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量子物理研究团队
来源:   点击次数: 次   发布时间:2017-09-20   编辑:

团 队 名 称: 量子物理研究团队

依 托 学 院: 新葡萄京官网

团 队 负 责 人: 孙桂华

成 立 时 间: 2010 6

河西学院科研(服务)团队

本团队定名为“量子小分队”,是由于近现代以来量子理论几乎涵盖了所有物理理论的研究领域,不但是科研工作者非常有力的研究工具,而且是存在很多深远问题空间的学科。因此,取名“量子小分队”一是说明我队基于物理理论研究的决心,二是旨在力争创新突破,以期获得新成绩。

一、团队组建的必要性

本团队建设主要依托于物理系基础物理教研组和理论物理教研组在物理理论、物理实验和教学方面的研究。以量子理论为基。由斓轿锢砜蒲У亩喔鑫⒐劾砺哿煊。包括了原子分子碰撞过程、原子分子反应动力学、分子分解机理、原子及核物理探索等等,以原子分子碰撞问题为核心展开。

在19世纪后期,当经典物理取得一系列成就后,许多物理学家都认为物理学的大厦已经建立,后辈们只要做一些零碎的修补工作,使常量测得更准,公式推导的更完备。但是“在物理学平静而晴朗的天空出现了两朵令人不安的小小乌云”,其中一朵是迈克耳孙-莫雷实验;另一朵则与黑体辐射实验有关。正是这两朵看起来不大的乌云却掀起了物理学一场深刻的革命。第一朵乌云关系到相对论的建立;第二朵乌云导致量子物理学的诞生。量子物理学是研究微观世界(原子、分子、原子核…)的结构和运动规律,是人们认识和理解微观世界的基础。量子物理和相对论的成就使得物理学从经典物理学发展到现代物理学,奠定了现代自然科学的主要基础。

而人们对于原子结构及其规律的认识始于1897年汤姆孙从实验上确认了电子的存在。 随后,卢瑟福经过严谨的理论推理,于1911年提出了“核式结构模型”。至此,在人们的脑海中第一次对原子的构成形成了一个比较正确的物理图像。玻尔于1913年将普朗克-爱因斯坦量子化的概念应用到卢瑟福模型,提出量子态的观念,第一次半经典地描述了电子在原子核外的运动规律,成功地解释了氢原子的能级结构及其光谱。狄拉克将相对论和量子力学有机结合,自然而然推出电子具有自旋。随着实验方法不断改进、实验技术不断提高,1947年兰姆和雷瑟福发现了与兰姆位移现象,这一发现进一步推动了人们对于光与电子之间相互作用的认识和理解,导致了量子电动力学的蓬勃发展。然而,这些理论的创立和发展基本上是建立在简单原子体系之上的,对于复杂原子体系只能给出定性的分析。多电子原子(离子)结构的计算是在Racah发展了不可约张量算符之后才变得可以准确处理。但是,这时人们已经将兴趣逐渐转移到了核物理和粒子物理方面,在很长一段时间内,原子物理学的进展十分缓慢。直到六十年代,由于激光的产生人们发现了一些原子内部的新的效应,如:高阶电子关联效应、多光子跃迁等;另外,人们给予对天体物理、等离子体物理、激光应用、可控热核聚变等研究的实际需要以及运用诸如电子探测、束箔光谱等技术对原子寿命进行精确测量等多方面的需要,人们重新把目光投向原子物理领域,寻求解决上述问题的有效途径,原子物理学的研究又获得了较快地发展。现在,人们对于原子结构的实验测量和理论计算已经可以达到相当高的精度,原子物理学正朝着更复杂、更精细的方向发展。

目前,处理复杂原子(离子)能级结构的理论主要有组态相互作用方法、多体微扰理论、密耦方法、密度泛函方法、多组态Dirac-Fock方法等。我们基于多组态Dirac-Fock方法对复杂的原子结构及激发态性质进行理论研究。电子与原子及原子与分子的碰撞是研究原子内部结构和性质的重要手段和方法之一。电子与原子及原子与分子的碰撞不仅作为一门实验技术得到了快速发展,而且作为重要的原子物理过程由于其在等离子体物理、天体物理、激光物理以及材料物理等领域的重要性受到了人们额外的关注。我们采用相对论扭曲波方法展开对电子与原子(离子)碰撞过程的研究;采用三维量子力学耦合通道扭曲波方法研究原子与分子的碰撞。

