粒子物理中的电子学-中国科学技术大学
高考志愿填报建议大学专业解析--粒子物理与原子核物理
粒子物理与原子核物理一、专业介绍1、概述：粒子物理与原子核物理是以国内外的大型高能物理实验为依托，从理论和实验上研究物质最基本的构成、性质及其相互作用的规律。
其中也包括粒子物理探测新技术和新型探测器的研究；粒子物理理论研究中的计算物理新方法的开发和研究。
这些研究将深化我们对物质世界更深层次基本规律的认识。
在21 世纪，以兴建若干大科学工程为标志，国际上粒子物理与核物理学科正在继续蓬勃发展并面临着重大的突破，必将继续对各国的国防、能源、交叉学科等的发展起重要的推动作用。
2、研究方向：粒子物理与原子核物理的研究方向主要有：01.理论核物理02.实验核物理03.高能物理与粒子物理04.应用核物理05.微机应用与核电子学06.中子物理与裂变物理07.核聚变与等离子体物理08.非平衡态统计物理（注：各大院校的研究方向有所不同，以北京大学为例）3、培养目标：本专业培养研究生具有量子场论、粒子物理、核物理和近代数学的坚实的理论基础和专门知识，掌握射线探测技术及利用计算机在线获取数据和分析数据的方法，或能使用计算机进行理论研究。
了解该学科发展动态和前沿进展，能够适应我国经济、科技、教育发展需要，并具有独立从事该学科前沿研究和专业教学的能力。
还应较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料，具有开拓进取严谨求实的科学态度和作风。
4、研究生入学考试科目：（1）101思想政治理论（2 )201英语一（3）603普通物理(含力学、热学、电磁学、光学)、604量子力学（4）804经典物理(含电动力学、热力学与统计物理)、809原子核物理报考本专业０１—０６研究方向方向考试科目③限考量子力学，考试科目④中经典物理、原子核物理任选一门；０７—０８研究方向考试科目③限考普通物理，考试科目④限考经典物理。
（注：各大院校的考试科目有所不同，以北京大学为例）5、与之相近的一级学科下的其他专业：理论物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理、070206声学、光学、无线电物理。
粒子物理学中的基本粒子探测技术
粒子物理学中的基本粒子探测技术粒子物理学是物理学的重要分支之一，它主要研究各种基本粒子之间的相互作用、性质及其规律。
探测技术是粒子物理学中不可或缺的一个重要部分。
粒子物理学需要借助探测技术收集、测量基本粒子的性质与行为，从而推进粒子物理学的发展和进步。
本文将介绍粒子物理学中的基本粒子探测技术，包括探测器的分类、探测器的组成结构、探测原理及其应用。
一、探测器的分类探测器是粒子物理学中进行探测的主要工具。
探测器按照其原理，可以分为以下几类。
1. 材料探测器材料探测器是利用基本粒子在材料中沉积能量，经过电离过程产生载流子的原理。
最常见的材料探测器就是测量辐射的GM计数器。
同时，用于探测粒子径迹经过的凝胶、液体或气体也属于材料探测器，比如伽马射线探测器、电离室等。
2. 半导体探测器半导体探测器是利用基本粒子在半导体中放电，将芯片内的电子引入电路的原理。
半导体探测器具有极高的分辨率和精度，用于探测高能粒子的径迹和电荷。
一些常见的半导体探测器有硅器件和锗器件。
3. 闪烁体探测器闪烁体探测器是利用反应后产生的光子发出强烈的闪烁光，通过探测器探测光子的原理。
闪烁体探测器广泛用于探测中子、伽马射线、X射线、带电粒子等，如闪烁计数器、正电子探测器等。
4. 气体探测器气体探测器利用基本粒子在气体中产生电离，在电场作用下引起电流变化，从而进行探测的原理。
气体探测器通常用于探测高能粒子，如闪烁室、多丝电晕计数器等。
二、探测器的组成结构探测器是粒子物理学中进行探测的主要工具，其基本组成结构包括探测器外壳、前端电子学、计算机控制系统等。
1. 探测器外壳探测器外壳是指保护探测器内部的外部结构，具有良好的密封、隔绝和抗辐射能力。
不同的探测器具有不同的外壳材料和结构。
2. 前端电子学前端电子学是指探测器信号的处理和放大电路，包括前置放大器、信号形成器、可编程逻辑数组（FPGA）等，用于将探测器探测到的信号进行放大和处理，并输出数字信号。
粒子物理与原子物理排名
070202 粒子物理与原子核物理核技术及应用是一门综合性学科，研究带电粒子加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射探信息处理, 广泛应用于科学研究和工农业生产等各个领域。
核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。
核技术的发展已为人类提供了多种类型的辐射源和辐射探种辐射谱仪、各种核医学和工业景象系统、各种核测控系统和各种物质改性和遗传变异技术、对社会、经济作用。
学生应具有扎实的数学、物理、电工、电子和计算机技术基础，掌握有关专业知识。
