强子谱研究前沿简介
研究粒子物理学的最新进展
研究粒子物理学的最新进展粒子物理学，即高能物理学，是一门研究基本粒子和它们之间相互作用的学科。
近年来，粒子物理学领域取得了许多重要的突破和进展。
本文将重点介绍其中的一些最新进展。
一、弦论与超对称性弦论是现代粒子物理学的重要分支，被认为是统一了量子力学和广义相对论的理论。
弦论提出了一种全新的物理学观点，即将基本粒子看作是一维弦的振动模式。
近年来，研究者们在弦论方面取得了一些重要的突破。
其中之一是超对称性的发展。
超对称性是一种将玻色子和费米子进行对应的对称性。
近年来的实验和理论研究表明，在高能物理学的研究中，超对称性是一个非常重要的概念。
通过超对称性的应用，研究者们成功地解释了一些现象，如暗物质和引力。
二、大型强子对撞机的运行大型强子对撞机（LHC）是世界上最大的粒子加速器，位于瑞士和法国边界。
近年来，LHC的运行为粒子物理的研究提供了丰富的数据。
其中最引人注目的是在2012年，LHC实验宣布发现了希格斯玻色子，这是对物质质量起解释作用的一种基本粒子。
LHC的运行不仅提供了证据支持标准模型，也为寻找新物理现象提供了契机。
例如，通过高能量的对撞实验，LHC揭示了一些新奇的现象，如强子间的关联效应以及喷注形成。
这些发现为基本相互作用的进一步研究提供了宝贵的线索。
三、暗物质的研究暗物质是组成宇宙物质的重要组成部分，但其本质至今仍然未知。
研究者们通过观测宇宙微波背景辐射、银河系和星系团等多种方式，对暗物质进行研究。
其中，暗物质的探测实验是当前研究的热点之一。
许多实验设备被用来寻找暗物质粒子的直接或间接证据。
例如，地下实验室中的暗物质探测器、粒子加速器和宇宙射线观测等手段，都取得了一些突破性的进展。
这些实验数据为暗物质的研究提供了重要的实证基础。
四、量子计算和量子通信量子力学的发展也在粒子物理学中发挥了重要作用。
针对传统计算机所面临的计算能力和效率限制，量子计算作为一种新的计算模式正在崭露头角。
量子计算的理论和技术进展对于未来计算机科学和信息技术的发展具有重要意义。
高能物理数据处理与高性能计算应用
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QCD在太湖之光上的移植
• 单主核单核组多核组（MPI）
• 主要代码框架
• 从核的Dslash操作
请关注10月19日分会报告： 基于申威众核处理器的格点量子色动力学并行加速计算方法
• 从核的若干Krylov子空间求解算法
前沿应用 （QCD、BES…）
科研用户 （中科院、北大…）
格点QCD
物理模拟 公共库与工具
分波分析
超级计算环境
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格点QCD概览
• 描述强相互作用的正确理论是量子色动力学(QCD)
• 格点QCD是从第一原理出发研究
• QCD非微扰性质的方法
• 格点QCD 数值模拟计算是耗费计
算资源最多的科研领域之一
版本 单主核
MPI
时间（s） 57.73 2.27
加速比 25.43
目前的从核优化策略取得了良好
的效果，从核优化版本相较单主 核版本的加速比达到了165倍
在从核优化的基础上，将程序扩 展到16个核组上，相应的单主核 版本程序的数据量也增大16倍。 运行时间有所提升，加速比达
25.43
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主要工作贡献
• 通过分析LQCD的应用特征及数值特征，首次在神威平台上实现了成功移
植及运行
• 通过使用向量化、指令流水线、寄存器通讯机制等手段在申威26010处
理器上实现了异构众核并行，并实现了不错的加速比
• 在实现从核阵列并行化的基础上，进一步使用MPI实现了多核组连并运
行，以此实现了一定的并行规模 • 下一步将使用stencil技术，增大数据量，进一步发掘LDM与寄存器通讯
生物大分子结构与功能研究的前沿技术
生物大分子结构与功能研究的前沿技术在生命科学的领域中，对生物大分子结构与功能的研究一直是核心课题之一。
