高能物理的前沿性研究专著 —— 《高能核碰撞模拟物理》

发布时间:2018-07-06 08:48:03
    《高能核碰撞模拟物理》由我们湖北科学技术出版社2018年3月出版,2018年6月国家核心期刊《科技成果管理与研究》的张琼记者专门为此写了报道,介绍了这本书。这本书从选题组稿、基金申请、书稿编辑、排版印刷到成书问世,历经三四年。回头再看看案上放的那厚厚的十次校样,确实感触良多。这本重点图书搞出来确实不易,编辑花了很大的心血。不仅如此,很多人为此书也付出了辛勤的劳动,作者的认真写作自不必说,就是我们出版社很多人也为此付出了努力,有社领导的支持和关心,还有相关部门的同仁,他们都作出了很大的努力。
    本书是一本国家重点图书,是关于高能物理的前沿性研究的学术专著,由国家科学技术学术著作出版基金资助和湖北省学术著作出版专项资金资助出版,入选为长江科学技术文库。
    一、作者简介
    本书由中国原子能科学研究院著名物理学家萨本豪研究员、华中师范大学粒子研究所周代梅教授、中国原子能科学研究院王仲奇研究员、中国原子能科学研究院闫玉良副研究员和华中师范大学粒子研究所程筠副教授合著而成。
    萨本豪,研究员,1935年5月生于福建福州。1957年毕业于北京大学,分配到中国原子能科学研究院,主要从事原子核反应堆物理设计。1960年秋原子能所组建了氢弹理论预研小,参与研究辐射在高温重物质中的平均自由程等,对氢弹的突破做出了贡献。1983年后,与德国D.H.E.Gross教授合作,建立了描写热核碎裂的统计瞬时多重碎裂模型和Monte Carlo模拟程序。在国际上首次实现了中能p+U碰撞中形成的热核多重碎裂的模拟,并在比热激发函数中看到液气相变迹象,在国际同行中颇受关注,在国际杂志发表论文20余篇。1989年在巴西圣保的国际核物理大会作口头报告,这是我国核物理工作者在这么大规模的世界性核物理会议上第一次做这类报告。后来,热核统计多重碎裂的研究成果,获1990年核工业集团公司部级科学技术进步一等奖。1985年后迈入相对论性核-核碰撞领域。在描写相对论性核碰撞的FRITIOF模型中加入末态强子再散射,取得成功。1993年在瑞典渤蓝格举行的国际夸克物质大会作口头报告。这也是我国核物理学者第一次在这类世界大会上作报告。后来完成了建立在FRITIOF基础上的描写相对论性核-核碰撞的LUCIAE模型。又用LUCIAE模型研究相对论性核碰撞中物理问题,取得丰硕成果。接着又建立基于描写高能强子碰撞的JETSET7.4和PYTHIA5.7基础上的描写相对论性核碰撞的JPCIAE模型。后又因实验表明:部分子初态及其对强子末态效应的重要性,又建立了基于PYTHIA6.4的,含部分子初态、部分子再散射、和强子再散射的PACIAE模型。用PACIAE模型研究QCD相变和夸克-胶子等离子体(QGP)取得成功,在国际杂志发表论文近50篇,并以“相对论性核-核碰撞模型和QGP相变信号物理研究”为题荣获国防科学技术委员会2005年科学技术进步二奖。

周代梅教授(左)、萨本豪教授(中)和编辑
    周代梅,女,教授,1974年7月20日生于湖北房县。华中师范大学粒子物理研究所的年轻学术骨干。2003年毕业于华中师范大学,获理学博士学位并留校任教至今。从博士研究生开始就与中国院子能科学研究院的萨本豪研究员一起创立了包含部分子初态、部分子再散射、强子化和强子再散射的PACIAE模型。用PACIAE模型研究高能核碰撞中的QCD相变和夸克-胶子等离子体(QGP)取得成功,已在国际杂志发表论文近50篇。
    王仲奇,研究员,1962年生于西藏林芝,祖籍四川巴塘。1983年毕业于北京大学概率统计专业,2002年获中国原子能科学研究院核技术及应用专业博士学位。长期从事蒙特卡洛方法的理论与应用研究,涉及理论物理、粒子物理、核物理与实验、核医学、定量测量装置研发与应用。国内颇有名气的蒙特卡洛方法中青年专家。
    闫玉良,副研究员,1979年5月生于河南沁阳。2003年毕业于兰州大学原子核物理学及核技术专业,2006年及2009年在中国原子能科学研究院分别取得硕士学位和博士学位,之后留在中国原子能科学研究院核物理研究所工作至今。主要从事相对论性重离子碰撞的理论研究,迄今在国内外期刊上发表SCI学术论文30余篇。
    程筠,女,副教授,1977年7月生于湖北仙桃,理论物理学博士。2001年毕业于华中师范大学物理科学与技术学院,并留校任教。2006年8月至2010年12月赴挪威卑尔根大学深造获得理学硕士和博士学位。研究工作主要是以流体动力学为基础应用于相对论高能重粒子碰撞中的理论模型计算与分析。在该领域主持了华中师范大学自主科研项目和国家自然科学基金委员会的青年科学基金项目,并完成在华中师范大学粒子研究所的博士后工作。从博士研究生开始就与中国原子能科学研究院的萨本豪研究员一起创立了包含部分子初态、部分子再散射、强子化和强子再散射的PACIAE模型。在国外专业期刊发表学术论文10余篇,参加国际会议报告和学术交流活动近20次。
     二、内容提要