熟练掌握一门外事核技术科学研究工作或独立担负技术开发工作的能力，在本学科的某一方面有较好的研究成果或实用的开排名学校名称等级1 北京大学A+2 中国科学技术大学 A3 清华大学 A4 兰州大学 A5 复旦大学A北京大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=15中国科学技术大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6430兰州大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=22507复旦大学：http:/NewsSpecialDetailsInfo.aspx?SID=6507有该专业的部分院校分数一览（A+、A、B+、B各选部分代表院校）。
2008年录取分数线：北京大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理北京师范大学--物理系-- 粒子物理与原子核物理北京师范大学--材料科学与工程系/低能核物理研究所-- 粒子物理与原子核物理南开大学--物理科学学院-- 粒子物理与原子核物理中国工程物理研究院--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理中国原子能科学研究所--各专业列表-- 粒子物理与原子核物理山西大学--数学科学学院-- 粒子物理与原子核物理山西师范大学--物理与信息工程学院-- 粒子物理与原子核物理沈阳师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理辽宁师范大学--物理与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理吉林大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理东北师范大学--物理学院-- 粒子物理与原子核物理长春理工大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理哈尔滨工业大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理中国科学技术大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理复旦大学--现代物理所-- 粒子物理与原子核物理武汉大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理兰州大学--核科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理山东大学--物理与微电子学院-- 粒子物理与原子核物理广西大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理福建师范大学--物理与光电信息科技学院-- 粒子物理与原子核物理华中师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理湖北大学--物理学与电子技术学院-- 粒子物理与原子核物理浙江大学--理学院-- 粒子物理与原子核物理中山大学--物理科学与工程技术学院-- 粒子物理与原子核物理郑州大学--物理工程学院-- 粒子物理与原子核物理河南大学--物理与电子学院-- 粒子物理与原子核物理四川大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理四川大学--原子核科学技术研究所-- 粒子物理与原子核物理四川师范大学--电子工程学院-- 粒子物理与原子核物理南京大学--物理学系-- 粒子物理与原子核物理南京师范大学--物理科学与技术学院-- 粒子物理与原子核物理。
中国科学技术大学原子物理2016期末考试题
中国科学技术大学2015—2016学年第二学期考试试卷-答案考试科目： 原子物理学 得分： 学生所在系： 姓名： 学号：物理学常数：电子电荷 e = 1.60⨯10-19C ， 电子质量 m e = 9.11⨯10-31kg = 0.511MeV/c 2 Planck 常数 h = 6.63⨯10-34J ⋅s ， 真空光速 c = 3.00⨯108m ⋅s -1真空磁导率 μ0=4π⨯10-7N ⋅A -2， 真空介电常数 ε0 = 8.85⨯10-12C 2⋅J -1⋅m -1 Rydberg 常数 R ∞=10973731m -1， 原子质量单位 u=1.66⨯10-27kg = 931MeV/c 2 玻尔半径a 1 = 0.529⨯10-10m ， 阿伏伽德罗常数 N A = 6.022⨯1023mol -1 玻尔兹曼常数 k =8.62⨯10-5eV ⋅K -1 精细结构常数20114137.036e c απε==，Bohr 磁子 e2B e m μ==0.927⨯10-23J ⋅T -1组合常数：204e πε=1.44fm ⋅MeV ，m e c 2=0.511MeV ，hc = 1.240nm ⋅keV一．选择题（每题3分，共30分，请将答案填入下表中）90°处，相同时间内测量到的粒子数之比为A ．2：3B ．4：9C ．9：16D ．16：9 A2．导致碱金属原子能级精细结构辟裂的原因是A ．原子实的极化和轨道贯穿B ．