生物大分子包括蛋白质、核酸、多糖等，它们在生命活动中扮演着至关重要的角色。
深入了解生物大分子的结构与功能，对于揭示生命的奥秘、开发新的药物以及推动生物技术的发展具有极其重要的意义。
而要实现这一目标，离不开一系列前沿技术的支持。
一、X 射线晶体学技术X 射线晶体学是研究生物大分子结构的经典方法之一。
其原理是利用 X 射线照射生物大分子晶体，通过对衍射图谱的分析来确定分子的三维结构。
这一技术的优势在于能够提供高分辨率的结构信息，使得我们可以清晰地看到生物大分子中原子的位置和相互作用。
例如，通过 X 射线晶体学技术，科学家们成功解析了许多重要蛋白质的结构，如血红蛋白、肌红蛋白等。
这些结构的解析为我们理解蛋白质的功能，如氧气的运输和储存，提供了关键的线索。
然而，X 射线晶体学技术也存在一些局限性。
首先，获得高质量的晶体是一个巨大的挑战，许多生物大分子难以结晶或者结晶的质量不高。
其次，该技术通常只能提供静态的结构信息，对于生物大分子在溶液中的动态变化了解有限。
二、核磁共振技术（NMR）核磁共振技术是另一种重要的生物大分子结构研究方法。
它利用原子核在磁场中的共振现象来获取分子的结构和动态信息。
与 X 射线晶体学不同，NMR 可以在溶液状态下研究生物大分子，更接近其生理环境。
NMR 技术能够提供生物大分子的动态信息，包括分子的运动速度、构象变化等。
这对于理解生物大分子的功能机制非常重要。
例如，通过 NMR 技术，我们可以研究蛋白质与配体的结合过程，了解结合过程中的构象变化和能量变化。
但是，NMR 技术也有其不足之处。
它对样品的浓度和纯度要求较高，而且对于分子量较大的生物大分子，分辨率会有所下降。
三、冷冻电镜技术近年来，冷冻电镜技术的发展为生物大分子结构研究带来了革命性的突破。
该技术通过快速冷冻生物大分子样品，使其保持在接近天然的状态，然后利用电子显微镜进行成像和结构解析。
物理化学领域的前沿科研进展
物理化学领域的前沿科研进展物理化学是研究物质的物理性质和化学性质之间的关系的学科。
它的研究领域涵盖了原子结构、分子结构、动力学、热力学、表面现象等多个方面，是自然科学中的基础学科之一。
在这个领域里，研究者们正在探索一些非常重要的科学问题，下面我们将介绍一些当前物理化学领域的前沿科研进展。
1. 通过单分子技术实现微观水平上的生命过程探测单分子技术已经成为当前物理化学领域的一项热点研究领域，由于它可以突破传统测量技术的限制，我们可以在微观水平上对生命过程进行探测。
例如，研究者利用单分子荧光方式，成功地观察到了DNA的细胞内复制过程和分子膜上的蛋白质运动等生命现象。
2. 基于表面增强拉曼光谱（SERS）的生命分析技术SERS是刺激激发表面增强拉曼光谱的简称，它是近年来发展起来的一种非常有潜力的生物分析技术。
通过将样品分子吸附到金或银颗粒表面来实现强烈拉曼散射信号的增强。
这种技术在生物领域有广阔的应用前景，例如对癌细胞和病毒的检测等。
3. 研究分子间的非共价相互作用分子间的非共价相互作用在物理化学领域已经得到了广泛的研究，它们包括疏水相互作用、静电相互作用、氢键等。
这些相互作用对于分子的结构、化学反应过程和各种生物过程都起着至关重要的作用，现在，研究者们正在进一步探索它们的作用机理和不同的应用方向。
4. 基于核磁共振技术的研究核磁共振技术是一种非常强大的分析工具，它可以用来研究许多物质的结构和性质。
它利用原子核在磁场中的自旋产生磁共振现象进行物质分析，不仅可以提供分子结构的信息，还可以研究分子的动力学、热力学等问题，已经发展成为物理化学领域中不可或缺的分析工具。
5. 人工智能与物理化学交叉研究人工智能技术在物理化学领域也有着越来越广泛的应用。
利用人工智能技术，可以对大量实验数据进行深度学习和数据挖掘，以便更深入地研究物质的性质和反应过程，并发现新的科学规律。
同时，人工智能技术也可以优化计算模型，提高相关实验数据的处理和分析能力，为物理化学领域带来更多的可能性。
表面科学研究的前沿进展
表面科学研究的前沿进展作为现代科技的重要一环，表面科学在现代材料学、能源化学、环境科学等领域中都有广泛的应用，涉及到许多行业和领域。
