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。
粒子物理学与基本粒子
粒子物理学与基本粒子粒子物理学是研究物质构成与性质的学科，它的核心内容是对基本粒子的研究。
基本粒子是组成自然界的最基本对象，它们无法再被分解成更小的单位。
本文将介绍粒子物理学的基本概念、研究方法以及对物质结构的深入认识。
一、粒子物理学的基本概念粒子物理学的研究对象是基本粒子。
基本粒子可以分为两类：一类是构成物质的基本粒子，如电子、质子和中子；另一类是传递相互作用的基本粒子，如光子和强子。
基本粒子具有不同的质量、电荷、自旋和相互作用方式，通过研究它们的性质可以揭示自然界的基本规律。
二、粒子物理学的研究方法1. 加速器实验加速器实验是粒子物理学的主要研究手段之一。
通过使用加速器将粒子加速到极高的速度，使其具有很高的能量，然后让它们碰撞，观察碰撞产生的新粒子以及粒子之间的相互作用。
通过这样的实验，科学家可以研究与基本粒子有关的各种现象和规律。
2. 探测器技术探测器技术是粒子物理学实验中必不可少的手段。
探测器可以记录和测量粒子的能量、电荷、轨迹等性质，从而帮助科学家了解粒子的性质和相互作用情况。
不同类型的探测器适用于不同的实验需求，如径迹探测器、量能器和磁谱仪等。
三、基本粒子的分类与性质1. 强子相互作用强子相互作用是质子、中子等强子之间的相互作用。
它是由强相互作用引力传递的，介质是胶子。
强子相互作用是原子核中核子和核子之间的相互作用，研究它可以深入了解核子结构和核力的本质。
2. 弱相互作用弱相互作用是粒子的一种基本相互作用方式，包括发生在核反应、粒子衰变等过程中的相互作用。
弱相互作用介质是带电弱子，如W玻色子和Z玻色子。
弱相互作用对于粒子物理学的研究具有重要意义，它可以帮助科学家理解粒子的衰变和变化规律。
3. 电磁相互作用电磁相互作用是粒子之间基本的相互作用方式，介质是光子。
它影响着物质的电荷分布和电磁场的形成。
电磁相互作用是粒子物理学的核心内容之一，通过研究电磁相互作用可以揭示电子、正电子等基本粒子的性质和行为规律。
高能物理数据处理与高性能计算应用
22
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
17
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
24
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。
著名有关国际会议
学科：凝聚态物理
主办机构 美国物理学会 New Mexico Consortium 美国电子学会 美国材料研究协会 国际复合材料学会 International Union of Materials Reasearch Societies
6
A
IUMRS0ICA
1年
7
B
ICMAT
2年
Materials Research Society of Singapore
ISTP The American Institute of Physics
SCI 会议开始于 1991 年，至今已举行 10届。会议主要讨论 International 的课题包括：不同反应中介子的产生；介子的相互作 Journal of 用；介子与核子和原子核的相互作用；强子的结构和性 Modern 质；基本对称性等。 Physics A 对从事高能物理科学的研究生和年轻学者提供了一个学 习和交流的平台 ISTP Proceedings of Science 会议主要讨论的课题包括：高能物理实验进展；有效场 理论；非微扰的量子色动力学；强子谱和强子探测；基 本理论的发展等。
SCI，EI，ISTP
该会议涉及先进电磁材料、生物材料、陶瓷材料、材料 SCI，EI，ISTP 制备、纳米材料等，尤其涉及材料表面处理技术的前沿 2014全球先进材料国际会议 截稿日期延期至2014年1月10日会 发展
材料物理与化学
SCI，EI， 推荐理由（50字以内） ISTP，ISSHP 等收录情况 SCI（Thin 这是一个非常小型的专门会议，只是针对先进透明导电 Solid Films） 薄膜材料与器件的最新进展进行交流的国际会议。主要 第四届国际研讨会透明导电材料 收录 是从从事物理功能薄膜材料的专家学者的学生参加。 SCI，EI， ISTP，ISSHP 等收录情况
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。
物理学院物理学博士培养方案
物理学院物理学博士培养方案物理学院旨在培养有扎实物理学基础，并在物理学及相关领域做出高水平基础研究或应用开发研究工作的研究型或应用型人才。
研究生课程设置直接关系到拓宽基础和解决问题两方面能力的培养，并直接影响撰写的学位论文质量。
因此课程设置和课程教学在研究生培养中占有重要的地位，具有举足轻重的作用。
一、培养目标培养热爱祖国、品德良好，遵纪守法，具有严谨科学态度和优良学风，德、智、体全面发展的，从事物理基础研究并适应人才培养需要，以及适应当前信息时代要求的高基础和应用型人才。
博士学位获得者应系统掌握本专业的基本理论、实验和研究方法，了解本学科国际、国内前沿研究的发展动态。
具有独立进行本专业相关前沿课题研究工作的能力，能熟练运用计算机和现代信息技术，能承担一定的教学任务。
学位论文要求具有创新性和比较重要的基础理论研究意义，或者具备一定的应用价值。
论文在深度和广度方面均需达到规定的要求。
二、学科介绍：物理学一级学科博士点，自设六个二级学科专业1、理论物理研究方向本专业的重点科研方向为：（1）凝聚态理论与统计物理（2）计算物理（3）原子核理论与统计物理（4）粒子理论和量子场论（粒子理论主要研究基本粒子和基本相互作用。
本专业的研究一般采用量子场论计算粒子实验和自然界的各类粒子物理过程。
其主要研究内容有：标准模型，超出标准模型新物理，暗物质理论，中微子物理，对撞机物理，早期宇宙等。
）（5）非线性物理和量子混沌（6）软凝聚态与生物物理凝聚态理论与统计物理：凝聚态理论是理论物理发展最迅速、最活跃的研究分支，主要研究量子多体系统的宏观与微观物理性质及其应用。
凝聚态理论的研究成果与新技术、新材料和新器件密切相关，在当今高科技发展和经济建设中起着重要作用。
该方向具体研究内容有：研究高温超导体、非常规超导体、强关联电子系统的物理特性及其微观机理，探索处理量子多体系统的新概念和新方法；用非平衡态统计理论研究纳米尺度下电子的输运特性，探索新奇量子效应，为设计新型功能性量子器件提供物理基础；探寻新型拓扑非平庸效应。
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Meson Cloud
Which is the correct picture ?
