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中國科學技術大學高能核物理課題組與美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）、布魯克海文國家實驗室等單位合作，在RHIC-STAR 質心能量3 GeV和7.2 GeV的重離子打靶實驗中實現了超氚核（H3L）與超氫-4核（H4L）壽命目前最精確的測量，并首次測量了3 GeV能量下這兩種超核的產額。

當原子核的核子數（質子或中子）為2，8，20，28，50，82，126的時候，原子核性質會表現出格外的穩定性，這些數字被稱之為原子核的“幻數”。Mayer 和 Jensen等人利用包含了自旋軌道耦合的殼模型對幻數進行了成功的解釋，他們開創性的工作被授予1963年諾貝爾物理學獎。隨著對遠離穩定線原子核性質的研究，人們發現在某些區域原子核殼結構發生了顯著變化，與傳統殼模型的描述很不一致。為此人們給出了很多理論解釋，其中張量力作為新殼演化的重要原因，近些年成功地解釋了核素圖中多個質量區域新的殼演化規律，受到人們的廣泛關注。  雙幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于實驗數據缺乏，人們對該區域殼結構是否會發生變化一直存在著爭論。因此，實驗上進一步研究該區域的殼演化特征，探討殼演化內在機制是一個非常重要而有趣的課題，對理解核天體物理中的快中子俘獲過程也有重要意義。圖1. 奇質量Ag同位素第一個1/2-態和9/2+態 圖2. (a) 理論計算的質子有效單粒子能能級差的系統性演化 曲線。(b) 中子在h11/2軌道的占據 近期，核物理與核技術國家重點實驗室的李智煥、華輝課題組和合作者在日本理化學研究所開展了對123Pd和125Pd核的β衰變實驗研究，首次在衰變子核123Ag和125Ag 的低激發能區發現了具有β放射性的同核異能態。利用新發現的同核異能態，討論了奇質量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2兩個軌道形成的Z=40次閉殼能隙在N=82附近的演化（見圖1）。研究表明在N=82處，Z=40次閉殼能隙可能存在明顯的減小。為了進一步了解殼演化的微觀機制，使用包含了張量力的殼模型計算了這個質量區單粒子軌道的演化，結果顯示相比于N=50處，Z=40次閉殼能隙在N =82處存在明顯的減小，張量力對 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 軌道以及 Z=40 次閉殼能隙在接近 N=82 時的演化起到非常重要的作用（見圖2）。研究工作發表在近期《物理評論快報》[Phys. Rev. Lett. 122, 212502 (2019)]上。 研究論文第一作者是北京大學博士生陳志強，李智煥和華輝為該論文的共同通訊作者。研究工作得到了科技部項目和基金委項目的資助。

研究小組首先利用激光分子束外延技術生長了具有原子級別平整度的反鐵磁Cr2O3薄膜，是電荷的絕緣體。采用非局域自旋輸運的技術，用熱方法在鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流、產生自旋壓，在另外一個鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運（圖A）。實驗數據顯示在低溫下自旋輸信號出現飽和現象，對應著自旋導的飽和，也就是零自旋阻效應；即自旋超流基態的最重要基本性質之一（圖B）。在此基礎上，該研究小組又系統研究了不同自旋輸運距離下自旋超流的輸運現象，證明了自旋在該自旋超流基態可以進行長距離的輸運，并且其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致（圖C）。該工作是是自旋超導態領域研究的一項重大突破，勢必推動自旋超導態的快速發展，為研究基于自旋玻色子的玻色愛因斯坦凝聚的基礎物理研究提供了實驗平臺，并為新型量子自旋器件，如自旋流約瑟夫森結等，奠定了實驗基礎。圖：自旋超流基態的重要實驗證據。（A）非局域自旋輸運測量示意圖。用熱方法在左邊鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流，在右邊鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運。（B）自低溫下自旋輸信號出現飽和現象，反映出自旋超流基態的零自旋阻效應。（C）自旋信號隨其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致。

