極端條件下的原子核結(jié)構(gòu)研究是當(dāng)前核物理領(lǐng)域中重要前沿之一。高速轉(zhuǎn)動(dòng)核可能出現(xiàn)的奇特現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)和理論關(guān)注的熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)上已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)核的能級(jí)交叉、回彎、Signature splitting等新奇現(xiàn)象。解釋這些現(xiàn)象背后的物理機(jī)制，并預(yù)言高速旋轉(zhuǎn)核可能出現(xiàn)的新現(xiàn)象，成為了理論研究中至關(guān)重要的問題。

圖1 轉(zhuǎn)動(dòng)原子核Signature雙重態(tài)能級(jí)劈裂及其組分隨類磁場(chǎng)B_x的變化。

左圖顯示的Signature雙重態(tài)1f_7/2(±)和1g_9/2(±)能級(jí)劈裂隨B_x的變化，

右圖顯示每個(gè)組分對(duì)Signature雙重態(tài)1f_7/2(±)能級(jí)劈裂的貢獻(xiàn)。

       安徽大學(xué)物理與光電工程學(xué)院原子核和粒子物理團(tuán)隊(duì)郭建友教授創(chuàng)新性地將重整化群方法與推轉(zhuǎn)的協(xié)變密度泛函理論相結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了包含時(shí)空矢量場(chǎng)、標(biāo)量場(chǎng)及轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的Dirac哈密頓算符的解析對(duì)角化，獲得了自旋軌道耦合、動(dòng)力學(xué)耦合和Darwin項(xiàng)等，這些算符已經(jīng)在原子核的自旋軌道耦合、贗自旋對(duì)稱性、能級(jí)反轉(zhuǎn)和幻數(shù)移動(dòng)等現(xiàn)象的研究中發(fā)揮重要作用。特別是新獲得了與轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)相關(guān)的相對(duì)論轉(zhuǎn)動(dòng)算符、類Zeeman算符和自旋轉(zhuǎn)動(dòng)耦合算符，再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)的Signature splitting現(xiàn)象，解釋了Signature splitting的物理機(jī)制（如圖1所示）。預(yù)言了高速轉(zhuǎn)動(dòng)核可能出現(xiàn)的類Zeeman效應(yīng)和自旋轉(zhuǎn)動(dòng)耦合效應(yīng)，為實(shí)驗(yàn)探測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)核的新奇現(xiàn)象提供了理論依據(jù)（如圖2所示）。相關(guān)成果以“Prediction of novel effects in rotational nuclei at high speed”（DOI:10.1016/j.physletb.2024.138532）為題發(fā)表在核物理領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《Physics Letters B》上。 

圖2 類Zeeman效應(yīng)算符和自旋轉(zhuǎn)動(dòng)耦合算符對(duì)Signature雙重態(tài)1f_7/2(±)和1g_9/2(±)能級(jí)的貢獻(xiàn)及其隨類磁場(chǎng)B_x的演化。

       此外，郭建友教授與中國(guó)科學(xué)院蘭州近代物理研究所張玉虎研究員等合作，通過精確分析新核素23Si、26P、27S、28S和31Ar的結(jié)構(gòu)，為26P等可能是暈核的實(shí)驗(yàn)預(yù)言提供了有力的理論支持。相關(guān)研究成果分別發(fā)表在物理學(xué)頂級(jí)期刊《Physical Review Letters》（DOI:10.1103/PhysRevC.110.014323）、《Physical Review C》（DOI:10.1103/PhysRevLett.133.222501）上。

       2024年，原子核和粒子物理團(tuán)隊(duì)取得了多項(xiàng)顯著成就。團(tuán)隊(duì)成員牛中明教授成功入選國(guó)家級(jí)青年人才計(jì)劃。團(tuán)隊(duì)新增了包括國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目在內(nèi)的多個(gè)科研項(xiàng)目，在研的國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)成功舉辦了首屆“安徽省核物理研討會(huì)”，吸引了眾多業(yè)內(nèi)專家參與，有力推動(dòng)了省內(nèi)核物理學(xué)科的發(fā)展和學(xué)術(shù)交流。團(tuán)隊(duì)還與日本東京大學(xué)共同舉辦了“原子核結(jié)構(gòu)中的機(jī)器學(xué)習(xí)及密度泛函理論”國(guó)際研討會(huì)，吸引了國(guó)內(nèi)外十多家單位的五十多位專家參會(huì)。團(tuán)隊(duì)成員在第十九屆全國(guó)核結(jié)構(gòu)大會(huì)和第十屆國(guó)際核實(shí)驗(yàn)與理論信息統(tǒng)計(jì)研討會(huì)（ISNET-10）等重要會(huì)議上做了十多次邀請(qǐng)報(bào)告，進(jìn)一步提升了安徽大學(xué)在核物理研究領(lǐng)域的影響力。

新聞鏈接：https://www.ahu.edu.cn/2025/0106/c15059a355843/page.htm

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