2006-2007年度中国物理学会五项物理奖

获奖项目及获奖者名单

2006-2007年度胡刚复、饶毓泰、叶企孙、吴有训、王淦昌物理奖获奖项目介绍

1 胡刚复奖

项目名称：热声制冷关键技术研究

主要完成人：罗二仓（中国科学院理化技术研究所）

热声制冷技术基于热声效应而工作，具有高度的可靠性和突出的环保特性。在发展这一国际竞争激烈的前沿技术中，罗二仓研究员及其所领导的研究团队立足于国内，通过多年的深入研究，取得了若干重要的研究成果，使我国在热声技术研究领域处于国际前列。

主要的创新成果包括：（1）提出并实验实现了压比可达到1.3以上的高压比“聚能型热声发动机”，突破了很长时间以来国际上一直滞留于热声发动机低压比而不能有效开拓热声技术利用的困境。此外，该项技术还可使热声发动机的效率提高20%-50%。（2）提出了热声发动机驱动热声制冷机的高效耦合机构-“声学压力波放大器”，可使热声制冷整机效率提高2-3倍。（3）集成以上创新发明，在2004至2006年期间研究的完全无运动部件热声驱动单级、双级脉冲管制冷机分别在国际上首次突破液氮和液氢温度。此外，在国际上率先开展了工作于普冷温区的双行波热声制冷机研究，所取得的实验结果突破了以往驻波热声制冷系统效率低、制冷量小的瓶颈，为取代以氟氯烃为工质的传统制冷机带来了希望。

以上研究工作推动了热声技术的迅速发展，并在国内外产生了重要影响。

项目名称：信息功能纳米材料的制备与物性测量技术

主要完成人：顾长志（中国科学院物理研究所）

高可靠性信息纳米功能材料的制备与物性测量技术是目前纳米科技领域的重要研究课题，特别是关于纳米材料的原位物性测量，以及纳米尺度低维人工结构、物性与器件的研究，是目前国际上的热点之一。顾长志研究员通过测量技术的创新，实现了多种碳基一维纳米材料的原位物性的测量，对于理解一维纳米材料的本征物理性质，实现在纳电子器件与电路领域的应用具有重要意义。特别是对于单根多壁碳纳米管的电学性质研究，实现了每层管壁与测量电极的完美接触，观察到了多壁碳纳米管的多通道弹道输运现象，为实现其在集成电路上的应用创造了条件。这一研究成果得到国内外的广泛关注和好评，并作为封面文章发表在美国《物理学评论快报》上。

此外，在高可靠性信息功能材料制备技术方面，顾长志研究员采用多种新颖的实验方法，制备出包括纳米金刚石薄膜、碳纳米锥等碳基纳米结构材料，特别是结合微纳米尺度的加工技术，实现了多种高可靠性信息功能材料在纳米尺度的人工结构与相关器件，并观察到一些低维人工结构的奇异物性，为实现它们在未来纳电子学领域的广泛应用奠定了基础，是一项具有重要科学意义和实用价值的探索性研究工作。

多年来，顾长志研究员在纳米材料制备与物性测量技术方面进行了系统的高水平研究工作，取得了许多国际领先的学术成果，为国内外同行所公认，在国内外重要刊物上发表论文数十篇，他人引用200余次，获发明专利10余项，并多次被邀请在国际会议上做特邀报告。

2 饶毓泰奖

项目名称：相对论强激光驱动粒子加速和新型辐射源

主要完成人：盛政明（中国科学院物理研究所）

    强场物理是近年来随着激光技术迅速发展而产生的新学科，而相对论强激光驱动带电粒子加速和新型辐射源产生是强场物理的重要研究内容。其中超热电子和高能离子的产生在快点火激光核聚变、新型粒子加速器、以及医学诊断和治疗上具有重要应用前景。相对论强激光与物质作用也可以产生频率从太赫兹到射线，脉宽从皮秒到阿秒的超高强度辐射，它们可以在基础研究和众多应用方面发挥重要作用。在过去10多年里，盛政明与合作者通过理论研究和数值模拟，同时结合实验研究，对上述方向开展了深入系统研究。代表性研究成果有：提出了激光与稀薄等离子体作用中产生高能电子的逆自由电子加速机制、随机加速机制、互调制尾波场加速器方案，全部得到实验证实；提出了激光与固体靶作用中高能粒子发射方向的理论，被实验证实；结合实验观察发现了激光与固体靶作用中表面电子加速现象，并提出了其中的逆自由电子激光加速机制；提出了在泡沫靶中高能离子的“体加速”机制；提出了用激发大振幅电子等离子体波中产生高功率太赫兹辐射的理论，得到初步实验证实；在激光与中等密度等离子体作用中高能电子的发射、强激光与固体靶作用产生高能离子的优化条件、强激光与锥丝靶相互作用中高能质子的发射、等离子体光栅压缩高能量激光、等离子体波产生激光脉冲压缩和阿秒脉冲产生等方面也作出了创新成果。相关研究论文最近三年里平均每年新增引用超过150次，应邀在重要国际学术会议上做特邀报告10多次。