在www.813net重视科研与教学的大环境中,量子及其有关科研课题的研究不但是我们进一步认识学习物理科学的基石,而且能够促使教师和学生更进一步的提高对科学的学习和研究的能力,它必将会带给我系师生在知识、认识和探究能力上的一个新的进步、新的飞跃。有利于我们对于学生知识文化素质的培养,也有利于进一步为其他学校输送研究生的工作完成,同时,使我系乃至全校学生对科学和无限的微观世界产生浓厚的热爱和兴趣。

二、团队组建的基础

1.团队现有的研究成果和基础

本团队骨干成员长期从事科研工作,在其各自的研究领域发表论文数十篇,能够明锐的把握各自研究方向的学术动向,主持过多项基金的研究;并长期在教学一线工作,积极参与和实施课程建设和课改工作。科研团队负责人孙桂华教授主持《原子物理学》省级精品课程,团队骨干成员韩振海副教授、罗均华教授分别主持《光学》、《量子力学》校级精品课程。

本团队以老带新,年龄结构、学历结构、学术梯队合理,研究力量坚实,并具有创造力,形成了一支年富力强、朝气澎湃、团结协作的科研和教学队伍。现在我团队成员在各个基础科研方面均有一定的研究工作。对于,量子理论的掌握和运用已达到比较高的层次。在原子分子碰撞过程、电子碰撞激发过程、光致激发和电离、快中子反应截面、中子活化分析、单分子分解机理研究等等方面都有比较大的成果。组团的结果会使相互的研究更加紧密,相互之间交流合作,更进一步促进集体的成果,得到壹加壹大于三的效果。

2.团队负责人情况

孙桂华,女,教授,理学博士,中国科学院近代物理研究所博士后。1985年7月西北师范大学物理系毕业,同年分配至河西学院物理系从事教学工作;1996.9-1999.6在四川大学原子分子物理研究所学习,获硕士学位;1999.9-2002.7在四川大学原子分子物理研究所学习,获博士学位。一度从事原子物理学、光学的教学工作及原子分子物理方面的研究工作。在原子与分子相互作用势、原子与分子的弹性散射碰撞、转动激发以及反应碰撞过程的理论研究等几个研究方向进行了富有开创性的研究工作,取得了一系列成果,发表相关论文近二十篇。作为主要研究人员参加了国家自然科学基金项目《原子与分子碰撞振动和转动激发的理论研究和计算》(19574035)及国家自然科学基金项目《碱金属原子光离化过程研究和计算》(19974028)的研究。现任河西学院教务处处长。

3.团队成员的组成和骨干成员情况

葛素红,女,教授,博士,1993年获得西北师范大学物理专业理学学士学位;1993-2003 年在河西学院物理系从事教育教学工作,先后受聘助教、讲师职位; 2003-2006考入四川大学物理学院学习,分别于2006年6月、2009年6月获得理学硕士学位和博士学位。已在河西学院讲授普通物理学、力学、热学、光学、基础物理学实验等多门本科生专业课程。主讲光学课程曾获得校级教学优秀奖,也是省级精品课《原子物理学》的主要参与人之一。主要研究方向为原子与分子物理学以及化学物理、反应动力学、物理有机化学的相关领域。已在Icarus 、THEOCHEM 、Structural Chemistry 、JTCC 、物理化学学报等国内外核心学术刊物上发表 SCI 收录论文数篇。

罗均华,男,教授,博士,1971年10月出生,汉族,中共党员,教授,理学博士。2008年入选省委组织部“陇原青年创新人才扶持计划”并获得中共甘肃省委经费资助。2009年获得河西学院教学优秀奖。主讲课程:《量子力学》、《理论力学》、《原子物理学》、《数学物理方法》及《近代物理实验》。作为主讲教师参与的《原子物理学》获得甘肃省省级精品课程,主持的《量子力学》获得校级精品课程。主要从事快中子引起的核反应截面、中子活化分析、环境放射性测量及截面系统学等方面的研究工作。近几年来,先后在Physical Review C, Radiochimica Acta, Applied Radiation and Isotopes, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, Annals of Nuclear Energy, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry等国际期刊发表SCI论文30余篇。

