近藤绝缘体中的量子振荡、早期宇宙、集成光学克尔非线性 | 本周物理讲座

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报告人：闻海虎，Nanjing University

单位：李政道研究所

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日程：

报告人简介：

Hai-Hu Wen, a senior professor of physics in Nanjing University, Director of Center for Superconducting Physics and Materials of Nanjing university, Yangtze River Scholarship Professor, Winner of the Outstanding Youth Foundation of China, American Physical Society Fellow.

Interests cover exploration of new superconducting materials, unconventional pairing mechanism of cuprates and iron based superconductors, mixed state properties, correlation effect and non-Fermi liquid behavior, etc. Has made several important contributions in the field of superconductivity. Published more than 440 scientific papers in internationally recognized journals, received over 10000 citations, h-index 60. Delivered more than 100 speeches or invited talks at international conferences.

2

报告人：项子霁，中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心

时间：8月30日（周二） 10:00

单位：Oxford Instruments Nanoscience牛津仪器纳米科学部

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摘要：

按照传统能带论观点，金属材料中电子系统的费米能穿过电子能带，形成费米面。在外磁场作用下，电子动能产生朗道量子化；朗道能级随着外磁场的变化依次越过费米能，导致电子系统的热力学势以及费米面上的电子态密度都出现以磁场倒数为周期的振荡，即量子振荡效应。该效应可以反映在磁化率、电阻率、热导率、热电势以及电子比热等很多可观测物理量当中。对于绝缘体而言，由于化学势位于带隙中，系统中不存在电子费米面，量子振荡现象不会出现。量子振荡测量因此成为表征金属材料中电子系统基本性质（包括电子轨道面积、电子有效质量及迁移率），研究费米面结构的主要实验手段之一。

然而，近期实验研究发现在以SmB6和YbB12为代表的近藤绝缘体——一类由f电子和d电子之间的杂化效应打开带隙的强关联窄能隙绝缘体——当中，出现了反常的量子振荡效应，该现象不能用传统能带论解释，而近藤绝缘体展现出的奇特电输运特征也在相当程度上超越了朗道费米液体理论甚至玻尔兹曼图象的描述范围。这些强关联系统中的反常特性引起了凝聚态物理学界的广泛关注，为一批基于复杂多体相互作用的新物理模型的建立提供了关键启示。

在这次报告中，我将介绍我们近年来在对近藤绝缘体 YbB12的研究中观测到的一系列新奇物理现象：通过结合磁转矩、电输运和趋肤深度等实验手段，我们探测并分析了 YbB12在强磁场下展现出的量子振荡、绝缘体-金属转变以及反常的霍尔效应和磁电阻行为。这些研究结果表明该材料的基态在复杂关联效应影响下已经不能用传统的绝缘体-金属二分法来理解。基于f电子体系和混合价态领域的一系列前期理论工作，我们指出 YbB12当中奇特而丰富的衍生现象很可能表明其中存在电中性的巡游准粒子，这些中性准粒子形成费米面并在低温下进入相干的费米液体态。另一方面，能隙中的带电粒子仍处于非相干态，并与中性准粒子之间有很强的散射作用。我们的研究不但给出强关联电子体系中电中性粒子存在的重要证据，也为人们对f电子分数化效应的进一步理解奠定了实验基础。

报告人简介：

中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心特任教授，博士生导师。2010年获中国科学技术大学应用物理学专业学士学位。2016年3月获中国科学技术大学物理学专业博士学位。2016年6月至2021年5月在密歇根大学物理系任博士后研究员。2021年7月起在中国科学技术大学任职。主要研究课题包括：重费米子材料等强关联电子体系在强磁场下的演生效应；非常规超导态的输运性质及磁性质；通过外加压力和磁场等手段实现对拓扑材料中拓扑序的调控。2011年至今共发表SCI论文50余篇，其中第一作者和通讯作者论文8篇，包括Science，Nature Physics各1篇，Physical Review X和Physical Review Letters各2篇；总引用数2500余次。担任Nature, Physical Review Letters, Nano Letters等期刊审稿人。

3

报告人：魏红祥，中国科学院物理研究所

时间：8月30日( 周二 ) 19:00

单位：中国物理学会、北京师范大学科学教育研究院

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摘要：

物理学大厦的建立与完善源自人们对自然界持续不懈的观察、思考和总结。其间有争论，也有默契，有坚持不懈，更有神来之笔。很多人觉得物理艰涩难懂，了无生趣，很大一部分原因是因为我们学的是结论而忽略了过程，我们被众多概念、定律、公式搅昏了头脑而无暇估计内在的进阶和联系。建立清晰的物理图像，了解基本的物理思想是学好物理的关键所在。

4

报告人：Chee Sheng Fong(方智生)，Federal University of ABC

时间：8月31日（周三）08:00

单位：南开大学物理科学学院

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摘要：

This set of lectures aim to introduce the audience to the open puzzle of cosmic matter-antimatter (baryon-antibaryon) asymmetry and how this asymmetry can arise through baryogenesis. We will introduce the basic toolbox necessary to carry out the research in the field. The audience is expected to have basic knowledge in cosmology and particle physics. We will start by reviewing basic cosmology and evidence of cosmic matter-antimatter. Then we will discuss how this asymmetry can arise from general symmetry consideration in the early Universe. In order to describe the generation and evolution of the asymmetry, we will study the Boltzmann equations. Finally, we will look at several well-motivated models that can naturally explain light neutrino masses.

