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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高能核物理課題組與美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）、布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室等單位合作，在RHIC-STAR 質(zhì)心能量3 GeV和7.2 GeV的重離子打靶實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)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(chǎn)額。

當(dāng)原子核的核子數(shù)（質(zhì)子或中子）為2，8，20，28，50，82，126的時候，原子核性質(zhì)會表現(xiàn)出格外的穩(wěn)定性，這些數(shù)字被稱之為原子核的“幻數(shù)”。Mayer 和 Jensen等人利用包含了自旋軌道耦合的殼模型對幻數(shù)進(jìn)行了成功的解釋，他們開創(chuàng)性的工作被授予1963年諾貝爾物理學(xué)獎。隨著對遠(yuǎn)離穩(wěn)定線原子核性質(zhì)的研究，人們發(fā)現(xiàn)在某些區(qū)域原子核殼結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，與傳統(tǒng)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(zhì)量區(qū)域新的殼演化規(guī)律，受到人們的廣泛關(guān)注。  雙幻核132Sn（Z=50，N=82）附近由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏，人們對該區(qū)域殼結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生變化一直存在著爭論。因此，實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步研究該區(qū)域的殼演化特征，探討殼演化內(nèi)在機(jī)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(zhì)量Ag同位素第一個1/2-態(tài)和9/2+態(tài) 圖2. (a) 理論計(jì)算的質(zhì)子有效單粒子能能級差的系統(tǒng)性演化 曲線。(b) 中子在h11/2軌道的占據(jù) 近期，核物理與核技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的李智煥、華輝課題組和合作者在日本理化學(xué)研究所開展了對123Pd和125Pd核的β衰變實(shí)驗(yàn)研究，首次在衰變子核123Ag和125Ag 的低激發(fā)能區(qū)發(fā)現(xiàn)了具有β放射性的同核異能態(tài)。利用新發(fā)現(xiàn)的同核異能態(tài)，討論了奇質(zhì)量Ag同位素中由πg(shù)9/2 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(jìn)一步了解殼演化的微觀機(jī)制，使用包含了張量力的殼模型計(jì)算了這個質(zhì)量區(qū)單粒子軌道的演化，結(jié)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πg(shù)9/2 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(fā)表在近期《物理評論快報(bào)》[Phys. Rev. Lett. 122, 212502 (2019)]上。 研究論文第一作者是北京大學(xué)博士生陳志強(qiáng)，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(xiàng)目和基金委項(xiàng)目的資助。

研究小組首先利用激光分子束外延技術(shù)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(yùn)的技術(shù)，用熱方法在鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流、產(chǎn)生自旋壓，在另外一個鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應(yīng)測量自旋流的輸運(yùn)（圖A）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在低溫下自旋輸信號出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，對應(yīng)著自旋導(dǎo)的飽和，也就是零自旋阻效應(yīng)；即自旋超流基態(tài)的最重要基本性質(zhì)之一（圖B）。在此基礎(chǔ)上，該研究小組又系統(tǒng)研究了不同自旋輸運(yùn)距離下自旋超流的輸運(yùn)現(xiàn)象，證明了自旋在該自旋超流基態(tài)可以進(jìn)行長距離的輸運(yùn)，并且其隨輸運(yùn)距離的關(guān)系與自旋超流態(tài)輸運(yùn)理論預(yù)言一致（圖C）。該工作是是自旋超導(dǎo)態(tài)領(lǐng)域研究的一項(xiàng)重大突破，勢必推動自旋超導(dǎo)態(tài)的快速發(fā)展，為研究基于自旋玻色子的玻色愛因斯坦凝聚的基礎(chǔ)物理研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺，并為新型量子自旋器件，如自旋流約瑟夫森結(jié)等，奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。圖：自旋超流基態(tài)的重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)。（A）非局域自旋輸運(yùn)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(yīng)測量自旋流的輸運(yùn)。（B）自低溫下自旋輸信號出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，反映出自旋超流基態(tài)的零自旋阻效應(yīng)。（C）自旋信號隨其隨輸運(yùn)距離的關(guān)系與自旋超流態(tài)輸運(yùn)理論預(yù)言一致。

