多项研究成果。被聘请为国际scl源期刊modern physics letter a和d.international journal of modern physics a的审稿人。
　　
　　研究组成员郭立波、杨亚东两位博士均毕业于中科院高能所，科研成果突出，发展潜力大。
　　
　　本研究方向特色鲜明，涉及知识面广，难度大，学术创新性强，这一研究对粒子物理的现论研究和实验探测都具有重要的学术价值。
　　
　　四、高能对撞机实验的物理分析
　　
　　物理学是实验科学。高能对撞机实验与理论研究是一个统一的整体，为了探寻新粒子和检验新理论，高能对撞机朝两个方向发展：
　　
　　l、朝着更高对撞能量发展，如nlc，lhc，tevatron、run ii， runⅲ等等。其物理目标是寻找higgs粒子及超对称粒子等。
　　
　　2、提高束流强度，以产生数最更多的粒子，从而对粒子的性质做出更精确的测量，并检验各种理论模型。
　　
　　近几年我们的工作也围绕这两个方面展开。在超高能实验方面，我们对top夸克的产生、衰变截面，top夸克的稀有衰变及若干新粒子的宽度、质量等可观测物理量都做了精确的计算，给出了对实验很有指导作用的结果。
　　
　　另一方面，我们参加国家重大项目—“胶球与bepc物理”，是北京正负电子对撞机国际合作组的成员，参加对τ－charm的5千万个j/ψ事例的分析研究，以及胶球的寻找工作。北京正负电子对撞机1993年成功地解决了普适性规律，目前全世界高能物理界都关注并依赖于bepc对j/ψ的精确研究及胶球的探测工作。
　　
　　在高能实验中寻找新粒子是极端困难的，例如1995年美国费米实验室发现top夸克是从几百万个背景事例中找到了7个top夸克事例。如果没有理论的指导寻找新粒子真正无异于大海捞针，所以，理论的预言及指导对于高能实验的物理发现是极其重要、不可缺少的。我们的研究工作与高能对撞机实验中心密切结合，具有十分重要的意义。
　　
　　该方向学术带头人岳崇兴教授获博士学位，是河南省高校创新人才培养对象，河南省跨世纪学术带头人培养对象，现正主持国家自然科学基金项目和河南省杰出青年基金项目。在该方向已取得一批国家水平的研究成果，受到国际同行的引用与重视，他是近年来成长起来的优秀青年学术带头人；研究组成员王学雷博士、崔建营博士，科研成果突出，发展潜力大。
　　
　　本研究方向特色鲜明，创新性强，科学意义十分重要。
　　
　　该学科78年开始招收研究生，86年获得硕士学位授予权。在学科创始人王勉、薛晓舟教授的带领下，形成了治学严谨、刻苦勤奋、团结协作、勇于进取的优良学风，为国家培养出一大批优秀人才。
　　
　　在本科生教学中，我们根据素质教育的要求，适应改革开放及现代中学教育对人才的需要，探索面向21世纪的教学改革的新路。特别注意教学中结合物理学的新发展，扩大学生知识面，开拓他们的思路，增强科研能力和实践能力，在培养学生的创新能力上下功夫。
　　
　　在研究生教学中，我们能开出高水平的研究生课程和反映本学科国内外最新研究发展动态的专题讲座。通过导师的精心指导和严格要求，学生能很快进入学科前沿，做出高水平的论文，获得独立科研能力。硕士生毕业时，大多数能在国际著名学术刊物上发表论文，达到这样高的水平在全国也是不多见的，而且绝大多数人硕士毕业后又进入中科院与重点大学读博士学位，我学科培养的硕士生质量已达国内先进水平。
　　
　　1978年以来，我学科培养出了大批优秀人才，已毕业的70名研究生中，现有“国家有突出贡献的中青年专家”1人，享受政府特殊津贴专家2人，河南省优秀专家4人，河南省跨世纪学术与技术带头人培养对象3人，河南省优秀中青年骨干教师5人，入选国家百人计划2人，河南省创新人才培养对象1人。目前已有13人晋升教授（95年以来，就有3名35岁左右的年青教师晋升为教授），12人晋升为副教授，博士（含在读）31人，博士后16人，曾在国外留学或合作研究20人。这些毕业生在不同的工作岗位上发挥着重要作用，为我国科技、教育事业的发展做出了突出贡献，由于教学科研水平高、人才培养成绩突出，我学科曾获普通高校优秀教学成果省级特等奖和国家级二等奖。
　　
　　我学科的四个研究方向特色鲜明，优势突出，在国内享有很高声望，在国际上也有一定的影响和地位。97年以来共主持完成和在研的有5项国家自然科学基金项目，主持1项国家教育部优秀年青教师基金项目，2项河南省杰出青年基金项目，3项国际合作项目及10项省自然科学基金项目，参加1项国家重大项目的国际合作组研究工作。97年以来在国际著名刊物和国家核心期刊发表论文88篇，有71篇被sci收录。近年来论文被引用达400多次，有的单篇引用率达30余次。b介子二体衰变的论文已成为高能加速器中心cleo的重要参考文献，关于z衰变的论文在国际上产生了较大影响。关于top夸克的一些工作被多次引用，并作为国际会议的指定文献。tc理论与唯象研究是国内最高水平的代表，该研究组也是国际上该方向几个重要的研究组之一。这些都表明我学科的研究工作达到了国际先进水平，已具有相当强的实力，可直接参与国际竞争。

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