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：王平
教学目的要求
《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。
预修课程
量子力学，普通物理
大纲内容
第一章 核结构理论基础 10学时 王平
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 王平
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 王平
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 王平
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 王平
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 微观-宏观方法
第6节 质量参数和推转模型
第7节 时间相关Hatree-Fock
第8节 *Tamm-Dancoff近似
第9节 随机位相近似
第10节 生成坐标方法
第11节 高自旋态
第六章 特别条件下的原子核 5学时 王平
第1节 宏观微观模型，原离beya稳定原子核
第2节 量子壳效应，壳修正方法
第3节 奇特核与晕现象，形变效应，奇特核核物理
第4节 霍伊尔态与集团结构
第5节 超重核核结:预言与实验进展，问题与挑战，合成机制
第七章 非核子自由度与高能核结构 5学时 王平
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 核子有效质量，EMC效应
第4节 超核与超核物理
第5节 夸克禁闭，渐近自由，退禁闭相变
第6节 *手征对称与QCD简介
参考书
1、
Nuclear Models
Walter Greiner、Joachim A. Maruhn
1996年2月
Springer
课程教师信息
王平，1999年在复旦大学获博士学位。1999至2009年，先后在中科院高能物理研究所，德国Tuebingen大学，澳大利亚Adelaide大学，美国北卡州立大学和Jefferson国家实验室从事博士后研究。2009年10月回国，任高能物理研究所研究员，主要从事强子物理方面的研究工作。提出了手征SU(3)夸克平均场模型，这个模型多次在国际会议上被国外同行介绍，并被国外同行应用于研究核物质中的强子性质。我们还提出非定域手征有效理论和非定域QED，在有效场论的框架下研究核子结构，特别是在大动量转移下形状因子与部分子分布函数方面，取得了重要进展，被邀请在Progress in Particle and Nuclear Physics上撰写关于非定域手征有效理论及其应用的综述文章。教学方面，2019年起，在国科大讲授电动力学，2025年起，讲授原子核结构。