运动的相对论效应C ．自旋-轨道相互作用D ．以上三者都是 C3．在弗兰克-赫兹实验中，观测到Hg 原子发出的波长为184.9nm 的光谱线，若不考虑反冲，使Hg 原子发出该谱线的电子的动能应当为A ．4.68eVB ．4.9eVC ．5.78eVD ．6.73eV D4．在戴维逊-革末实验中，通过测量被Ni 晶体散射的电子束在空间的分布特征， A ．确定了e/m 的值 B ．证实了电子的波动性 C ．认定了光电效应的确实性 D ．测量了Ni 原子的大小B5．基态氧原子核外电子的排布为1s22s22p4，依据泡利原理和洪德定则，其能量最低的原子态为A．21S0B．23P0C．23P2D．23S1C6．Be为周期表中第4号元素，在基态和激发态，其价电子按LS耦合的方式形成原子态。
中国科学技术大学招收硕士学位研究生
01太阳大气动力学
02行星际动力学
03磁层动力学
04空间等离子体理论及应用
10
(DDioi政治理论
②©201英语
③③312高等数学A
④®447电动力学B或450空间物理基础
070820空间环境科学
01空间天气预报模式的研究及应用
5
①①101政治理论
②©201英语
-\
④④447电动力学B或450空间物理
07高分子成型物理与化学
08高分子溶液
09纳米咼分子材料
10髙分子纳米改性
11高分子辐射化学
12涂料辐射化学
13基础辐射化？
A厶rh、"・E仃4/[■宀
25
①①101政治理论
2®201英语
3@324物理化学
4®444高分子化学或445高分子物
理
070320可再生洁净能源
01生物质的结构和降解机理
02生物质能源化
5
axDioi政治理论
2®201英语
3@324物理化学
4®442有机化孑
070401天体物理
01活动星系核
02宇宙大尺度结构
03相对论天体物理
04吸积盘物理
10
JXDioi政治理论
2®201英语
3®313普通物理A
④④434量子力学或436电动力了A
070602大气物理学与大气环境
01大气物理和大气遥感
4®42 7线性代数与解析几何
070105运筹学与控制论
01数理规划的算法讨论
02评估理论
5
JXDioi政治理论
②②201英语
③③321数学分析
④@427线性代数与解析几何
量子场论粒子物理理论及唯象学-中国科学技术大学
有意申请者请将个人履历表、学术成绩、已发表文 章目录及其引用情况以及三名以上推荐者的推荐信 寄送（或电子邮件方式） ：
安徽省合肥市金寨路96号，230026 中国科技大学交叉学科理论研究中心 王丽 收 Tel: +86-551-63607031 Email: icts@ 也可联系： 卢建新 jxlu@, +86-551-63606635
中心发展规划
长期建设目标：
做出有国际影响的重要研究工作，使中心在弦理论等相关领 域成为亚洲有影响、在国际理论物理学界有一定的知名度的研 究中心。坚持学术优先，营造好的学术氛围，避免浮躁！
队伍建设：
积极引进高水平人才（人选的学术水平应不低于青千要求）， 尤其是加强年青人才的吸引和引进。
Faculty Positions：
二、量子场论、粒子物理理论及唯象学：
肖志广，副教授， 粒子唯象、量子场论及弦理论 丁桂军，特任教授（优青），粒子物理及唯象学 高道能，教授，粒子物理理论及唯象学
三、中高能核物理理论：
王群，教授（百人/杰青），有限温度和密度的量子 场论、夸克物质理论、量子色动力学现象学
科研项目支持情况
中国科学院百人项目、 知识创新方向性项目和 院长基金等 国家基金委杰出青年基金、重点项目、理论物 理重大研究计划和面上项目及主任基金等 科技部973 项目、国家 ‘985’工程和‘211’ 工程经费的支持。
是国内在超弦/M-理论相关方面成立最早的中心, 也是 目前国内弦论及相关领域的主要研究中心之一 涉及研究领域:
超弦/M-理论、引力与宇宙学、量子场 论、粒子物理理论和唯象学、中高能核 物理理论、数学物理
中心及高能理论主要研究方向及人员
一、
超弦/M理论、引力及宇宙学：
等离子体物理学-SpacePhysicsDivisionofUSTC-中国科学技术大学
中文译本。
– Chen, F. F. Introduction to Plasma Physics. 2nd ed. Plenum Press, 1984. 有中文译本。
分布，即
f
n
m
2pkT
3 2
exp(
1 mv2 2
kT
)
• 对于非Maxwellian分布的等离子体，只有有
效的动力学温度：
kT
1 n
(mv2 )
f
dv
等离子体的各种存在
• 等离子体的参 数范围很大， 温度跨越了约7 个量级，密度 跨越约25个量 级，这么大的 范围类，等离 子体物理都是 适用的。
对于等离子体的描述方法
• 1. 单粒子运动
– 仅考虑带电粒子在电磁场中的运动，不考虑带电粒子 运动对电磁场的影响。
– 方法简单直观，但不自洽，无法求出电磁场的变化
• 2. 磁流体力学
– 将等离子体视为受磁场作用的流体，同时考虑流体的 流动使磁场产生的变化。
– 结果是自洽的，但等离子体需保持电中性和高导电性， 以至于无须考虑电场的影响。仅适合处理低频长波的 变化，因而被称为等离子体宏观理论 。