石墨烯因 其 優(yōu)異 的性質(zhì)而 被 譽(yù)為 “ 材料之王 ” ， 在諸多 領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景， 但 距離 真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 還存在諸多 問題和挑戰(zhàn) 。制備決定 未來， 高品質(zhì) 石墨烯薄膜的 可控 制備 一直是學(xué)術(shù)界和業(yè)界關(guān)注的 重點(diǎn) 。 化學(xué) 氣相沉積法（ CVD ） 以 其優(yōu)良 的 可控性和可放大性被 公認(rèn) 為最具前景的石墨烯 薄膜 制備方法， 經(jīng)過 近十年的發(fā)展， 雖然 在單晶尺寸上 取得 了諸多突破性進(jìn)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(jīng)困擾石墨烯領(lǐng)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(yīng)調(diào)控的方法，分別使用泡沫銅輔助催化和含銅碳源實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(fā)展了基于活性炭的界面力調(diào)控方法，成功實(shí)現(xiàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏，人們對該區(qū)域殼結(jié)構(gòu)是否會發(fā)生變化一直存在著爭論。因此，實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步研究該區(qū)域的殼演化特征，探討殼演化內(nèi)在機(jī)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(zhì)量Ag同位素第一個1/2-態(tài)和9/2+態(tài) 圖2. (a) 理論計(jì)算的質(zhì)子有效單粒子能能級差的系統(tǒng)性演化 曲線。(b) 中子在h11/2軌道的占據(jù) 近期，核物理與核技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的李智煥、華輝課題組和合作者在日本理化學(xué)研究所開展了對123Pd和125Pd核的β衰變實(shí)驗(yàn)研究，首次在衰變子核123Ag和125Ag 的低激發(fā)能區(qū)發(fā)現(xiàn)了具有β放射性的同核異能態(tài)。利用新發(fā)現(xiàn)的同核異能態(tài)，討論了奇質(zhì)量Ag同位素中由πg(shù)9/2 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(jìn)一步了解殼演化的微觀機(jī)制，使用包含了張量力的殼模型計(jì)算了這個質(zhì)量區(qū)單粒子軌道的演化，結(jié)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πg(shù)9/2 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(shù)的不斷發(fā)展，超快超強(qiáng)激光可以在飛秒的時間尺度（1飛秒=10-15 秒）內(nèi)作用于電子使電子產(chǎn)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(qiáng)激光脈沖，人們將可以實(shí)現(xiàn)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(xiàn)有的探測技術(shù)，卻無法實(shí)現(xiàn)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(jìn)行成像，卻無法對運(yùn)動中的電子進(jìn)行成像。光電子顯微鏡（PEEM）成像系統(tǒng)雖然可以測量運(yùn)動電子的位置，但是其最好的分辨率僅能達(dá)到約3納米，無法在0.1納米的尺度進(jìn)行位移測量。日前，該團(tuán)隊(duì)利用強(qiáng)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(jìn)行了測量的新方案，該方案的分辨率可達(dá)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(dǎo)致電子位移的超短脈沖置于兩束較長反向旋轉(zhuǎn)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(gòu)成時間上的電子波包雙縫干涉，這在電子動量譜中產(chǎn)生渦旋結(jié)構(gòu)。在沒有中間的超短脈沖時，該渦旋結(jié)構(gòu)角向是均勻分布的。當(dāng)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(chǎn)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(dǎo)致先后兩個電子波包的干涉結(jié)構(gòu)在角方向產(chǎn)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(zhǔn)確地提取出電子在超短脈沖作用下產(chǎn)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(yīng)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(yù)測結(jié)果。 理論提出并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了對橢圓偏振強(qiáng)激光橢偏率的原位測量新方案。他們利用兩束其它參數(shù)相同而旋向相反的橢偏光來電離惰性氣體氙（Xe）原子，強(qiáng)場電離得到的電子閾上電離譜和單電離離子總產(chǎn)率譜敏感地依賴于兩束光脈沖之間的延時。這些能譜和產(chǎn)率隨延時的周期性調(diào)制，能夠準(zhǔn)確反映一個光學(xué)周期之中橢圓偏振光的電場強(qiáng)度的最小和最大值間的比值，因此可以用來準(zhǔn)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(shù)范圍內(nèi)普遍適用，這一工作在準(zhǔn)確表征超快強(qiáng)激光場的性質(zhì)方面邁出了重要一步，將對強(qiáng)場物理研究中精細(xì)操控原子分子內(nèi)的超快過程起到重要推動作用。

該技術(shù)是利用西安交通大學(xué)開發(fā)的新型吸附環(huán)保材料——鈦基吸附劑，進(jìn)行工業(yè)污水深度處理的新技術(shù)。目前已擁有多項(xiàng)發(fā)明專利，屬國內(nèi)外首創(chuàng)的工業(yè)污水深度處理核心技術(shù)。現(xiàn)已相繼完成小試、中試放大和應(yīng)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(huán)保材料，可廣泛用于印染、焦化、化工、養(yǎng)殖、發(fā)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(biāo)。 該技術(shù)特別適用于污水處理廠提標(biāo)改造以及焦化、印染等企業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放與中水回用的要求?？梢愿咝У统杀镜膶⒁呀?jīng)經(jīng)過前期處理后的工業(yè)污水的COD由100~200mg/L降至50mg/L以下，或進(jìn)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(jīng)過深度處理后的出水水質(zhì)達(dá)到國家一級A乃至更高排放標(biāo)準(zhǔn) 。噸水設(shè)備投資及處理成本比現(xiàn)有常用處理技術(shù)低20%~40%。