本文将从表面纳米科学、表面反应动力学、表面电化学、表面物理学等角度探讨表面科学研究的前沿进展。
表面纳米科学表面纳米科学是表面科学领域的重要分支之一，它涉及到纳米级别下的表面物理、化学以及电子结构等方面，具有高度的学科交叉性。
在表面纳米科学方面，国内外的研究者们在功能材料、催化剂以及纳米器件等方面取得了重要的进展。
例如，利用铂纳米颗粒修饰的氧化铝载体，能够有效催化苯胺的氧化反应，其催化效率远高于传统催化剂。
另外，表面纳米科学还包括表面增强拉曼散射技术。
利用金属纳米结构能够将分子吸附在其表面上，形成一个增强的电场区域，从而增强了分子振动光谱的强度。
通过这种方式，科学家们可以通过对表面增强拉曼散射技术的研究，有效地探测分子的结构与行为，为材料研究提供了先进的手段。
表面反应动力学表面反应动力学是研究表面成分分布以及表面化学反应机理和动力学的学科。
在表面反应动力学领域中，主要涉及到化学吸附、表面扩散、表面反应等方面，其研究成果对于深入了解化学反应机制，促进催化剂的设计以及探究物质表面性质和表面结构等都具有重要的意义。
目前，国内外的研究者们在该领域已经取得了重要的进展。
例如，利用表面反应动力学基础理论和计算方法，研究者们成功地探究了钴金合金催化酸氧化反应的机理，提出了酸处理过的钴金合金更具有活性等结论。
表面电化学表面电化学是表面科学领域重要的研究方向之一。
它主要涉及到电化学过程的理论、机制、方法与材料。
在表面电化学研究中，主要包括表面电荷分布、表面电位与电子结构、表面氧化还原反应等方面。
在表面电化学领域，广泛应用于能源转换、催化剂、生物传感等领域。
例如，在太阳能电池领域，利用表面电化学技术，国内外学者们针对纳米级别的界面结构、电荷分布和界面催化等方面进行深入研究，为太阳能电池的研究和应用提供了重要的理论基础。
物理科学前沿简介
物理科学前沿简介一、20世纪物理学发展的历史回顾在19世纪末叶，有一个叫开尔文的物理学家，他当时有一个很有名的话，就是“19世纪的物理学，已经把所有的问题都解决了，好像是一片晴朗的天空，但是在晴朗的天空上还有两朵乌云”。
这两朵乌云指什么呢，一个是指当时对以太的存在性，光速跟以太有没有关系的疑问；另外一个是关于黑体辐射的，谱形没有得到很好的解释。
这两个理论问题都没有很好的解决，所以说在晴朗的天空上还留有两朵乌云。
这是19世纪物理学家说的话，没有想到这就成为了20世纪物理学发展的序幕。
第一朵乌云的驱散，导致了狭义相对论的诞生，另外一朵乌云的澄清。
导致了量子力学诞生。
这两朵乌云一澄清以后，物理学就有飞速发展。
我可以简要叙述一下狭义相对论的特点。
狭义相对论之所以提出来，是针对光速测量产生的。
当时有好多实验，有的证明了以太是静止不动的，还有的证明了以太是随着物质的运动而运动的，也有一些证明是以太是随着物质的运动而部分地带运动的。
所以这个以太就成为了一个“谜”。
爱因斯坦就深入分析了这个问题，从一个科学实验事实出发，实验说光的速度和发光物质的运动状态无关，也就是说光不论在什么地方发射，光源的速度是多少，观察者，包括运动中的观察者，永远看到的是光的速度，大概是每秒30万公里在运行。
根据这样一个奇怪的事情，再加上了空间是均匀的，各向同性的假定，爱因斯坦就提出了狭义相对论，这是人们对事件空间的观念的一个转变。
在狭义相对论中发现，牛顿力学需要有修正。
牛顿力学中的力等于动量对时间的微分，其中动量就是质量乘以速度，而相对论就是对这个动量作了修正，结果就是就是物体在低速运动的时候仍然符合牛顿力学的规律，而在速度很大，接近光速的时候，运动规律就有很大的修改。
同时爱因斯坦的相对论还有一些很特殊性质的发现，比如钟慢尺缩。
20世纪另外一个重大的发现是量子力学，量子力学的发现是由于黑体辐射问题很难得到一个统一的解决而产生出的问题。
这一件事情，当时有开尔文，英国物理学家麦克斯韦,J.C.,英国物理学家,在经典电磁学方面贡献突出。
中国极化电子离子对撞机计划
35（中山大学 物理与天文学院 珠海 519082） 36（武汉大学 物理科学与技术学院 武汉 430072） 37（中国科学院高能物理研究所 中国科学院大科学装置理论中心 北京 100049） 38（中国地质大学（武汉）数学与物理学院 武汉 430074）