Re-examination of many previous studied processes is necessary !
P ~ uud + e (2/3[ud][ud]`d +1/3 [ud][us]`s ) + …
Life of Reason, Reason in Common Sense (1905)
"Scepticism is the chastity of the intellect, and it is shameful to it too soon or to the first comer."
Scepticism and Animal Faith (1923)
*(dds)
0
*+
(uds) (uus)
*(dss)
(u*s0s) - (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
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 ！
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？
强子谱和强子衰变的研究是必须的 ！
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
（1）奇特的 q+ “五夸克态”
Strange pentaquark q+ predicted by D.Diakonov et al.,
Z.Phys.A359 (1997)305
1 uuddd 2 uudss
3
3
2 uusdd 1 uusss
3
3
First evidence from LEPS
g nK+K-n
M = 1.540.01 MeV G < 25 MeV Gaussian significance 4.6s
q+
No L(1520) peak in events without a proton.
| p > ~ | uud > + e1 | [ud][ud]`d > + e2 | [ud][us]`s > + …
Su `S
ud
`S u
S
u
d
Pentaquark
有色集团
vs
Meson Cloud
替代
无色集团
Multiquark components in baryons
Pentaquark
vs
L*(1405)
谐振子势能谱 ( 2n + L + 3/2 ) hw
Nh > Np
• 模型预言的激发态数目远多于实验已观测到的数目
| p > ~ | uud > + e1 | n ( udd ) p+ (`du ) > + e2 | D++ ( uuu ) p- (`ud ) >
Meson cloud model including strangeness:
| p > ~ | uud > + e1 | n ( udd ) p+ (`du ) > + e2 | D++ ( uuu ) p- (`ud ) > + e’ | L (uds) K+ (`su ) > + …
Байду номын сангаас
High Statistics CLAS(d) result
Simulate Spring8
preliminary
angular distribution to determine
M(nK+)(GeV)
sensitivity !
Model-independent uppper limit 95% CL for Q+ is < 20nb.
F. Clo
Words of wisdom
Jorge Agustín Nicolás Ruiz de Santayana (1853-1952) AB, PhD Harvard (1886,1889). Prof. of Philosophy, Harvard (to 1912).
"Those who cannot remember the past are condemned to repeat it."
Fit uses *(1480) [PDG 1star] Tetiana Berger-Hryn’ova
‘The story of the pentaquark shows how poorly we understand QCD.’
- F. Wi
‘…the pentaquark story will probably have come to an end for physicists but will live on as a ca history for historian and philosophers of science
With assumptions about the spectator, we can set a model dependent upper limit to the cross section of < 4-5 nb.
e-Be electroproduction at
Preliminary
Babar
`d –`u ~ 0.12
>15% in the nucleon, ?% in N* and D*
（3）重子激发态夸克模型的两个突出困难
• 模型预言的最低的几个激发态的质量与实验严重不符
uud (L=1) ½ - ~ uud (n=1) ½ + ~ uds (L=1) ½ - ~
N*(1535) N*(1440)
（2）质子中的奇异夸克成分 Classical picture of the proton
Perturbative gluon-sea-quark fluctuation : `u(x) =`d(x) , `s(x) = s(x)
探测核子结构的一个主要的途径： 轻子-核子深度非弹散射
MAMI ~ 1 GeV CEBAF ~ 6 GeV
ELSA ~ 3 GeV HERA ~ 27 GeV
Flavor asymmetry of light quarks in the nucleon sea
Deep Inelastic Scattering (DIS) + Drell-Yan (DY)
process
`d –`u ~ 0.12
Meson cloud model: A.Thomas, J.Speth +…
m
t
物质间通过力场发生相互作用 传递力的粒子
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
（qq）介子：
L 2S+1 J
1S0
0-
K0(ds)
K+(us)
-(u d) K-(su)
0 ’
+(ud) I3
HERMES (e+dKS0p + X)
233 fb-1 e+ edata ZEUS (e-pe-KS0p + X)
M=15283 MeV ~5
*(1480)
M=15223 MeV ~5
Possible acceptance loss in low mass region: (PID requires p(p) >4.1 GeV/c; p(KS0)>3 GeV/c)
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
?
3）强子谱物理的两个最基本的问题：
• 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
线性势
格点QCD
强子衰变对夸克禁闭的作用？
夸克模型： QCD ：
D. de Florian et al., Phys. Rev. D71 (2005) 094018
The`ss component of the proton
neutrino DIS sizable charm production
,
The strange magnetic moment ms and
K0(sd)
0 =
uu - dd 2
Jpc
P=(-1)L+
K*0
K*+
-
0
+ I3
K*-
K*0
重子的 SU(3) 3q-夸克模型
1/2 +
s
n(udd)
p(uud)
-(dds)
0 (uds) + (uus)
0
I3
-(dss)
0(uss)
自旋-宇称
△- △0 △+ △++
(ddd) (udd) (uud) (uuu)
T. Nakano et al.,