不穩(wěn)定原子核占有核素版圖的絕大部分區(qū)域，近20多年來在實(shí)驗(yàn)室中逐步產(chǎn)生出來，表現(xiàn)出一系列新奇的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)，也帶來新的應(yīng)用前景。其中，豐中子原子核的特別奇異的線性鏈狀分子結(jié)構(gòu)已有多年理論預(yù)言，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)十分困難，需用多種證據(jù)相互印證。此前多個實(shí)驗(yàn)組在14C中觀察到鏈狀分子態(tài)的個別證據(jù)（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(yīng)Q值、能級、自旋、特征衰變綱圖等多個觀測量，完整確認(rèn)了π2σ2構(gòu)型的正宇稱線性鏈狀分子轉(zhuǎn)動帶的四個成員，成為這種結(jié)構(gòu)研究的一項(xiàng)重要跨越。 此項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)探測在我國的大科學(xué)裝置蘭州重離子加速器(HIRFL)上的RIBLL1放射性束流線上完成。實(shí)驗(yàn)采用每核子23.5 MeV的16C次級束流，通過非彈散射將16C激發(fā)到集團(tuán)破裂閾值之上的高激發(fā)態(tài)。采用精密的零度粒子望遠(yuǎn)鏡和多套大角度的探測器組合，精確測量末態(tài)全部三個粒子。通過全粒子能動量守恒關(guān)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(kuò)散的缺陷，首次在彈核碎裂型次級束實(shí)驗(yàn)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(qū)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(guān)聯(lián)真實(shí)事件數(shù)，從而在足夠的統(tǒng)計(jì)下通過模型獨(dú)立的角關(guān)聯(lián)分析獲得了分子轉(zhuǎn)動帶頭號成員的自旋。實(shí)驗(yàn)最終確認(rèn)了價(jià)中子處于π2σ2構(gòu)型的正宇稱線性鏈狀分子轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)還觀察到一個可能的純σ4構(gòu)型的分子態(tài)（27.2 MeV），為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了指引。

當(dāng)顆粒物尺寸進(jìn)入納米尺度量級時，其極低的極化率使得實(shí)現(xiàn)高靈敏度的快速便捷檢測變得困難重重?；诠鈱W(xué)方法的傳感技術(shù)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(diǎn)，成為高靈敏傳感研究的熱門方向之一。傳統(tǒng)光纖傳感器已經(jīng)在高靈敏檢測領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。近年來的研究表明：當(dāng)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(huán)境的微弱變化極為敏感。研究團(tuán)隊(duì)利用顆粒物在納米光纖倏逝場中的散射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了超細(xì)顆粒物的傳感與尺寸分布測量。 該項(xiàng)工作中，課題組首先計(jì)算了散射效率與散射體尺寸和光纖直徑的關(guān)系，預(yù)測了納米光纖傳感器的最優(yōu)尺寸和探測極限；隨后根據(jù)理論預(yù)測，進(jìn)行了高靈敏度的納米光纖陣列的設(shè)計(jì)和制備，利用串聯(lián)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(yōu)化光纖模式，研究人員實(shí)現(xiàn)了單個標(biāo)準(zhǔn)聚苯乙烯納米顆粒的傳感和測量，粒徑分辨率達(dá)10納米。 進(jìn)一步，考慮到空氣中百納米尺寸級別的細(xì)顆粒物的穿透性更強(qiáng)，對于人體具有更大的危害（如圖1），而公開的細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)（PM2.5）無法對此進(jìn)行有效評價(jià)，實(shí)時快速測量細(xì)顆粒物的粒徑分布信息對于空氣質(zhì)量的評價(jià)更具有指導(dǎo)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(xì)顆粒物進(jìn)行了持續(xù)監(jiān)測，直接獲得了百納米尺度細(xì)顆粒物的粒徑分布信息，計(jì)算得到的細(xì)顆粒物濃度數(shù)據(jù)與官方公布數(shù)據(jù)趨勢符合良好（如圖2），充分展示了此成果的應(yīng)用價(jià)值。圖2. 基于納米光纖的大氣質(zhì)量監(jiān)測。a,空氣顆粒物粒徑分布及其實(shí)時演化；b,空氣顆粒物質(zhì)量濃度(PM1.0)及官方數(shù)據(jù)(PM2.5)?？諝鈽悠穼?shí)時采集于北京大學(xué)物理學(xué)院院內(nèi)。

LaAgSb2，這是一種二維層狀結(jié)構(gòu)材料，分別在207 K和184 K發(fā)生兩個電荷密度波相變。這兩個相變對應(yīng)的電荷密度波的調(diào)制波矢非常?。ɑ蛘哒f實(shí)空間的調(diào)制周期非常大），尤其是高溫對應(yīng)的相變其超格子調(diào)制周期幾乎接近原晶格周期的40倍。利用紅外光譜，他們發(fā)現(xiàn)低頻光電導(dǎo)譜存在顯著的壓制，揭示電荷密度波相變導(dǎo)致單粒子激發(fā)譜上有能隙打開，絕大部分自由載流子由于費(fèi)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(fā)現(xiàn)低溫存在兩個集體激發(fā)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(shí)驗(yàn)條件，他們確認(rèn)這兩個集體模式分別對應(yīng)于兩個電荷密度波相變的振幅子集體激發(fā)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(fā)