手性畴调控、光学超振荡、人工智能原子与生成模型、低增益雪崩硅探测器 | 本周物理讲座

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报告人：奚啸翔，南京大学物理学院

时间：4月1日（周二）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M830

摘要：

超导与电荷密度波是凝聚态物质中典型的对称性破缺态，其新颖物性和形成机制长期受到广泛关注。本报告将介绍我们以拉曼光谱为探针，围绕二维超导衍生反常金属态和手性电荷密度波畴态调控所开展的研究。在超导与电荷密度波共存的二维体系中，我们探测到超导序参量幅值的集体激发，即希格斯模，并发现其在磁场诱导的反常金属态中表现出出人意料的鲁棒性，揭示了超导涨落的关键作用。此外，我们利用旋光选择定则实现了对二维手性电荷密度波序的灵敏探测，并通过电场驱动其手性畴态的可控翻转，展示了其作为一种新型铁性序——铁转序的外场可调性。

报告人简介：

奚啸翔，南京大学物理学院教授。2007年本科毕业于南京大学。2011年在美国佛罗里达大学获博士学位。2012-2016年先后在美国布鲁克海文国家实验和宾夕法尼亚州立大学从事博士后研究。2016年加入南京大学。主要研究兴趣是低维量子材料的光学、电学特性，尤其关注超导与密度波体系的新奇物性、相变机理和维度调控。

2

报告人：刘衍文，中国科学技术大学

时间：4月1日（周二）11:00

单位：北京大学物理学院

地点：物理学院西楼B105

摘要：

低增益雪崩探测器是一种新型的半导体探测器技术，可以同时提供高精度的位置和时间信息。欧洲粒子物理实验室(CERN)的大强子对撞机(LHC)上的ATLAS和CMS实验都计划在升级改造中采用该技术建造飞行时间探测器。ATLAS实验要求LGAD在辐照前时间分辨率好于35皮秒，在非电离能损达到2.5x1015cm-21MeV neq时仍好于70皮秒。中国科学技术大学ATLAS团队自主设计，中国科学院微电子研究所流片制作的USTC-IMELGAD全面达到指标要求，被ATLAS实验采用。报告将介绍LGAD的工作原理，USTC-IMELGAD主要的设计思路和性能。

报告人简介：

刘衍文中国科学技术大学教授，博士生导师。1999年于中国科学技术大学获得学士学位;2004年于瑞士日内瓦大学获得博士学位;2004-2005年于比利时鲁汶大学做博士后;自2005年起在中国科学技术大学物理学院近代物理系工作，2010年晋升为教授。先后参加CDF,CMS,DO,ATLAS实验。在CDF，D0和ATLAS实验上对双光子末态进行了系统性的研究:利用运动学分布研究强子对撞机上的QCD效应;寻找并发现了Higgs粒子;利用高质量事例寻找引力子信号在D0实验上发展了基于神经元网络的光子鉴别方法，在ATLAS实验上设计了光子效率测量方法。近年专注于ATLAS实验,主要研究Higgs->bb,WW衰变，并利用多玻色子末态检验电弱模型，寻找超出标准模型的新物理;同时参与ATLASPhase2升级高颗粒度时间探测器(HGTD)研制工作,成功研制出USTC-IMELGAD传感器并建成USTCHGTD探测器组装站点。

3

报告人：黄福敏，英国贝尔法斯特女王大学数学和物理学院

时间：4月1日（周二）14:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：怀柔园区MA楼224会议室

摘要：

实现远场无标识普适型超分辨成像是光学成像技术的终极目标。2014年STED和STORM技术获得诺贝尔奖， 但它们需要对生物样品进行荧光标识，因而在应用方面有其局限性。普通显微镜的分辨率大约在半个波长左右。传统理论认为这是由光的衍射效应根本性决定的，因而是无法突破的，但这种看法实际上并不准确。这里我将介绍一种叫超振荡（superoscillation）的物理现象。通过超振荡可以在远场实现任意小的光斑，从而实现超分辨成像。这种超分辨成像将是普适型的，无需荧光标识，可以深入样品内部。我将介绍超振荡的原理，研究现状，前景和有关挑战。

报告人简介：

黄福敏，北京大学物理系本科和硕士，英国伦敦大学国王学院博士，先后在南安普顿大学和剑桥大学从事博士后研究， 现为英国贝尔法斯特女王大学数学和物理学院高级讲师。主要研究兴趣包括超分辨成像，纳米光子学， 二维材料。首次在实验中观察到光学超振荡现象，并建立了如何在远场实现给定超振荡光场的理论模型。发现了一种利用金衬底制备宏观尺寸长达厘米级别单层二维材料的机械解理方法。

4

报告人：王烨凡，南京师范大学

时间：4月1日（周二）15:00

单位：中国科学院高能物理研究所

地点：高能所图书馆楼319

摘要：

We present an analytical result for the decay into massive bottom quarks at $\mathcal{O}(\alpha_s^3)$ including the contribution from the top quark Yukawa coupling induced process. We have made use of the optical theorem, canonical differential equations and the regular basis in the calculation and expressed the result in terms of multiple polylogarithms and elliptic functions. We find that the $\mathcal{O}(\alpha_s^3)$ corrections increase the decay width by $1\%$ because of the large logarithms $\log^I m_H^2/m_b^2$ in the small bottom quark mass limit. The coefficient of the double logarithms is proportional to $C_A-C_F$, a typical color structure in the resummation of soft quark contributions at subleading power.

