原子核结构

课程编码：180081070202P2002H 英文名称：Nuclear Structure 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：彭光雄等

《原子核结构》是核物理、粒子物理、核天文、核技术应用、以及相关专业研究生的专业核心课。原子核作为物质结构的重要层次, 是研究微观世界物质性质和运动规律的重要对象。 核结构主要研究核子及其它可能的强子、夸克等如何在强相互作用下构成原子核的基态和各种激发态以及奇特态等并呈现出丰富的性质。
通过本课程的学习，希望能够理解和掌握与原子核结构有关的基本理论, 特别是各种重要的原子核结构模型及其在现代科学技术和交叉学科领域中的应用，为进一步从事核相关科学研究和应用工作打下良好专业基础。

量子力学，普通物理

第一章 核结构理论基础 10学时 彭光雄
第1节 自然单位制
第2节 线性代数基础与群论初步
第3节 坐标变换与角动量理论: 坐标变换的两种观点, 平移与动量算符, 旋转与角动量算符, 三维旋转群的凯莱-克莱茵表示
第4节 角动量耦合与克莱布希-高登系数
第5节 占有数表象与二次量子化：占有数表象，算符的二次量子化形式,费米子矩阵元，粒子-空穴绘景
第6节 费米子矩阵元，粒子-空穴绘景
第7节 6j与9j符号
第8节 Wigner-Eckart定理
第9节 洛伦兹群与庞加莱群简介
第10节 本章复习
第二章 电磁跃迁 10学时 彭光雄
第1节 电磁场的量子化
第2节 具有确定角动量的辐射场, 标量赫姆霍兹方程及求解
第3节 矢量赫姆霍兹方程,多极场的性质,平面波多极展开
第4节 辐射场与物质的耦合，基本矩阵元 ，
第5节 跃迁矩阵的多极展开与选择规则
第6节 光子发射率与吸收截面，长波极限下光子发射的矩阵元
第7节 平面波多极展开
第8节 塞格特定理
第9节 跃迁的相对重要性与Weisskopf发射
第10节 电多极矩与有效荷
第三章 微观模型 10学时 彭光雄
第1节 核物质，原子核密度分布，结合能及其半经验公式
第2节 费米气体模型
第3节 核子间相互作用的一般性质，核子-核子散射实验数据得到的相互作用
第4节 有效相互作用，近独立粒子运动，壳模型
第5节 Hartree-Fock方法：变分原理，Slater行列式近
第6节 Hartree-Fock方程
第7节 密度矩阵
第8节 三体力与Skyrme
第9节 相对论平均场模型
第10节 核子有效质量与热力学自洽性
第11节 Seniority模型，Quasispin模型*
第12节 BCS模型，波戈留波夫变换，推广密度矩阵*
第四章 集体模型 10学时 彭光雄
第1节 形变的一般描述方法，多极形变分类
第2节 四极形变，集体空间对称性
第3节 表面振动：经典液滴，四级谐振子
第4节 四极振动谱
第5节 刚性、对称、反对称转子
第6节 转动-振动模型
第7节 Gamma不稳定核
第8节 表面振动模型的推广
第9节 表面振动的更一般集体模型
第10节 相互作用玻色子模型
第11节 Doldhaber-Teller模型，Steinwedel-Jensen模型*
第五章 综合模型 10学时 彭光雄
第1节 核内核子的集体引动与准粒子运动的关联
第2节 粒子-转子模型与弱耦合极限
第3节 强耦合模型
第4节 相互作用玻色子-费米模型
第5节 集体振动与微观模型，Tamm-Dancoff近似
第6节 随机位相近似
第六章 特殊条件下的原子核 10学时 周善贵
第1节 极端条件与原子核的稳定性，远离beta稳定线原子核，热核，晕核，皮核
第2节 液滴模型与质量公式，壳修正方法
第3节 大形变核与高自旋态: 壳关联
第4节 奇特核结构
第5节 超重核核结构
第6节 非核子自由度
第7节 介子自由度与高能核结构
第8节 核子有效质量，EMC效应
第9节 跑动耦合与重整化群方程
第10节 夸克禁闭与渐进自由
第11节 退禁闭相变 *

彭光雄，1998年获南开大学理学博士学位。2000年被中国科学院授予“优秀博士后”称号。2004年以高访身份留学麻省理工学院理论物理中心(MIT-CTP)。曾在意大利核科学研究院南方实验室、法国核科学研究所、智利科技部与天主教大学等从事科研工作。负责或参加了国家留学归国基金、中科院院长特别基金、国家自然科学基金面上项目、重点项目、重大研究计划、中科院知识创新工程重要方向性项目等。兼任国家自然科学基金委员会数理科学部流动项目主任，中国科学院大学教授。彭教授从事的科研工作主要涉及奇异物质、色超导、QCD相变、重离子物理、介质中的手征凝聚、致密星结构等现代核物理的前沿课题。发现了以前版本的质量密度相关模型在热力学上是不自恰的，导出了自恰的热力学公式。同时提出了新的夸克质量标度关系，并应用于研究奇异物质和色味锁奇异子的性质。研究了QCD相变和致密星结构，发现退禁闭相变对K凝聚有抑制作用。研究了强耦合常数的重整化群依赖性，给出收敛速度远快于传统展开的新表达式，并探讨了基于热力学自恰和基本耦合常数跑动性的新夸克模型。还提出了计算介质中手征凝聚的新公式，并用于研究介质中的手征恢复问题，发现了轻夸克流质量与pi-核子西格玛项间的简明关系等。

周善贵，1992年和1995年在吉林大学分别获得学士和硕士学位，1998年在北京大学获博士学位。1998年7月至2004年4月在北京大学技术物理系工作，2004年5月至今在中国科学院理论物理研究所工作。1998年至2001年多次在日本理化学研究所访问；2002年1月至2003年12月在德国海德堡马普核物理研究所进行合作研究。过去的主要工作：曾经在原子物理（电子-离子共振复合）、原子核物理（高自旋态和超形变核等极端条件下的核结构、奇特核结构）以及强子物理（光锥QCD与强子结构）等方面开展研究工作，发表论文四十余篇，并获得教育部中国高校自然科学一等奖两项。目前研究方向为理论核物理，主要进行奇特核结构以及超重元素性质与合成方面的研究。学术及社会兼职：中国核物理学会核结构专业委员会副主任，中国核物理学会常务理事，中国科学院理论物理研究所及开放所学术委员会委员，兰州重离子加速器国家实验室学术委员会委员。