2022年5月28日，技术物理系专业分流及本科生科研线上讲座成功举办。本次讲座邀请了华辉、裴俊琛、赵鹏巍、杨晓菲、杨再宏、孙小虎、张艳席、周辰八位老师分享北大技术物理系的学科前沿和本科生科研情况等内容.
讲座开始，华辉老师对技术物理系进行了总体介绍。北大的技术物理系，是全国核物理学科建设的多个“第一批”，贡献了15位两院院士、近半数两弹一星工程功臣，被朱光亚先生称为“核科学家的摇篮”。主要研究领域包括基础研究方面的理论核物理、实验核物理、高能物理和应用方面的应用核物理。技术物理系的广大老师，在教学科研工作中取得了很多成果。接下来华老师简述了开展研究依托的国际合作的项目与平台。例如，中美奇异核物理理论研究所依托北大的技术物理系、与日本Nishina School有合作交流项目、与LHC-CMS/LHCb团队合作研究等。最后，华老师表达了期望，希望有志于粒子物理和核物理方向研究的学生加入技术物理系大家庭，通过持续的努力和广泛的学术合作，开展深入研究，取得有特色的成果。
华辉老师做报告
裴俊琛老师接着做了题为“理论核物理：科学前沿与应用需求”的介绍，首先说明核物理以原子核结构、核天体物理、核子间相互作用等为研究对象。原子核的结构并不简单，其中核力是最关心的问题，短程的核力并不清楚，难以用格点QCD计算。在核天体物理方面，其与天体诞生有非常紧密联系，有助于探索宇宙早期演变，可以提供极端实验环境。接下来裴老师简单介绍了本课题组近年来的研究方向，包括不稳定核的结构、从核物理的角度理解中子星和宇宙元素的演化、发展高精度核力、交叉方向等，比如核版图中的不确定性、全微观裂变动力学中的耗散效应。裴老师还举了本科生科研成果的例子，如基于贝叶斯机器学习评价裂变产额、对GW170817中子星观察量的描述。最后，裴老师说道，本科生有冲劲、压力小，做科研灵活。本研要求学生最好能够有量子或编程基础，每周能参加组会，读文献与组内交流，学有余力。
裴俊琛老师做报告
随后，赵鹏巍老师对技物系的理论核物理与核天体物理团队进行了介绍，主要包括团队成员、研究背景、主要研究方向、适合本研的方向四部分。谈到研究背景时，赵老师由元素周期表元素丰度之问引出对传统原子核结构理论的介绍，传统理论包括原子核壳模型和原子核集体运动模型，前者描述单核子运动，后者给出集体振动和转动统一的唯像描述，而“如何统一描述原子核的单粒子和集体性质、基态和激发态性质以及各种新奇现象”就是核理论研究的重要课题。在主要研究方向上，赵老师重点介绍了团队现有研究生与博士后的研究方向，包括格点QCD与协变核力、原子核第一性原理计算、协变密度泛函理论、原子核的奇特转动模式、丰中子不稳定原子核性质等。随后，赵老师举了三个适合本科生科研的方向，一是针对元素起源、天体物理相关的核物理研究，比如通过计算衰变元素丰度变化估算宇宙年龄；二是针对中微子物理相关的基本对称性的检验；三是发展量子多体理论方法。最后，赵老师就往常学生对本研的常见疑问进行了回答，就“学习优先于本研”，“鼓励学生积极发表本研成果”，“促进本科生科研与研究生科研的融合与合作”等方面进行了讨论。
赵鹏巍老师做报告
杨晓菲老师的主题是“再谈‘从实验室中认识原子核’”，主要围绕三个问题展开。一是：你眼中的原子核是什么？二是：我们在做什么？三是：你们可以做什么？关于第二个问题，杨老师说明，现在主要是针对放射性核束（RIB）物理的重大科学问题：即由我国科学家们已经总结出来的核物理基础研究的三大问题：滴线区新物理、宇宙中重元素的生成、攀登超重岛。针对这些问题的研究手段有核反应、核衰变和基本性质测量。这也正是我们实验核物理方向的三个课题组：核衰变与结构，激光核谱和核性质，核反应与结构。举例介绍了核衰变与结构、激光核谱和核性质课题组近期的亮点物理工作（如滴线外18Mg核的四质子发射、52K半径对新幻数的挑战）后，杨老师侧重介绍了她所在的“激光核谱和核性质”课题组的工作，包括针对不稳定核的物理研究、在国内发展激光核谱设备（在亚原子离子探测实验室及放射性核束装置（外场）的实验终端建设）等。最后，举例介绍了课题组内现有的本研和本科毕设同学的工作。
杨晓菲老师做报告
再接着，杨再宏老师为同学们带来了主题是“利用直接核反应研究原子核的结构与关联”的介绍。老师首先围绕“原子核的结构是什么？”介绍了“核反应与核结构”课题组的研究目标，即利用直接核反应研究原子核（尤其是不稳定原子核）的结构与关联。此后老师结合几个具体例子对课题组的研究工作进行了介绍，如确定12Be的分子型集团结构，C同位素的线性链状分子态，稀薄丰中子核物质中的α集团，四中子关联与双中子集团凝聚态，基于直接核反应的核量子态精细操控等。最后，杨老师也介绍了团体正在开展的设备建设工作，包括带电粒子探测器的升级和发展多中子关联探测设备。