董光兴,男,副教授,硕士,1971年10月出生,甘肃省泾川县人。1994年毕业于西北师范大学物理学专业;1994-2002年在河西学院物理系从事教育教学工作,先后受聘助教、讲师职位;2002考入四川大学物理学院光学专业学习,于2005年6月获得理学硕士学位,并于同年九月回到河西学院任教,兼任理论物理教研室主任工作。已在河西学院讲授普通物理学、力学、电磁学学、光学、理论力学等多门本科生专业课程。是校级精品课《光学》、《电磁学》主讲人之一。主要研究方向为光学以及激光全息照相材料的性能和应用的相关领域。现任物电系实验室主任。

韩振海,男,副教授,硕士, 1971年生,中共党员。1992年毕业于西北师范大学物理系,获理学学士学位;2004年毕业于电子科技大学物理电子学院,获理学硕士学位。该同志自参加工作以来,始终活跃于教学第一线,先后讲授过《力学》、《热学》、《电磁学》、《光学》、《原子物理》、《数值分析》、《现代光学》、《专业英语》等多门课程,有着扎实的理论基础和丰富的教学实践经验,注重教书育人,治学严谨,教学功底深厚,教学效果优秀。在攻读硕士学位期间,历年均获得电子科技大学优秀研究生奖。1998年被评为张掖师专优秀教师;2001年主持完成的教学研究项目获校级教学优秀成果奖;2006年获校级个人教学优秀奖;2007年主持完成的教学研究项目获校级教学优秀成果奖。主持的《光学》课程被评为校级精品课程,主持的《电磁学》课程被评为校级重点课程。在教学之余,积极开展相关领域的科学研究工作,先后在各类学术期刊上发表论文近二十篇,其中国家级核心以上期刊近十篇,现主持省级科研项目一项。现任物电系副主任。

杨宁。,讲师,硕士,1981年出生,2004年西北师范大学本科毕业,2009年西北师范大学硕士研究生原子与分子物理专业硕士毕业,研究方向为原子结构与原子碰撞,已在《物理学报》、《Chinese Physics B》、《中国物理快报》、《原子与分子物理学报》、《西北师范大学学报》等刊物发表论文数十篇,期中SCI为6篇。

韩久宁,男,讲师,硕士,1980 年出生。2006 年毕业于西北师范大学物理系,获学士学位;2009 年毕业于西北师范大学理论物理专业并获硕士学位。同年,来河西学院物电系任教。主讲高等数学课程。以非线性物理为研究方向,主要从事等离子体中孤子相互作用的研究。已在《Physics of Plasmas》、《The European Physical Journal D》、《Physics Letters A》、《物理学报》、《中国物理快报》等刊物上发表SCI论文数篇。

三、团队的主要目标和任务

1.团队的主要研究方向

基于目前团队成员的研究领域,本团队拟在多角度、多方向层次上开展研究。

首先,在原子结构、原子光谱及原子、分子碰撞过程及外场与里德堡原子的相互作用方面进行研究。原子是物质结构的重要层次,是认识微观世界的第一道窗口,是连接微观世界和宏观世界的桥梁,宏观状态的物质性、复杂体系的运动规律以及宇观客体的演化都与原子结构、性质、相互作用和运动规律密切相关。在原子结构研究中发展起来的原理、实验装置、技术和理论方法以及积累的大量基本数据,不仅大大促进了物理学其他分支和相邻学科的发展,而且孕育和开创了新技术和新产业。原子吸收与发射光子形成了光谱,上世纪,人们对光谱进行了研究并逐步认识到一种元素的原子发射出一定波长的光,从而把一种元素的原子发射出的光的波长与这个元素的特性联系起来,用光谱来研究原子内部结构的信息。

其次,电子与原子的碰撞及原子与分子的碰撞也是研究原子内部结构和性质的重要手段和方法。早在1914年,德国物理学家Frank和Hertz首次利用具有一定能量的慢电子与稀薄气体Hg原子相碰撞的方法,使Hg原子从低能级跃迁到高能级,证明了原子能级的存在及玻尔理论的正确性。在随后的研究中,电子与原子的碰撞及原子与分子的碰撞不仅作为一门实验技术得到了快速发展,而且电子与原子的碰撞及原子与分子的碰撞作为重要的原子物理过程由于其在等离子体物理、天体物理、激光物理以及材料物理等领域的重要性受到了人们额外的关注。