石墨烯因 其 優異 的性質而 被 譽為 “ 材料之王 ” ， 在諸多 領域有著廣闊的應用前景， 但 距離 真正實現產業化 還存在諸多 問題和挑戰 。制備決定 未來， 高品質 石墨烯薄膜的 可控 制備 一直是學術界和業界關注的 重點 。 化學 氣相沉積法（ CVD ） 以 其優良 的 可控性和可放大性被 公認 為最具前景的石墨烯 薄膜 制備方法， 經過 近十年的發展， 雖然 在單晶尺寸上 取得 了諸多突破性進展， 但 CVD 石墨烯的性能 和 理想 水平 仍然有不 小 的差距 ， 這一問題已經困擾石墨烯領域很久 。 該研究首次 揭示了 CVD石墨烯 的本征污染問題，提出氣相反應調控的方法，分別使用泡沫銅輔助催化和含銅碳源實現了超潔凈石墨烯的制備（ Nat ure   Commun .  2019 ,  10 , 1912 ； J. Am. Chem. Soc.   2019 ,  141 , 7670 ）。 對于已存在 本征污染的石墨烯薄膜，他們 巧妙地 使用 二氧化碳 對其進行刻蝕 ，而不引入額外缺陷，從而成功 制備出大面積的超潔凈石墨烯薄膜，該 方法與普通CVD工藝完全兼容 （ Angew . Chem.  2019 ,10.1002/ange.201905672 ）。 同時 ，他們探究 了本征污染物與石墨烯之間的相互作用，發展了基于活性炭的界面力調控方法，成功實現了石墨烯的表面清潔（ Adv.  Mater.  2019 , e1902978 ） 。

雙幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于實驗數據缺乏，人們對該區域殼結構是否會發生變化一直存在著爭論。因此，實驗上進一步研究該區域的殼演化特征，探討殼演化內在機制是一個非常重要而有趣的課題，對理解核天體物理中的快中子俘獲過程也有重要意義。圖1. 奇質量Ag同位素第一個1/2-態和9/2+態 圖2. (a) 理論計算的質子有效單粒子能能級差的系統性演化 曲線。(b) 中子在h11/2軌道的占據 近期，核物理與核技術國家重點實驗室的李智煥、華輝課題組和合作者在日本理化學研究所開展了對123Pd和125Pd核的β衰變實驗研究，首次在衰變子核123Ag和125Ag 的低激發能區發現了具有β放射性的同核異能態。利用新發現的同核異能態，討論了奇質量Ag同位素中由πg9/2 和 πp1/2兩個軌道形成的Z=40次閉殼能隙在N=82附近的演化（見圖1）。研究表明在N=82處，Z=40次閉殼能隙可能存在明顯的減小。為了進一步了解殼演化的微觀機制，使用包含了張量力的殼模型計算了這個質量區單粒子軌道的演化，結果顯示相比于N=50處，Z=40次閉殼能隙在N =82處存在明顯的減小，張量力對 Ag 同位素中πg9/2 和 πp1/2 軌道以及 Z=40 次閉殼能隙在接近 N=82 時的演化起到非常重要的作用（見圖2）。