摘要 轻子散射实验是探索核子与原子核结构的理想工具。中国电子离子对撞机（Electron Ion Collider in China，EicC）建议书设想在已开建的强流重离子加速器装置（High Intensity heavy ion Accelerator Facility，HIAF） 的基础上，升级质子束流为 20 GeV 的极化束流，并建造 2.8~5 GeV 极化电子束流，从而实现质心系能量为 15~ 20 GeV 的双极化电子-离子对撞。EicC 设计的亮度为（2~4）×1033 cm−2∙s−1，质子束流极化率达到 70%，电子束流 极化率达到 80%。该装置除了能提供极化轻离子束流（例如：氦-3）外，也可产生非极化重离子束流（碳-12 ~铀238）。EicC 将聚焦核子海夸克部分子结构、原子核物质结构与性质、奇特强子态三个方面的物理研究。高亮 度 、高精度的对撞机有助于精确地测量核子结构函数并对核子进行三维成像 ，揭示强相互作用的动力学规律 ； 原子核部分子分布包括核子短程关联以及原子核介质效应同样是该提案的重要科学目标；EicC 能区接近重味 夸克产生阈值，在研究重味强子谱方面拥有低背景的独特优势，有助于发现研究新的奇特强子态。质子质量起 源问题也可以通过重味矢量介子的产生来研究。为了完成上述物理目标，我们将利用最先进的探测器技术建 造接近全立体角覆盖的 EicC 对撞机谱仪。在准备 EicC 白皮书的过程中，我们得到世界各国专家的支持。EicC 的物理与已有的实验和美国即将建设的 EIC 中的物理项目相互补充。EicC 的建成及运行有望引领前沿的中高 能核物理研究，使我国在加速器和探测器先进技术等领域实现跨越式发展，为我国核物理与强子物理以及相关 科学领域提供大型综合实验平台与人才培养基地。 关键词 电子离子对撞机，核子结构，核子质量，奇特强子态，量子色动力学，螺旋度，横动量依赖部分子分布， 广义部分子分布，深度虚康普顿散射，深度虚介子散射，能量回收型直线加速器，极化度，自旋旋转器，三维成像 中图分类号 O571.1 DOI: 10.11889/j.0253-3219.2020.hjs.43.020001
粒子物理卓越创新中心青年骨干评审
Y. Chen, [BES III Collaboration], Study of J/psi-->omega ppbar, Phys.Rev. D87, 112004 (2013) [1 citation][主要作者]
are crucial for glueball ID
and solving the mixing
10
scheme.
在J/辐射衰变中寻找I=0的1-+奇特态
ГγG > ГγH > ГγM ?
• 发现octet对于确立1-+ hybrid的存在至关重要
• 1-+ 1/1’ 可以在J/ 辐射衰变中产生
以新型强子核心的BES强子谱学研究
开展胶球的寻找和系统研究；
提出在J/辐射衰变中寻找I=0的1-+奇特态；
XYZ粒子研究；
1
分波分析
强子谱学是研究强子物理和量子色动力学的重要途径。实验上寻找和
研究新型强子，对于检验和发展强相互作用基本理论具有重大意义，
是BESIII重要的物理目标。
Search for Y(4260) J/ , isospin violation [dFra bibliotekaft]9
PWA of / → @BESIII
(Phys. Rev. D87 092009 (2013))
Br of f0(1710) and f0(2100) are ~10x
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High Statistics CLAS(d) result
preliminary
Simulate etermine sensitivity !
M(nK+)(GeV)
Model-independent uppper limit 95% CL for Q+ is < 20nb.
