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实验高能物理方向


该方向在职教师包括:安刘攀班勇高原宁季伟李强李新然冒亚军孙小虎王大勇王思广杨振伟张艳席周辰薛志华

欧洲核子研究中心大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)北大课题组

LHCb实验是欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上四大主要实验之一,合作组由来自27个国家108家大学和研究机构的1800余名科研人员组成。

LHCb实验致力于精确测量由重夸克和轻夸克构成的强子的性质,探索正反物质之间的细微差异、基本对称性破缺和复杂的强子谱学结构。北京大学LHCb实验团队自2019年成为合作组正式成员至今,与合作者在电荷共轭-宇称联合变换(CP)对称性破坏机制、强子谱学、重味强子产生机制及新物理寻找等前沿方向上取得多项突破性成果,并承担着LHCb下一代探测器新型电磁量能器的核心研发任务。

负责人:高原宁教授

核心成员:高原宁、杨振伟、张艳席、安刘攀、Yury GUZ

代表论文

1、 Observation of charge–parity symmetry breaking in baryon decays, Nature 643 (2025) 1223-1228.

2、 Observation of Orbitally Excited Bc+ States, Phys. Rev. Lett. 135 (2025) 231902.

3、 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 1087 (2026) 171432.

4、 Absolute scintillator light yield correction for SiPIN readout via Transfer Matrix Method and Geant4 optical simulation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 1090 (2026) 171667.

北京大学LHCb课题组团队部分教师(左起:杨振伟、安刘攀、高原宁、张艳席)

CMS题组

CMS(Compact Muon Solenoid)是欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上四大核心探测器之一,也是我国政府首次耗资逾千万元大力度资助中国科研机构参与的重大国际合作项目,致力于探索微观世界的终极规律。它是人类探索微观世界的“超级显微镜”,专门用于捕捉质子对撞瞬间产生的粒子踪迹,尤其是难以捕捉的μ子(一种类似电子但更重的轻子)。1998年国家自然科学基金委员会与欧洲核子研究中心签署LHC实验合作协议,中国多家高校和研究机构陆续加入四个实验合作组,在探测器研制建造与升级、探测器运行维护与物理分析研究等方面作出了一系列重要贡献。


北京大学物理学院技术物理系CMS实验团队是中国参与CMS国际合作组的核心团队之一,1996年成为合作组正式成员至今,在缪子阻抗板探测器、微结构气体探测器、缪子超快时间探测器研发、希格斯粒子探寻与测量及多玻色子物理、味物理、新物理探索等方面取得多项重要成果。中国合作组于2012年与ATLAS合作组发现希格斯玻色子,并持续推动全面表征其特性。

课题组聚焦粒子物理实验、高能量前沿,致力于通过CMS探测器捕捉质子对撞产生的海量数据,探索物质基本结构、宇宙起源等重大科学问题。核心研究方向包括:01: 大型强子对撞机上CMS实验物理研究;02: PKMu实验的模拟及设计研究;03: 高能量前沿的量子纠缠研究。

北京大学CMS实验团队教师(左起:孙小虎、周辰、冒亚军、王大勇、班勇、李强、王思广)

BESIII课题组

在北京天安门以西约12KM的地下,北京正负电子对撞机正在高效运行,进行着物理学最微观也最前沿的基础研究。从1988年至今30年来,其上运行的北京谱仪实验获得了一系列国际瞩目的学术成果。为增强物理研究能力,提升实验的国际竞争力,北京谱仪实验经历了多次大规模升级改造,并于2009 年开始物理取数。升级后的对撞机命名为BEPCII,探测器则命名为BESIII。自建成以来,BESIII实验已经于陶轻子-粲夸克能区积累了世界最高统计量的数据样本,并在轻强子谱学、粲偶素与类粲偶素、粲强子性质、量子色动力学检验、超出标准模型的新物理寻找等研究领域取得了诸多重要成果。


北京大学BESIII课题组在实验设计建造、运行维护中发挥了重要作用,在轻强子谱、奇特强子态、粲强子与粲偶素物理以及超出标准模型的新物理等研究领域持续产出重要研究成果,并担任了合作组多个重要管理职位,如冒亚军老师曾担任合作组共同发言人,王大勇老师曾担任合作组物理分析协调人等。BESIII实验仍将继续运行5~10年,基于其数据的物理研究将维持15年以上,可以期待更多新的发现和成果。

BESIII实验独特的正负电子对撞环境,以及大立体角覆盖的高性能探测器,使其具有本底低、高亮度、数据近阈生成、对反常信号敏感等优势。北京大学BESIII课题组在轻强子谱、奇特强子态、粲强子与粲偶素物理以及新物理寻找等研究领域持续产出重要研究成果。核心研究方向包括:01: 粲物理(粲介子与粲重子衰变测量);02: 强子物理(研究介子结构与寻找奇特强子态);03: 新物理(在稀有/禁戒衰变中寻找新物理信号); 新技术/方法(人工智能驱动的粒子物理实验研究)


北京大学BESIII课题组师生团队(左一:王大勇;左二:冒亚军)


暗物质探测题组

实验室聚焦以暗物质为代表的未知新粒子与新物理探测,致力于利用量子精密测量技术检验标准模型,及探索标准模型之外的基本规律。研究方向涵盖多种前沿实验平台,包括超导微波腔、超导量子低温器件(如量子比特、动态电感等);自旋量子传感(如原子磁力计以及磁悬浮精密测量等)。依托这些技术,实验室开展暗物质探测、超出标准模型的新相互作用搜索,以及引力波、中微子等前沿基础物理研究。


 

北京大学暗物质探测课题组教师(左:季伟;右:李新然)