– T.J.M. Body and J. J. Sanderson, The Physics of Plasmas, Cambridge Univ. Press, 2003
– Wolfgang Bamjohann and Rudolf A. Treumann, Basic Space Plasma Physics, Imperial College Press, 1997
中国科学技术大学量子力学考研内部讲义一(01-06)
量子力学理论处理问题的思路① 根据体系的物理条件，写出势能函数，进而写出Schrödinger 方程； ② 解方程，由边界条件和品优波函数条件确定归一化因子及E n ，求得ψn ； ③ 描绘ψn ， ψn *ψn 等图形，讨论其分布特点；④ 用力学量算符作用于ψn ，求各个对应状态各种力学量的数值，了解体系的性质；⑤ 联系实际问题，应用所得结果。
有人认为量子力学的知识很零碎，知识点之间好像很孤立，彼此之间联系不是很紧凑，其实不是这样的，我们可以将量子力学分成好几个小模块来学习的，但是每个模块之间都有一定的联系，都相互支持的，比如算符和表象，表面看二者之间好像不相关，实际上在不同的表象中算符的表示是不一样的：在坐标表象中动量算符ˆp和坐标算符ˆx 之间的关系是ˆx p i x∂=-∂，在动量表象中它们之间的关系为ˆˆx x i p ∂=∂，所以我们在解答一个题目的时候一定要明确所要解决的问题是在哪个表象下，当然一般情况下都是在坐标表象下的。
这里还有一点建议就是经典力学跟量子力学是相对应的，前者是描述宏观领域中物体的运动规律的理论而后者是反映微观粒子的运动规律的理论，所以量子学中的物理量都可以与经典力学中的物理量相对应：薛定谔方程与运动方程；算符与力学量；表象与参考系，所以我们在解答量子力学问题的时候不要单纯的把它当作一个题目来解决，而是分析一个“有趣”的物理现象！针对中科大历年的硕士研究生入学考试，我们可以将量子力学分为六个模块来系统学习：一、薛定谔方程与波函数；二、力学量算符；三、表象；四、定态问题（一维和三维）；五、微扰近似方法；六、自旋，其实前三部分是后三部分的基础，后三部分为具体的研究问题提供方法。
所以在以后的学习中我们就从这几部分来学习量子力学，帮助大家将所有的知识系统起来。
第一部分 薛定谔方程与波函数在经典力学中我们要明确一个物体的运动情况，就需要通过解运动方程得到物体的位移与时间的关系、速度与时间的关系等等，同样的道理，在量子力学中我们要解薛定谔方程，得到粒子的波函数，也就明确了粒子的运动情况，然后再通过对波函数的分析就能得到一系列与之有关的力学量和整个体系的性质。
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2019/8/15
核探测技术与核电子学重点实验室
暗物质粒子探测卫星
19
广延大气簇射及各种地面/下探测技术
高海拔空气簇射观测站（LHAASO）
西藏羊八井 /云南香格里拉
优势：高海拔和大规模
中日合作：AS
中意合作：ARGO
LHAASO探测器
1平方公里地面簇射粒子阵列ED 9万平方米水契伦科夫探测器WCDA 大气荧光探测器 两台契伦科夫成像望远镜 簇射中心探测器等
高精度定位的顶点探测器 中心径迹探测器 粒子鉴别器 二次径迹探测器和闪烁计数器 电磁量能器 强子量能器 子鉴别器
此外还有亮度监测器
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
5
欧洲粒子物理实验室（CERN）
LEP/LHC
L3
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
CERN
电子学系统实例介绍 发展趋势 在其它领域中的应用
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
27
电子学系统的基本构成
前端读出电子学 Front-End Readout Electronics
触发判选系统 Trigger System
数据获取系统 Data Acquisition System（DAQ）
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
23
BES 读出电子学系统
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
24
大亚湾中微子实验读出电子学系统
2019/8/ห้องสมุดไป่ตู้5
粒子物理实验中的电子学
25
ATLAS实验读出电子 学系统
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
26
粒子物理实验中电子学的特点
粒子物理实验电子学系统的基本构成
粒子物理实验中的电子学 （一）
安琪
2013-10-30
主要内容
粒子物理实验中电子学的特点 粒子物理实验电子学系统的基本构成 电子学系统实例介绍 发展趋势 在其它领域中的应用
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
2
粒子物理实验中电子学的特点