杨再宏老师做报告
随后介绍的孙小虎老师则聚焦于粒子物理，从粒子物理的发展历史讲到现代的研究成果。
以质量的起源为例：在标准模型中，这一问题的答案是希格斯粒子。然而，最新的W玻色子质量测量却说明这一答案并不唯一，更进一步的结论仍需要研究人员通过更高能量的对撞机和巨型且灵敏度探测器进行实验来获得。随后，孙老师介绍了本课题组的一个方向：希格斯场的自耦合，可以通过LHC上寻找双希格斯粒子的产生来研究，这是电弱对称破缺机制的核心，是LHC以及后期HL-LHC的重要物理课题之一。另一个方向是探测器的研制：HL-LHC升级后每次对撞产生近200个顶点，虽然节约了时间，增加了量度，提高了数据量，但也使区分变得更有挑战性。在探测器区分能力达到极限的情况下，研究人员将目光转向CMS实验上“超快时间探测器”的研制，以期解决这一问题。最后一个方向是未来对撞机：主要通过对撞高能量轻子，尤其是我国提出的环形正负电子对撞机CEPC，来精确测量希格斯粒的性质，发掘新物理的蛛丝马迹。最后，孙老师介绍了当前的主要研究方向，包括B物理研究、标准模型多玻色子过程、双希格斯粒子产生、未来对撞机研究、蒙特卡洛事例产生子研究、深度学习在高能物理中的应用等等。
孙小虎老师做报告
之后，张艳席老师以“品味觉物理”为主题介绍了味物理的研究背景和方法，概况了LHCb上味物理和量子色动力学（QCD）实验课题。张老师开始为同学们讲解了标准模型，介绍了三代夸克三代轻子，粒子物理和味物理的研究的科学问题。在研究过程中，通过对物理过程的精确测量来研究中间过程发生的未知物理过程，从而研究新的粒子和物理现象是味物理研究的常用方法。在宇宙正反物质不对称性现象上，老师介绍了Sakharov条件，一是存在重子数不守恒的相互作用，二是存在相互作用对物质和反物质有差异，即正反粒子和宇称联合变换（CP）对称性破坏，三是早期宇宙的非热平衡状态。CP破坏是味物理研究的重要内容之一。最后，张老师介绍了北大LHCb组的概况，包括研究组成员，味物理、QCD研究方向和成果，本研情况等等。
张艳席老师做报告
在讲座的尾声，高能物理实验组的周辰老师关于以下三个问题进行了介绍。一是希格斯玻色子性质的研究。周老师指出，如果测量结果与标准模型预言有偏差，将可以为我们提供新物理的线索，以及确定标准模型的希格斯机制是否正确及更复杂的希格斯机制是否存在。同时，周老师也分别详细讲解了希格斯玻色子与费米子的耦合、 希格斯玻色子与μ子的耦合和希格斯玻色子与charm夸克的耦合。关于第二个问题“使用希格斯玻色子寻找暗物质”，周老师告诉大家，希格斯玻色子与我们对宇宙学的理解有重要关系，并介绍了用Mono-Higgs，Higgs-invisible衰变等方法寻找暗物质。最后，老师以具体研究为例，阐述了量子机器学习在LHC物理分析中的应用前景。
周辰老师做报告
在本次讲座中，同学们积极提问，各位老师逐一解答了大家的困惑。以下为部分问题及解答。
现在我们还不知道，但是很多实验与理论都能被三代夸克解释，还不需要第四代夸克。
这种划分和实验相关。传播弱相互作用的是w粒子。而上夸克和下夸克耦合w粒子; 粲夸克和奇异夸克耦合w粒子；顶夸克和底夸克耦合w粒子,三类完全对称，因此分为三代。
事实上，在标准模型中，顶夸克和其他的五种夸克轻子与希格斯的作用是一致的，但粒子的质量不同，所以希格斯无法衰变到顶夸克，导致我们只能通过希格斯的产生模式来探测希格斯与顶夸克的相互作用，而对其他的μ子，底夸克可以通过衰变的方式来判断。但事实上，它们在标准模型里是一致的。
最后,教务办吴桃李老师总结发言，她感谢技物系老师们的精心准备与热情介绍，感谢他们为同学们带来了技物系的相关情况、科研进展的介绍，让同学们对该领域有了更全面深入的认识。
至此，本学期的五次专业分流与本科生科研系列讲座圆满收官，参与同学们表示，这些讲座和报告开阔了学术视野，激发了对科学研究的兴趣，多渠道了解专业学科方向，有助于尽早确定真正感兴趣且适合的方向。感谢每一位热情准备的老师和积极参加的同学。
文章来源：“北大屋里人才培养”公众号
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