而且,里德堡原子长期以来倍受关注,主要是因为里德堡原子相邻两个态之间的能量间隔很小、态的寿命长、从里德堡态自发跃迁到较低态的概率小、谱线的自然宽度窄;这些对于研究原子的性质和检验里德堡原子的势模型以及操纵原子的量子态都有重要意义。近年来由于里德堡态制备和测量方法的完善,增加了人们对里德堡原子研究的兴趣,观测到了一些新的现象,但里德堡原子在外场中表现出来的许多现象还有待进一步的研究,并且里德堡原子新的应用也有待进一步的开发和探索。

2.团队年度研究计划

根据本团队的研究方向,制定了如下的研究计划:

(1)金和钨元素在惯性约束聚变 (ICF) 实验中常用做弹丸腔体材料,在惯性约束聚变的高温等离子体中,高离化度重材料离子的存在使能量的辐射损耗大大地增加,这是不利的一面;另一方面,由于制作弹丸壳层的高Z元素(如Au、W)等这些杂质离子产生的辐射,提供了高温等离子体中物理过程的详细信息,从而可用作等离子体状态诊断和对状态的控制,所以金和钨的辐射特性在惯性约束聚变中的应用倍受关注。因此,我们拟开展金、钨等个离化态离子能级和辐射跃迁特性的研究。(2)电子与离子(原子)碰撞激发过程的研究一直以来都是一个非常活跃而且快速发展的物理领域。它在原子物理学中的重要研究价值,还将在其他相关科学领域得到应用,例如表面、固体和核物理、天文学、激光物理、等离子物理以及行星大气等。我们引进一套在全相对论扭曲波理论框架下处理电子与任意离子(原子)碰撞磁支能级间激发过程的计算程序,重点对一些高温天体和实验室等离子体研究中普遍关注的原子及高离化态离子外壳层、内壳层电子的碰撞激发过程,研究相对论效应、电子关联效应、Breit相互作用和量子力学电动(QED)效应对碰撞参数的影响。

3.团队年度任务、目标

(1)在科研上进行组合联络,以期更进一步理解量子理论的深度、广度和延伸。

(2)其次,建立相关论坛(网络或者实际团体,形式灵活)

(3)实现每年1-3篇科研成果的预期。

(4)以科研促教学,争取开设以科研科普为主线的选修课。

(5)尽量发动学生科研积极性,在学生科研上多发现、多培养,为以后学科建设和我系进一步的发展打好基础。

4.团队中长期(三年)发展规划与目标

量子物理学是在20世纪初,物理学家们在研究微观世界(原子、分子、原子核…)的结构和运动规律的过程中,逐步建立起来的,量子物理是人们认识和理解微观世界的基础。量子物理和相对论的成就使得物理学从经典物理学发展到现代物理学,奠定了现代自然科学的主要基础。近年来,为了国防建设和高技术项目的需要,国家花费大量的资金在兰州中科院近代物理研究所建设重离子加速器冷却储存环(CSR),在上海复旦大学建设高性能的电子束离子阱实验装置(EBIT),在合肥建设国家同步辐射实验室。可以预期,随着这些先进的大型实验装置的建成和投入使用,将极大地提高我国在量子物理实验方面的研究。本团队组建后将积极开展量子物理学方面的理论研究,为即将开展的实验研究和大量的应用研究提供理论支持。

此外本团队组建后将依托物理科学与电子技术系,拟建设物理二级学科:原子与分子物理和光学,为学校下一步的发展,申请硕士点打下坚实的基础。三年以内,经过一定的锻炼和实践,团队成员一起成长,并将研究探讨工作渗透到物电系基础物理教研组和理论物理教研组,使我系目前基本以硕士为主的学习、教学和科研梯队进一步加强和成熟,也使我系的教学和科研工作渐成风气。以次为依托,在新教学楼建成后,可规划空间逐步成立以本团队为中心并向其他各系渗透的科研研讨团队,不但有利于大家科研教学上的交流探讨,而且有利于www.813net师生团结向上的风气的形成。最后,拟定三年内本团队成员在国内外期刊上发表2---7篇较高档次文章。以团队为核心,打造物理科学基础理论与实验研究的新情景。

科研团队

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