粒子物理实验电子学系统的基本构成 电子学系统实例介绍 发展趋势 在其它领域中的应用
粒子物理实验电子学系统的作用
一个粒子物理实验要使用多种探测器构成一个粒子物理实验装置，以 实现其物理目标。
从信息的角度出发，各种探测器把粒子通过时产生的信息转换成“电 信号”，探测器就相当于各种传感器，物理量 电信号。
所有探测器输出的电信号由电子学系统加
以处理，转化成数字信号（前端读出电子学），
18
暗物质粒子探测卫星（DAMPE）
星基空间暗物质探测实验
探测器阵列
硅探测器 塑料闪烁体的径迹探测器 BGO量能器 中子探测器
PMT读出
电子学挑战
低噪声、106大动态范围的电荷测量； 抗辐射电子学设计； 绝对的电子学稳定性、可靠性和低功耗要求； 恶劣的空间自然环境等影响 。
慢控制 Slow Control
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
28
电子学系统的基本构成
前
端
读
探测器
出
电
子
学
数据获取 DAQ
离线分析
触发判选
慢 控
Trigger
制
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
前
形成事例数据；并由一个特殊的电子学系统
端
读
（触发判选系统）进行实时的筛选，剔除大量 探测器 出
电
的伪事例数据；最后，通过筛选保留的物理上
子
学
感兴趣的事例数据由数据获取系统（DAQ系统）
收集，装配成一个完整的事例数据，并进行记
录，提供给物理学家进行所谓的离线分析。
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粒子物理实验中的电子学
离线 分析
数据获取
DAQ
触发判选
慢 控
Trigger
制
22
粒子物理实验电子学系统的特点
“快信号”：纳秒，亚纳秒脉冲信号处理。 “随机性”：信号幅度，时间特性和信号形状。 “环境恶劣”：强磁场，强电场的极端条件，高本底噪声和干扰。 “巨大的电子学通道数”：几十万～几百万的电子学通道。 “高速、高精度的实时数字化”：ADC,TDC等。 “无法应对的原始数据”：必须实施压缩数据，剔除“伪事例”。 “高速、大流量的数据传输”：使用所有最先进的数据传输技术。 “海量的数据处理”：超级存储和计算能力。 “长时间稳定工作”：数月，数年不停机；工作寿命长达十年，二十年。
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粒子物理实验中的电子学
3
两类粒子物理实验
加速器物理实验 非加速器物理实验（宇宙线物理）
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
4
对撞加速器物理实验的探测器系统－谱仪
几乎所有对撞加速器物理实验中的谱仪都是一系列探测器层围绕 束流管道再加上一定的磁场（由螺旋管线圈产生）组成。通常由内到 外依次是：
6
LEP/LHC 加速器环
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
7
L3 Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
8
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
9
ATLAS Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
10
CMS Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
11
北京正负电子对撞机
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
12
北京正负电子对撞机
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
13
北京正负电子对撞机重大改造工程 （BEPCII / BESIII）
BEPC II－双环结构
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
14
北京譜仪的升级改造（BESIII）
四个主要子探测器
主漂移室（MDC）
对撞周期8ns，L1事例
飞行时间探测器（TOF） 判选延迟6.4μs
电磁量能器（EMC） 子鉴别器（MUON）
采用流水线技术
L1事例率：4KHz
实时数据处理和传输
09年7月已通过国家验收
MDC
2019/8/15
TOF
EMC
物理电子学的最新进展
MUC
15
BEPCII / BESIII 通过国家验收
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
16
BESIII 的初步进展
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学
17
17
宇宙线粒子物理实验（非加速器物理）
国际空间站上的 AMS磁谱仪
AMS-02 Detector
2019/8/15
粒子物理实验中的电子学