3叶企孙奖

项目名称：关联量子现象的微观机理与计算方法研究

主要完成人：向涛（中国科学院物理研究所）

向涛研究员和他领导的研究集体在密度矩阵重正化群和高温超导理论研究方面提出了一些对该领域的发展有促进作用的新概念和方法，取得了一批有广泛影响的研究成果。他们提出了复合算子的概念和在动量空间实现密度矩阵重正化群计算的方案，奠定了用这种方法处理任意长程相互作用系统并进行量子化学计算的基础；提出了用量子转移矩阵研究热力学量的想法,建立了量子转移矩阵重正化群这种研究有限温度下一维相互作用多体量子系统物理量目前最精确的计算方法；提出了用多个时间点的密度矩阵之和来定义随时间演化的密度矩阵的想法，建立了求解含时多体薛定谔方程并准确计算一个多体量子系统远离平衡态的长时间行为的密度矩阵重正化群方法。

在高温超导研究方面，他们首先指出高温超导层间电子跃迁存在本征并且普适的各向异性，并在此基础上预言了高温超导c轴超流密度和微波电导随温度的变化规律，随后得到了大量实验的结果的支持和验证;发现高温超导体c轴电阻满足的普适标度律, 从微观角度阐述了高温超导正常态c轴电阻出现半导体行为的物理机理；指出不同于空穴型掺杂高温超导体，电子型高温超导体是一个等效的弱耦合两带超导系统，并在这种新的物理图象基础上，构造了描述电子型高温超导体的两带模型，统一解释了磁穿透深度等大量的实验结果。

4吴有训奖

项目名称：原子核的手征双重带的研究

主要完成人：孟杰（北京大学物理学院）

手性在自然界普遍存在，如手套、贝壳、DNA分子等，手性原子核由孟杰与其合作者于1997年提出。目前，世界上有20多个国家的 100多个研究小组进行手性原子核的研究。

孟杰等人于1997年建立了三维推转壳模型和粒子转子模型，用于研究三轴形变原子核，发现在一定的自旋范围会出现能量近简并的两条磁转动带-手征双重带，并指出其物理机制是由于价质子、价中子和剩余核子组成的核芯分别绕原子核的三个惯性主轴旋转，从而导致角动量分量与总角动量的关系能够满足左手性和右手性。它的实验信号是观测到能量近简并的两条磁转动带，并建议在质量数为130的核区寻找。2001年，美国和欧洲的科学家声称在实验上观测到手征双重带，《Science》报道“在核物理学界引起不小的震动”。他们还发展了三轴相对论平均场模型、包含对关联的粒子转子模型、二维和三维推转的相对论平均场模型，对原子核的手性和磁转动进行更微观自洽的研究，并预言了在同一个原子核中可能存在多对手征双重带等新现象。

孟杰还在放射性束核物理等方面作了一些原创性工作：他们提出的原子核的“磁转动”模式被美国国家能源部编写的《核物理长期规划》列为振动转动研究的新成就；建立了相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论；给出实验上发现的首例晕核的微观自洽描述；预言了“巨晕”现象（已成为国际上主要放射性核束装置的物理目标之一）；应邀为《Progress in Particle and Nuclear Physics》撰写综述文章，介绍相对论多体理论、晕核、巨晕现象等方面的研究进展。发表SCI论文100多篇，SCI引用1400多次（有三篇文章的单篇引用超过100次）。

项目名称：新核素²³⁵Am、²⁵⁹Db及²⁶⁵Bh的合成

主要完成人：甘再国，郭俊盛（中国科学院近代物理研究所）

自上世纪六十年代预言超重稳定岛以来，超重核研究一直是核物理前沿研究之一。由于条件的限制，超重核的研究在我国开展得较晚。经该项目的研究，我国在超重核研究中取得了进展。该项目立足国内的条件，通过熔合蒸发反应合成和研究了我国在超铀区合成的第一个新核素²³⁵Am，测量了其半衰期，该结果被国外实验室用在线同位素分离器进行了检验；同时该项目中观测的新核素²⁵⁹Db、²⁶⁵Bh，使我国在核素研究方面达到了超重区。研究中首次测量了²⁵⁹Db和²⁶⁵Bh的a衰变能量及它们的半衰期；在研究中，通过对探测器巧妙安排，实现了对²⁵⁹Db及其衰变核分别测量，获得了母子体的关联衰变关系。测量结果表明N=152亚壳在Z=105处存在明显的影响。该项目经过十几年的研究，研究的核区逐步从较轻的核区过渡到超铀区，最后达到了超重区； 相关研究得到了国内外的同行的一定反响，曾被邀请参加国际会议并作了大会报告，并被邀请参加合作研究；1996年²³⁵Am的研究结果被两院院士评为我国十大科技事件之一；2001年²⁵⁹Db的研究结果被评为我国基础研究十大新闻之一。