 隨著激光技術的不斷發展，超快超強激光可以在飛秒的時間尺度（1飛秒=10-15 秒）內作用于電子使電子產生約0.1納米（1納米=10-9米）量級的空間位移。利用超短超強激光脈沖，人們將可以實現分子尺度下的電子位置的超快及超高精度的位置控制。然而現有的探測技術，卻無法實現對電子如此微小位移的精確測量。隧道掃描顯微鏡（STM）利用的電子量子隧穿信號能以0.1納米的橫向和0.01納米的縱向分辨率對靜止的原子進行成像，卻無法對運動中的電子進行成像。光電子顯微鏡（PEEM）成像系統雖然可以測量運動電子的位置，但是其最好的分辨率僅能達到約3納米，無法在0.1納米的尺度進行位移測量。日前，該團隊利用強場電離中的時間雙縫干涉圖樣，提出對電子在激光脈沖下的微小位移進行了測量的新方案，該方案的分辨率可達0.01納米。為了測量電子在超短脈沖作用下的位移，他們把導致電子位移的超短脈沖置于兩束較長反向旋轉的圓偏振光之間。兩束反旋向的圓偏振光先后分別電離電子，構成時間上的電子波包雙縫干涉，這在電子動量譜中產生渦旋結構。在沒有中間的超短脈沖時，該渦旋結構角向是均勻分布的。當中間加入了一束任意的被測超短脈沖，它將作用于前一圓偏光電離的電子使之產生微小位移，這個微小位移使得電子波包獲得一個額外相位，從而導致先后兩個電子波包的干涉結構在角方向產生了非均勻性。他們提出通過測量這個非均勻的角向分布，可以準確地提取出電子在超短脈沖作用下產生的亞納米量級的微小位移。他們的方案對激光的焦斑效應以及兩束圓偏振光的相位抖動具有很好的抗干擾能力。左圖：新方案示意圖；右圖：測量方案給出的理論預測結果。 理論提出并在實驗上實現了對橢圓偏振強激光橢偏率的原位測量新方案。他們利用兩束其它參數相同而旋向相反的橢偏光來電離惰性氣體氙（Xe）原子，強場電離得到的電子閾上電離譜和單電離離子總產率譜敏感地依賴于兩束光脈沖之間的延時。這些能譜和產率隨延時的周期性調制，能夠準確反映一個光學周期之中橢圓偏振光的電場強度的最小和最大值間的比值，因此可以用來準確提取每一束橢偏光的橢偏率。研究表明，這一橢偏率測量方案在很大的激光參數范圍內普遍適用，這一工作在準確表征超快強激光場的性質方面邁出了重要一步，將對強場物理研究中精細操控原子分子內的超快過程起到重要推動作用。

該技術是利用西安交通大學開發的新型吸附環保材料——鈦基吸附劑，進行工業污水深度處理的新技術。目前已擁有多項發明專利，屬國內外首創的工業污水深度處理核心技術。現已相繼完成小試、中試放大和應用工程示范。鈦基吸附劑是主要用于污水深度處理的新型吸附環保材料，可廣泛用于印染、焦化、化工、養殖、發酵等難處理廢水的脫色、脫COD、脫磷及除重金屬工藝，也可用于河湖水快速提標。 該技術特別適用于污水處理廠提標改造以及焦化、印染等企業廢水達標排放與中水回用的要求。可以高效低成本的將已經經過前期處理后的工業污水的COD由100~200mg/L降至50mg/L以下，或進一步降低至30mg/L；色度由100倍降至10倍以下，TP降至0.5mg/L以下，經過深度處理后的出水水質達到國家一級A乃至更高排放標準 。噸水設備投資及處理成本比現有常用處理技術低20%~40%。

不穩定原子核占有核素版圖的絕大部分區域，近20多年來在實驗室中逐步產生出來，表現出一系列新奇的結構和動力學性質，也帶來新的應用前景。其中，豐中子原子核的特別奇異的線性鏈狀分子結構已有多年理論預言，但實驗發現十分困難，需用多種證據相互印證。此前多個實驗組在14C中觀察到鏈狀分子態的個別證據（如北大組的前期工作[Phys. Rev. C 95, 021303R(2017) ]）。 此次北大組在更加豐中子的16C中，通過反應Q值、能級、自旋、特征衰變綱圖等多個觀測量，完整確認了π2σ2構型的正宇稱線性鏈狀分子轉動帶的四個成員，成為這種結構研究的一項重要跨越。 此項研究的實驗探測在我國的大科學裝置蘭州重離子加速器(HIRFL)上的RIBLL1放射性束流線上完成。實驗采用每核子23.5 MeV的16C次級束流，通過非彈散射將16C激發到集團破裂閾值之上的高激發態。采用精密的零度粒子望遠鏡和多套大角度的探測器組合，精確測量末態全部三個粒子。通過全粒子能動量守恒關系逐事件推知入射粒子能量，避開了放射性次級束流能量擴散的缺陷，首次在彈核碎裂型次級束實驗中得到分辨率很高的Q值譜，從而清晰的識別出16C的選擇性衰變路徑。分析過程并采用特殊方法區分了相鄰硅微條信號的真假來源，大大提高了最終獲得的多重關聯真實事件數，從而在足夠的統計下通過模型獨立的角關聯分析獲得了分子轉動帶頭號成員的自旋。實驗最終確認了價中子處于π2σ2構型的正宇稱線性鏈狀分子轉動帶的四個成員：16.5 MeV(0+)、17.3 MeV(2+)、19.4 MeV(4+) 和21.6 MeV(6+)。圖1概略顯示了觀察到的分子帶成員及其衰變特性。實驗還觀察到一個可能的純σ4構型的分子態（27.2 MeV），為后續實驗提供了指引。

