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金磊

  • 教授
  • 教师拼音名称: Jin Lei
  • 电子邮箱:
  • 学历: 博士研究生毕业
  • 学位: 理学博士学位
  • 毕业院校: 塞维利亚大学
  • 学科:理论物理

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个人简介

个人简介

我来自辽宁省沈阳市,在东北大学开始了物理学的学习。之后在中国科学院大学继续深造,2016年在西班牙塞维利亚大学获得物理学博士学位。

博士后期间,我先后在美国俄亥俄大学和意大利国家核物理研究所(INFN)工作,主要研究核反应理论和量子三体理论模型。

我主要从事理论核物理研究。核物理是物理学所有学科中唯一能够同时涉猎四种基本相互作用(引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用)的领域。我的研究重心在于应用量子少体理论,深入探究原子核的反应机制和结构特性。研究工作大量依赖数值计算方法,包括求解薛定谔方程、蒙特卡洛模拟、以及机器学习在核数据分析中的应用。

研究方向:

  • 核反应理论与机制研究

  • 光学势误差分析

  • 弱束缚核参与的核反应理论研究

  • 单举破裂模型

  • 量子三体问题的数值求解

  • 高性能计算在核物理中的应用

教学是双向的成长过程。秉承"教学相长"的传统智慧,学生们的求知欲激励着我不断学习和进步。

工作之余,我养了四只猫,每只都性格迥异。平时喜欢游戏直播、徒步、烹饪和看电影。

"教学相长" —— 传统智慧
               "Happy Wife, Happy Life" —— 生活的平衡哲学

原子核物理学科介绍

原子核物理:微观世界的探索

原子核物理研究物质最基本的组成单元——原子核的性质和相互作用。原子核是由质子和中子通过强相互作用力结合而成的系统,虽然尺度极小(约10^-15米),却蕴含着巨大的能量。

核反应理论是原子核物理的重要分支,它研究原子核之间的相互作用过程,包括散射、聚变、裂变、核子转移等反应机制。现代核物理研究高度依赖数值计算,通过大规模并行计算模拟复杂的多体量子系统。机器学习正在改变我们分析核实验数据和优化理论模型的方式,而量子计算的发展为解决核多体问题提供了全新的可能性。

现代理论核物理研究已经从传统的解析推导转向以数值计算为主的研究范式。复杂的多体量子系统、非微扰的强相互作用、以及核反应的动力学过程都需要借助大规模数值计算才能准确描述。超级计算机的发展使我们能够进行从头计算(ab initio),直接从核子间相互作用出发计算原子核的性质。同时,机器学习技术正在革新我们处理海量核数据、优化理论模型参数、以及预测未知核素性质的方法。量子计算的兴起更是为解决核多体问题开辟了全新的道路。

核反应理论的重要意义

  • 天体物理与元素起源:核反应理论是理解宇宙演化的关键。恒星内部的核聚变反应链决定了恒星的演化轨迹,从主序星到红巨星,再到超新星爆发。通过研究这些核反应过程,我们能够理解从氢到铁的元素如何在恒星内部合成,以及比铁更重的元素如何在超新星爆发和中子星并合中产生。大爆炸核合成理论解释了宇宙早期轻元素的丰度,这些理论预言与天文观测的精确符合是现代宇宙学的重要支柱。

  • 基础物理研究:核反应为探索基本相互作用提供了独特的实验室。通过精确测量核反应截面、角分布等观测量,我们可以检验和发展量子色动力学(QCD)在低能区的有效理论。稀有核反应过程的研究有助于寻找超出标准模型的新物理,如通过双β衰变研究中微子的性质。核物质在极端条件下的性质研究,如夸克胶子等离子体,帮助我们理解早期宇宙和中子星内部的物质状态。

  • 量子多体理论发展:原子核作为有限量子多体系统,是发展和检验多体理论方法的理想场所。从平均场理论到超越平均场方法,从壳模型到集团模型,这些理论框架不仅用于核物理,也广泛应用于凝聚态物理、原子分子物理等领域。量子纠缠、量子相变等基本量子现象在核系统中的表现,深化了我们对量子力学基本原理的理解。

研究生招生

本人每年招收硕士和博士研究生,欢迎对理论核物理和计算物理感兴趣的同学加入研究团队。

研究方向

  • 量子少体理论在核反应中的应用

  • 弱束缚核反应机制研究

  • 核反应中的破裂过程理论

  • 原子核结构与反应的微观理论

  • 机器学习在核数据分析中的应用

  • 核多体问题的数值计算方法

  • 量子计算算法在核物理中的探索

  • 高性能并行计算方法开发

培养方式

  • 一对一指导,根据学生兴趣确定具体研究方向

  • 系统培养数值计算和编程能力(C++、Python、Fortran等)

  • 训练使用高性能计算集群和并行计算技术

  • 学习机器学习和深度学习在物理研究中的应用

  • 了解量子计算基础及其在核物理中的潜在应用

  • 参与国内外学术交流和合作研究

  • 注重理论基础与计算实践相结合

  • 提供充足的科研经费和计算资源支持

招生要求

  • 物理学或相关专业背景

  • 对核物理理论有浓厚兴趣

  • 具备良好的计算机基础和素养(熟悉至少一种编程语言)

  • 扎实的数学基础,特别是数值计算相关知识

  • 有志于从事计算物理和理论研究工作

联系方式

同济大学物理科学与工程学院

jinl@tongji.edu.cn

欢迎对核物理理论和计算物理研究感兴趣的同学联系!

教育经历

[1] 2013.10 -- 2016.7
塞维利亚大学       原子核物理学       博士研究生毕业       理学博士学位

[2] 2010.9 -- 2013.7
中国科学院大学       粒子物理与原子核物理       硕士研究生毕业       理学硕士学位

[3] 2006.9 -- 2010.7
东北大学       机械工程及自动化       大学本科毕业       工学学士学位

工作经历

[1] 2020.11 -- 2022.1
同济大学高研院

[2] 2019.11 -- 2020.10
意大利核物理研究所      博士后

[3] 2016.8 -- 2019.8
俄亥俄大学      物理与天文系

研究方向

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