报告人简介：

王烨凡，2016年本科毕业于山东大学物理学院，2021年博士毕业于中国科学院高能物理研究所；2021年7月-2024年3月为山东大学博士后，2024年4月入职南京师范大学。主要研究方向为微扰量子场论以及顶夸克物理、Higgs物理的高精度理论预言。

5

报告人：朱兴龙，浙江大学

时间：4月2日（周三）20:00

单位：中国科学院理论物理研究所

腾讯会议: 956-913-430

密码: 654321

摘要：

随着高功率超短超强激光的迅速发展，光与物质相互作用将被推向极强场范畴，由此将会显著改变经典情况下的等离子体效应和作用过程，从而激发许多新物理效应和作用机制。除了强激光驱动源外，近期我们研究发现利用高能电子束流与等离子体相互作用可以直接激发强场QED效应将束靶作用推向极端高强场机制中。据此提出产生高能伽马射线和稠密极化轻子束的新物理方案。相关研究揭示了相对论束流与等离子体相互作用诱导强场QED效应的新作用机制，以及伴随的高能伽马辐射、粒子对产生和自旋极化等非线性过程。本报告将简要介绍近年来我们在此研究方向取得的阶段性进展。

报告人简介：

朱兴龙，浙江大学百人计划研究员、博导。主要从事激光等离子体物理高强场物理、等离子体光学等方面研究。目前以第一作者在ScienceAdvances、Nature communications、Physical Review Letters、Light. Science & Applications、Optica等期刊上发表论文约20篇。获得授权美国专利1项和国家发明专利1项。研究成果获得中国辐射物理领域“十大科技创，英国物理学会IOP“高被引作者奖”等。荣获国际John Dawson新进展”Thesis Prize，全球华人物理和天文学会杰出博士论文奖，蔡诗东等离子体物理奖，亚太等离子体物理青年学者奖等。现担任Nature子刊、Phys.RevLett.、Advanced Photonics等十多家国际知名期刊审稿人。

6

报告人：江颖，北京大学物理学院

时间：4月3日（周四）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：M楼236会议室

摘要：

水的复杂性来源于多体氢键相互作用和核量子效应，即使利用目前最精确的机器学习势函数也很难对水的相图进行准确描述。过去十多年来，我们研发了一套具有自主知识产权的扫描探针显微镜技术，结合固态量子传感技术，实现了可分辨氢核的水分子成像，获得了单个氢核水平的振动谱和核磁共振谱。这些技术使得我们可以在原子尺度上研究低维水/冰体系的结构和相变，揭示核量子效应的关键作用，为受限水反常物性的根源提供统一的物理图像。

报告人简介：

江颖，北京大学物理学院教授、量子材料科学中心主任，新基石研究员，美国物理学会会士，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划” 领军人才，国家重点研发计划首席科学家。研究领域为凝聚态物理和表面物理，致力于单原子/分子尺度上凝聚态物质的极限探测和操控研究。相关研究成果曾10余次发表在《自然》和《科学》，5次入选中国科学十大进展、中国十大科技进展新闻、中国十大重大技术进展。曾获科学探索奖、全球华人物理与天文学会亚洲成就奖、日本仁科芳雄亚洲奖、教育部自然科学一等奖、北京杰出青年中关村奖、中国青年科技奖、陈嘉庚青年科学奖等国内外奖项。

7

报告人：John Carpenter，Joint ALMA Observatory

时间：4月3日（周四）15:300

单位：北京大学物理学院

地点：KIAA-auditorium

摘要：

The Wideband Sensitivity Upgrade (WSU) is the top priority initiative for the ALMA 2030 Development Roadmap. The WSU will initially double, and eventually quadruple, ALMA’s system bandwidth and deliver improved sensitivity by upgrading the receivers, digital electronics, and correlator. The WSU will afford significant improvements for every future ALMA observation, whether it is focused on continuum or spectral line science. The continuum imaging speed will increase by at least a factor of 3 for the 2x bandwidth upgrade, plus any speed gains from improved receiver temperatures. The spectral line imaging speed is expected to improve by a factor of 2–3 depending on the receiver band. The improvements provided by the WSU will be most dramatic for high spectral resolution observations, where the instantaneous bandwidth correlated at∼0.1 km/s resolution will increase by 1–2 orders of magnitude in most receiver bands. The improved sensitivity and spectral tuning grasp will open new avenues of exploration, increase sample sizes, and enable more efficient observations.