當顆粒物尺寸進入納米尺度量級時，其極低的極化率使得實現高靈敏度的快速便捷檢測變得困難重重。基于光學方法的傳感技術具有非物理接觸、非破壞、抗電磁干擾、易于操作且靈敏度高等特點，成為高靈敏傳感研究的熱門方向之一。傳統光纖傳感器已經在高靈敏檢測領域得到了廣泛應用。近年來的研究表明：當光纖直徑減小至光波長量級時，光纖外部存在顯著的倏逝場，其尺度大約在百納米量級，對周圍環境的微弱變化極為敏感。研究團隊利用顆粒物在納米光纖倏逝場中的散射效應，實現了超細顆粒物的傳感與尺寸分布測量。 該項工作中，課題組首先計算了散射效率與散射體尺寸和光纖直徑的關系，預測了納米光纖傳感器的最優尺寸和探測極限；隨后根據理論預測，進行了高靈敏度的納米光纖陣列的設計和制備，利用串聯的納米光纖大大提高了傳感器的傳感面積和檢測效率；通過優化光纖模式，研究人員實現了單個標準聚苯乙烯納米顆粒的傳感和測量，粒徑分辨率達10納米。 進一步，考慮到空氣中百納米尺寸級別的細顆粒物的穿透性更強，對于人體具有更大的危害（如圖1），而公開的細顆粒物質量濃度數據（PM2.5）無法對此進行有效評價，實時快速測量細顆粒物的粒徑分布信息對于空氣質量的評價更具有指導作用。課題組利用光纖傳感器對2015年和2016年北京冬季大氣細顆粒物進行了持續監測，直接獲得了百納米尺度細顆粒物的粒徑分布信息，計算得到的細顆粒物濃度數據與官方公布數據趨勢符合良好（如圖2），充分展示了此成果的應用價值。圖2. 基于納米光纖的大氣質量監測。a,空氣顆粒物粒徑分布及其實時演化；b,空氣顆粒物質量濃度(PM1.0)及官方數據(PM2.5)。空氣樣品實時采集于北京大學物理學院院內。

LaAgSb2，這是一種二維層狀結構材料，分別在207 K和184 K發生兩個電荷密度波相變。這兩個相變對應的電荷密度波的調制波矢非常小（或者說實空間的調制周期非常大），尤其是高溫對應的相變其超格子調制周期幾乎接近原晶格周期的40倍。利用紅外光譜，他們發現低頻光電導譜存在顯著的壓制，揭示電荷密度波相變導致單粒子激發譜上有能隙打開，絕大部分自由載流子由于費米面上打開能隙而丟失。尤其有意義的是，利用超快泵浦探測他們發現低溫存在兩個集體激發模式，其能量尺度非常小，在低溫極限下分別只有0.12 THz（～0.5 meV）和0.34 THz（～1.4 meV）。通過改變探測光波長等多種實驗條件，他們確認這兩個集體模式分別對應于兩個電荷密度波相變的振幅子集體激發模式。這是首次在電荷密度波材料中觀察到能量尺度如此之小的振幅子激發