第十九期“李政道讲座”第二日顺利进行

  • 李根地,冯学楷
  • 日期:2026-06-24
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      2026年6月23日上午8:30,第十九期“李政道讲座”在中国科学院大学雁栖湖校区教三楼308教室进行了第二日的授课。

      今日讲座邀请到中国科学院大学副校长郑阳恒教授,中国科学院高能物理研究所许榕生研究员,清华大学庄鹏飞教授,中国科学院大学杭州高等研究院耿朝强教授。

第五讲:中子-原子核散射中Migdal效应直接观测

      郑阳恒教授首先阐释了Migdal效应的物理图像:中性粒子(如中子)撞击原子核使其反冲,核反冲能量传递给核外电子,导致电子被“甩出”,形成离子和自由电子。该效应自1939年提出以来,仅在α衰变、β衰变中被间接观测,而直接观测被“甩出”的Migdal电子长期悬而未决。郑教授团队历时多年,自主研制了由微结构气体探测器和像素读出芯片组成的超灵敏探测系统,其核心优势在于能清晰分辨从同一顶点产生的离子和电子的“双踪”信号,从而高效排除随机本底。实验中,团队还采用脉冲形状鉴别技术区分中子和γ射线,并借助去卷积算法精确测量中子能谱;海量数据则通过AI图像识别技术自动筛选,将本底估算值控制在极低水平。正是这些技术突破,使团队首次直接观测并确认了Migdal电子的存在。

      这一成果不仅直接验证了量子力学在低动量转移区域的非绝热修正图像,更为突破轻质量暗物质探测的阈值限制提供了关键实验依据。此外,该探测器系统已在空间软X射线偏振观测中展现出优异性能,并有望应用于大型粒子探测谱仪的粒子鉴别系统;未来还计划推广至液态氙、液态氩等暗物质直接探测实验,研究不同壳层电子的贡献。报告尾声,郑教授与听众就探测器升级、信噪比提升等后续方向展开深入交流,现场学术氛围浓厚。

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第六讲:高能物理研究与信息网络技术

      许榕生研究员以“高能物理研究与信息网络技术”为题,为听众带来一场贯通历史与未来的精彩报告。

      许榕生研究员从高能物理实验的内在需求切入,指出北京正负电子对撞机等大科学装置产生的海量数据,对采集、传输、存储和分析提出了极高要求,客观上催生并持续推动了信息技术的进步。他将数据处理流程形象地比喻为“从麦田收割到磨成面粉”,强调必须依靠专业的软件团队进行过滤、分类和纠错,才能将有效数据交付物理学家分析。这一过程培养了大批兼具物理与计算机素养的复合型人才。

      随后,他深情回顾了中国互联网的起点——1991年,李政道先生为推动高能物理国际合作与数据传输,力促建立中美专线,许榕生研究员受命负责具体实施。历经三年攻坚,1994年成功开通64Kbps专线,这条“信息丝绸之路”不仅连通了国内外科研网络,更为中国互联网的普及埋下了关键基石。展望未来,许榕生研究员指出,AI、量子计算、光子计算等前沿技术的根源均在于物理学,跨学科深度融合将引发新一轮变革。他分享了多位学生在网络安全、AI等领域取得的成就,勉励青年学子夯实科学素养,积极应对新技术挑战。

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第七讲:一种新的物质形态——夸克胶子等离子体

      庄鹏飞教授首先指出,夸克和胶子是构成物质的最深层基本粒子,在高温、高密度等极端条件下,它们会解除禁闭,形成一种全新的物质形态——夸克-胶子等离子体(QGP)。这种物质的产生与相变过程,与对称性破缺密切相关,是理解强相互作用物质在极端条件下行为的关键。在理论层面,庄教授系统介绍了量子色动力学(QCD)——描述夸克与胶子相互作用的基本理论。他对比了QCD与QED的异同,指出胶子具有自相互作用的特性,导致夸克色禁闭和渐近自由现象:高温高密度区可用微扰方法计算,而低温低密度区则需依赖重正化群或格点QCD等非微扰数值模拟。

      关于实验探测,庄教授详细讲解了QGP的产生途径——将重离子加速至接近光速后对撞,在极短时间内形成高温高密环境。由于QGP是瞬态中间态,无法直接观测,科学家通过分析碰撞后产生的强子性质来间接推断其存在。探测信号包括粒子产生率异常、粒子关联角的特殊分布以及可能存在的“三夸克”奇特态等。

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第八讲:漫谈粒子宇宙物理之美——弘扬李政道科学精神

      耿朝强教授首先分享了自己的学术成长之路。他1982年毕业于中国科学技术大学,后赴美国弗吉尼亚理工学院深造并获得博士学位。他从少年时期对“科学春天”的感受到数学竞赛免试入学的经历,再到最终选择理论物理作为毕生事业,娓娓道来。他特别提及“中美联合培养物理类研究生”(CUSPEA项目)对其人生的深远影响,以此勉励青年学子珍惜时代机遇,勇攀科学高峰。

      在学术报告部分,耿教授以“粒子宇宙物理之美”为主线,系统梳理了从微观到宏观的科学图景。他介绍了构成物质世界的基本粒子与标准模型,阐述了强、弱、电磁三种相互作用如何统一于这一框架,并以希格斯玻色子的发现为例,说明标准模型的里程碑意义。在对称性问题上,他重点讲述了李政道先生关于宇称不守恒的重大发现,指出这一突破颠覆了人类对自然界对称性的传统认知。随后,他带领听众将视野投向宇宙尺度——可见物质仅占宇宙的约5%,暗物质与暗能量构成95%的未知领域,引力波的直接探测和黑洞首张照片的拍摄则为人类认识宇宙开启了全新窗口。

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      今日四场讲座,从郑阳恒教授对Migdal效应的首次直接观测,到许榕生教授追溯中国互联网的高能物理渊源,再到庄鹏飞教授揭示夸克-胶子等离子体的极端物质形态,以及耿朝强教授以李政道科学精神串联粒子与宇宙之美,可谓微观与宏观交织、历史与前沿共振,充分展现了物理学的深厚底蕴与无限活力。