报告人简介：

Prof. Chee Sheng Fong: Prof. Fong got his PhD at Yang Institute of Theoretical Physics, Stony Brook University in 2011. Then he did two postdocs at INFN, Frascati and University of Sao Paulo. In 2018, he joined the Federal University of ABC in Brazil as junior faculty. Prof. Fong is an expert in topics including neutrino physics, baryogenesis, leptogenesis and many related new physics models.

5

报告人：崔超涵，美国亚利桑那大学

时间：9月1日（周四）10:00

单位：青年科学半月谈

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摘要：

集成光学的核心是将传统光学原件芯片化，从而增强光纤通信、光计算及光学传感等技术的应用价值并降低成本。而实际应用所需的特定光学频率主要由非线性集成光学元件和常见的泵浦激光相结合来产生。因此，非线性集成光学元件的设计、制造与控制在近十年间备受学术界与工业界瞩目，且正日趋成熟。其中，克尔光学非线性是集成光学材料的一个基本属性，导致在芯片制备完成后无法直接对克尔光学非线性强度进行较大幅度的调控。但是通过在系统中引入级联的相干二阶非线性过程，克尔光学非线性过程可以因两种机制间的相互干涉而被增强或者抑制，从而实现对克尔效应的控制。本次报告将介绍我们近期提出的可调集成光学克尔非线性元件的理论方案和多角度的实验验证，并讨论潜在的应用以及因其而生的新物理现象。可调集成光学克尔效应为可实时编程的集成全光非线性系统提供了新的解决路线。

报告人简介：

崔超涵，本科毕业于中国科学技术大学，获理论物理专业学士学位。现于美国亚利桑那大学光科学学院攻读博士学位，进行新型光学非线性器件及相关系统的设计研发。博士导师为范琳然博士和张哲珅博士。研究方向包括光量子器件、集成光芯片、机器学习辅助的量子光学系统设计等。以第一作者身份在Nat. Phys., Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. Appl., Opt. Lett., Phys. Rev. Research期刊发表论文6篇，申请美国专利1项。

6

报告人：Dr. Andreas Thissen，SPECS Surface Nano Analysis GmbH, Germany

时间：9月1日（周四）14:00

单位：国家同步辐射实验室

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摘要：

Solid-liquid interfaces determine most biological and medical functions, for example elemental and molecular transport in cells, bacteria and food. They are mainly responsible for degradation processes like in corrosion, but they are also the key element of many modern devices like Lithium ion batteries. Thus a detailed understanding of their composition and role in transport as well as chemical and electrochemical reactions can largely contribute to solve the challenges of modern life. The speaker demonstrates, what are the basic elements of a Near Ambient Pressure XPS setup for operando studies on solid-liquid interfaces, what types of wet chemical cells can be used for different application and how synchrotron radiation and laboratory X-ray source with variable energy can help to study challenging samples and devices. Operando results will be presented from the fields of food and liquids analysis, bacterial and biofilm studies, corrosion, electrochemistry and Lithium ion batteries. Finally an outlook to future developments will resume the presentation.

报告人简介：

Dr. Andreas Thissen is working for SPECS Surface Nano Analysis GmbH in Germany since 2006. He holds a doctorate from University of Duisburg-Essen in Germany dealing with surface analytical characterization of metal adsorption on transition metal oxide surfaces. Afterwards he worked as a researcher at Darmstadt University of Technology on in-situ photoelectron spectroscopy, PEEM and SPM studies on materials surfaces for photovoltaic devices, microelectronics and Lithium Ion batteries. He has published more than 40 papers in Appl Surf Sci, Phys Rev B, Phys Chem Chem Phys and other magazines.

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报告人：田淼，中国科学院自然科学史研究所研究员

时间：9月1日（周四）20:00

单位：中国科学院科学传播局、教育部基础教育司、中国科学院物理研究所、浙江教育出版社、中国科学院计算机网络信息中心、中国科学院大学

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摘要：

数学为什么需要证明？概率论都能帮我们解决哪些问题？博弈论在生活中是如何体现的？高端的量子黑科技能为我们带来什么？数学与计算技术系列中，各位科学大咖将带领我们进入有趣有料的科学世界。

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报告人：严加安 ，中国科学院数学与系统科学研究院

时间：9月2日（周五）20:00，9月3日（周六）20:00

单位：中国科学院科学传播局、教育部基础教育司、中国科学院物理研究所、浙江教育出版社、中国科学院计算机网络信息中心、中国科学院大学

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