The first elements of the WSU are under development and will be available to the user community later this decade, including a wideband Band 2 receiver, a wideband upgrade to Band 6, new digitizers and digital transmission system, and a new correlator. Upgrades to other instruments and receiver bands are under study, including the newly developed ACA spectrometer. The substantial gains in the observing efficiency enabled by the WSU will further enhance ALMA as the world leading facility for millimeter/submillimeter astronomy.

报告人简介：

Overview of academic career 1) Undergraduate: University of Wisconsin-Madison (1988) 2) PhD: University of Massachusetts-Amherst (1994) 3) Postdoc #1: JCMT Fellow at the University of Hawaii (1994-97) 4) I started as a Postdoc at Caltech in 1997 to work with the OVRO Millimeter Array and then CARMA. I was at Caltech until 2015. I had various positions at Caltech, and at the end, I was the Executive Director of the Owens Valley Radio Observatory (OVRO). 5) Since 2015, I have been the ALMA Observatory Scientist based at the Joint ALMA Observatory in Santiago, Chile.

8

报告人：文通其，香港大学机械工程系

时间：4月4日（周五）10:00

单位：中国科学院物理研究所

地点：物理所M楼249

摘要：

“AI for Materials”旨在通过采用先进的人工智能技术，促进具有卓越性能的新材料的设计，并加深我们对成分-结构-性能关系的理解。报告将分为两部分：材料科学中小型/大型原子模型和大型语言模型的应用。在第一部分中，我们将讨论小型AI原子模型在原子模拟中的应用，重点介绍结构材料中缺陷性质的研究，包括镍基和钛基合金。随后，我们将介绍在涵盖周期表中53种元素的合金大型原子模型方面的最新工作。在第二部分中，我们将探讨基于通用大语言模型（如GPT-4、Gemini-Pro等）开发的材料专用大语言模型，采用提示工程技术进行材料性能分类和预测，并利用生成模型结合实验进行材料的逆向设计。我们未来的研究将集中在利用AI方法，设计用于结构、非晶和电池应用的先进材料，并理解相关的物理现象。

报告人简介：

文通其博士现任香港大学机械工程系研究助理教授。他于2014年毕业于西北工业大学，并于2019年获得西北工业大学与美国Ames National Laboratory联合培养的博士学位。他的研究兴趣包括机器学习势函数、原子尺度缺陷性质模拟、高熵材料、液体与非晶材料性质模拟及人工智能在材料科学中的应用（AI for Materials）。2020-2022年，文博士先后在香港城市大学高等研究院和香港大学机械工程系担任博士后研究员。他已在包括《Materials Today》、《Acta Materialia》、《npj Computational Materials》、《Advanced Science》和《Physical Review B》等国际顶尖期刊上发表了40余篇SCI论文，引用次数超过2,200次。他的研究成果获得了美国陶瓷学会（American Ceramic Society）设立于1949年的Ross Coffin Purdy奖，该奖项每年在全球范围内颁发一次。此外，他也是DeepModeling开源社区（AI for Science领域最大的开源社区之一）的主要贡献者之一。

9

报告人：Prof. Roberto Mulet，University of Havana

时间：4月7日（下周一）10:30

单位：中国科学院理论物理研究所

地点：北楼322

摘要：

Despite relevant advances in the characterization of highly non-convex landscapes, the unreasonably good performance of some local search algorithms in solving hard combinatorial optimization tasks is still not understood. Part of the difficulty lies in the absence of theoretical tools to study dynamics completely out-of-equilibrium. In this context, we extend a system of approximated master equations, the Conditional Dynamic Approximation (CDA), to describe local search algorithms in the random K-SAT problem. In our numerical experiments with 3-SAT, we get a qualitative agreement with the phase diagrams of two emblematic examples: Focused Metropolis Search (FMS) and greedy-WalkSAT. The CDA is the only available technique that predicts the algorithmic threshold of FMS beyond the clustering transition of random 3-SAT. Moreover, we transform the results of these approximate equations into actual solutions using decimation, showing that CDA gets information about the local structure of actual solutions. This CDA-guided decimation also achieves an algorithmic threshold beyond the clustering transition, outperforming similar schemes like Belief Propagation-guided decimation. The results suggest that long-range correlations are not necessary to describe the dynamics of some efficient local search algorithms. The CDA, as presented here, is directly applicable to other hard combinatorial optimization problems in sparse random graphs.

报告人简介：

Prof. Roberto Mulet works at the Center for Complex Systems and at the Department of Theoretical Physics of the University of Havana. His research work is concentrated on Statistical Physics, Soft Matter, Biological Physics, Nonlinear Dynamics and Theoretical Physics.

封面图片来源：http://www.shb.cas.cn/kxpj2016/202107/t20210717_6141472.html

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