T. Nakano et al., Phys.Rev.Lett. 91 (2003) 012002
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q+ : PDG2004 established particle
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M. Karliner and H. Lipkin, Phys. Lett. B 597 (2004) 309
强子谱和强子衰变的研究是必须的 ！
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4）强子谱研究的前沿热点
（1）奇特的 q+ “五夸克态” （2）质子中的奇异夸克成分 （3）重子激发态夸克模型的两个突出困难 （4）寻找胶球、夸克-胶子混杂态、多夸克态
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（1）奇特的 q+ “五夸克态”
Strange pentaquark q+ predicted by D.Diakonov et al.,
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重子是如何构成的？
A. 三夸克态 B. 夸克-胶子混杂态 C. 偶夸克-夸克态 D. 多夸克态
预言的核子激发态N*数目：D>B>A>C
实验已观测到的N*数目 <A , “失踪”？
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高能电磁探针探测核子内部结构遇到的问题： 光子、胶子与海夸克的相互转化，原有的、再生的？
e
p
无穷大动量坐标系强子结构函数与静止系强子结构的关系？
“Why the q+ is seen in some experiments
and not in others - a possible explanation”
另一种可能的解释：某些实验结果不可靠。 需要高统计量重复性实验检验 ！
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No q resonance in high statistics data from g11@CLAS Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 042001
4. 兰州CSR强子物理展望
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1. 强子谱研究前沿简介
1）什么是强子、强子谱 ？ 2）为什么要研究强子谱 ？ 3）强子谱物理研究的基本问题 4）强子谱研究的前沿热点
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3
1）什么是强子、强子谱 ？
电荷 +2/3 -1/3
“基本” 粒子
从轻到重
uc
t
d
s
b
夸克 ( q )
0
ne n
强子谱研究前沿简介
邹冰松 中国科学院高能物理研究所
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1
内容提要
1. 强子谱研究前沿简介 2. 北京正负电子对撞机（BEPC）、北京谱仪 3. BEPC目前强子物理研究概况
• 重子谱（核子激发态和超子激发态）的研究 • J/ 辐射衰变、寻找胶球 • J/ 到轻介子的强衰变、介子的夸克成分 • 其它璨偶素及璨介子的衰变
• 夸克禁闭的根源及性质，胶子自相互作用 • 夸克和胶子是如何构成强子的？
QCD 色力线 QED 电力线
能量密度
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格点QCD
线性势
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强子衰变对夸克禁闭的作用？
夸克模型： 重子 = 3 夸克
介子 = 夸克-反夸克
QCD ： 新的自由度 --- 具有自相互作用的胶子
胶球、夸克-胶子混杂态？
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9
2）为什么要研究强子谱 ？
强子是目前人类能够分割出来、观测到具有 内部结构的最小单元。 强子结构 --- 物质微观结构研究的最前沿 ！
能谱 = 探索物质微观结构极其有效的工具
原子谱 核谱 强子谱
玻尔原子的量子理论
壳模型 &集体运动模型
?
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3）强子谱物理的两个最基本的问题：
P=(-1)L+1 3S1 1-
K0(ds)
K+(us)
-(u d)
0 ’
+(ud) I3
K-(su)
K0(sd)
uu - dd 0 =
2
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K*0
K*+
-
0
+ I3
K*-
K*0
7
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8
重子的 SU(3) 3q-夸克模型
1/2 +
自旋-宇称
3/2+
s
n(udd)
p(uud)
-(dds)
0 (uds) + (uus)
0
I3
△- △0 △+ △++
(ddd) (udd) (uud) (uuu)
*-
0
*+
(dds)
(uds) (uus)
*(dss)
(u*s0s)
-(dss)
0(uss)
- (sss)
空间轨道基态 相当成功！
质量公式预言 m- 1670 MeV 实验 m- 1672.45 0.29 MeV
Z.Phys.A359 (1997)305
1uuddd 2uudss
3
3
2uusdd 1uusss
3
3
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16
First evidence from LEPS
g nK+K-n
M = 1.540.01 MeV G < 25 MeV Gaussian significance 4.6s
q+
No (1520) peak in events without a proton.
HERMES (e+dKS0p + X)
ZEUS (e-pe-KS0p + X)
M=15283 MeV ~5s
*(1480)
M=15223 MeV ~5s
Possible acceptance loss in low mass region: (PID requires p(p) >4.1 GeV/c; p(KS0)>3编G辑eppVt/c)
m
nt
轻子 ( l )
-1
e
m
t
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4
物质间通过力场发生相互作用 传递力的粒子
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5
强子：由夸克、胶子组成的，色中性的， 半径 < 1.5 fm 的一类复合粒子。
包括 介子、重子 两大类。
强子谱 ：强子的质量（能量）谱 及强子的分类
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6
（qq）介子：
L 2S+1 J
Jpc
1S0 0-
With assumptions about the spectator, we can set a model dependent upper limit to t编h辑epptcross section of < 4-523nb.
e-Be electroproduction at Babar
Preliminary 233 fb-1 e e- data