   以高能核碰撞为内容的书籍在国内外并不少见,但是以高能核碰撞模拟物理为题的,甚至包括类似标题的书籍,在国内外都极新鲜。因为模拟物理本身就是近年来随着计算机事业的飞速发展而成长为实验物理及理论物理并行的第三支物理。利用动力学模型是研究高能核碰撞的重要方法之一。本著作系统地介绍了高能核碰撞的动力学模型,从动力学模拟建立的蒙特卡洛方法,到利用动力学模拟的具体物理研究,都作了详细的介绍,特别是对描述高能核碰撞的动力学模型——PACIAE作了非常深入详细介绍。
    本书与其他有关高能核碰撞的不同在于:它除涵盖其他高能核碰撞的内容外,还描述了核碰撞的原理和理论怎样化成概率统计的模式,然后又怎样用蒙特卡洛模拟来实现等等。
    本书作者从事高能核碰撞研究的历史,最短者也达5年以上,最长者已有近30年。 本书是作者结合自身的研究实践,经过更深入学习后的升华之作,具有理论与实际紧密结合的特点。
    从书名的字面上看,此书似乎只限于高能核碰撞,其实这儿赋予核字以更泛的范畴,它涵盖了粒子。因此本书既描述高能核子-核碰撞、核—核碰撞,也描写粒子—粒子碰撞。本书突出一个用字,模拟高能粒子—粒子碰撞、核子—核碰撞和核—核碰撞需要那些基本原理和理论,就写这些原理和理论,具有理论服务与指导实践的特点。
    三、专家评价
    原华中师范大学粒子研究所所长蔡勖教授对该书的评价:“该书关注当今世界核科学前沿领域中高能重离子碰撞的实验物理和理论物理的进展,采用模拟物理方法,研究极端高温与极端高密环境下解除禁闭的夸克和胶子的核物质新形态,夸克胶子等离子体(quark-gluon plasma,QGP)。理论物理学家猜测,这种新的核物质形态,可能存在于宇宙大爆炸诞生的最初期20-30微秒。”
    萨本豪与何孝泽两位先生发挥他们的Monte Carlo模拟的专长,建立描写热核碎裂的统计瞬时多重碎裂模型和Monte Carlo模拟程序。之后,萨本豪先生又与美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory )的黄卓然教授等多位华人物理学家合作,开展相对论性核-核碰撞物理的研究。“热核碎裂与相变现象的蒙特卡洛模拟”成果,获1990年国家核工业集团公司部级科学进步一等奖。“热核分解过程中的液气相变”的研究成果,在1989年巴西圣保罗(Sao Paulo, Brazil)召开的国际核物理大会上报告。“相对论性核-核碰撞中末态强子再散射”的研究成果,在1993年瑞典博伦厄(Borlänge, Sverige)召开的国际夸克物质大会上报告。
    这次夸克物质大会后,萨本豪先生访问瑞典隆德大学,与创立部分子碎裂的隆德弦模型(the Lund string model)的安德森(B. Anderson)教授及其博士生台安合作,创建了带有中国原子能研究院(CIAE)标识的描写相对论性核-核碰撞的LUCIAE模型。再后来,萨本豪先生与蔡勖及其研究生王晓荣、周代梅、程筠先后合作,期间又与国内同行及日本、美国、意大利、挪威的许多学者交流,发展出JPCIAE、PACIAE等模型。合作的研究成果,获2005年中华人民共和国国防科工委颁发的国防科学技术二等奖。本书的主要内容,就是介绍LUCIAE、JPCIAE、PACIAE模型及其在相对论性核-核碰撞物理中的应用。
    1993年,中国原子能科学研究院与华中师范大学粒子物理研究所成为欧洲CERN大型离子对撞机实验ALICE国际合作组的成员。随后,中国科学院上海应用物理研究所与华中师范大学粒子物理研究成为美国BNL相对论性重离子对撞机RHIC-STAR实验国际合作组的成员。
   中国科学院院士、中国自然科学基金委员会原副主任王乃彦院士对该书的评价:“高能核-核碰撞是当今粒子物理和核物理交叉领域的一个国际研究前沿,是国际上最热门的一个学科研究领域。随着计算科学技术的飞速发展,应物理科学与技术发展的需要,模拟物理正从融于实验物理与理论物理之中脱颖而出,成为与实验物理和理论物理并列的第三支物理科学。但有关模拟物理的学术专著极为稀少;《高能核碰撞模拟物理》一书的出版,具有重要的科学意义和普遍的参考价值。
    本书在介绍了高能重核-核碰撞研究领域的一些基本知识和蒙特卡罗基础后,详细叙述了基本粒子碰撞和核-核碰撞的物理模拟;包括模型的建立、模型含盖的物理内容、描写它们的方法、以及模型的蒙特卡罗实现等。本书由多年来专门从事有关研究工作的萨本豪、周代梅、王仲奇、闫玉良、程筠和李兴隆执笔,萨本豪是原子能科学研究院老一辈的专家,周代梅是华中师范大学粒子物理研究所的年轻学术骨干,王仲奇是国内颇有名气的模特卡罗中年专家,闫玉良和程筠也有多年从事有关研究的经验;他们合著是本书质量的一个保证。
    中国原子能科学研究院是国内最早开展核物理研究的国家机构,华中师范大学粒子物理研究所是改革开放后迅速兴起的研究实体,是我国当今高能核碰撞研究一个重要中心;两个研究单位都承担有国家的重要研究任务,都参与了国际上相关重大项目的协作,有广泛的国际影响。本书是两单位合作的结晶,是来自两单位的作者结合切身研究经验而创作的专著,具有理论与实验密切结合的特点。”