ENPG

简介

欢迎来到清华物理系实验核物理小组ENPG，我们对原子核物理的研究感兴趣。

ENPG的全称是Experimental Nuclear Physics Group。我们发展自己的探测手段，设计和完成有趣的实验，就是为了理解原子核，它的结构和反应过程。

ENPG小组由肖志刚教授于2007年创建。肖志刚本科毕业于北京师范大学物理学系(1995年)，博士毕业于中国科学院近代物理研究所(2001年)，2007年加入清华大学物理系。他先后赴意大利南方国家实验室、德国重离子研究中心、美国布鲁克海文国家实验室、南非iThemba国家实验室、日本理化所等地开展合作研究。此外，ENPG保持同国内外多家高校的核物理同行保持密切的合作。

迄今为止，从ENPG已经走出了15位博士毕业生和1位硕士生，此外还有多名本科同学在ENPG组完成毕业设计。

研究方向

原子核是一个神奇的量子微观多体系统，中子和质子被迄今尚未完全认识的强相互作用束缚在线度约为10飞米的空间之内。利用核反应的手段，对这样的一个体系实施一点微扰、进行加热或压缩、或者改变其中子质子数目的比分，都会产生各种各样的新现象和新效应。相应地，依赖上述手段而提取到的原子核静态与激发态性质，或者核物质的热力学属性，对人们深入理解强相互作用的基本性质、宇宙中致密星体的静态与演化属性，都具有重要意义。

核物理(包括粒子物理)历经一个多世纪的发展，其实验方法自成体系。核物理实验本质上是对一次次微观随机事件的观测和重构。一般而言，这类实验的直接测量对象是一个个从随机的核核碰撞中飞行出来的微观粒子。然而，对单个粒子进行测量和鉴别、进而重构整个核反应过程并非易事，现代核物理实验需要借助先进的加速器、精细的探测器、强大的电子学线路以及海量数据获取和分析技术才能得以完成。

我们小组的研究兴趣，简言之，就在于精确重构核反应过程、提取原子核或者核物质的性质以及为推动实验发展而从事的先进探测器研发工作。

1. 中能重离子核反应

我们自己研制探测系统。ENPG的小伙伴们通过几年的努力，研制了一个紧凑的重离子核反应实验谱仪（Compact Spectrometer for Heavy IoN Experiment，简称CSHINE）。这个谱仪采用平行板雪崩计数器测量重离子反应中发生快裂变之后的裂变碎片，而用现在最为先进的硅条望远镜测量轻粒子。此外，为了测量原子核碰撞最初时刻发出的那一束高能γ射线，我们还研制了一个γ阵列。CSHINE的触发系统则采用FPGA技术实现。近年来，我们又装配了一个中子阵列，为了探测核反应中出射的中子。

利用CSHINE，我们先后在国家大科学装置HIRFL上，完成了30 MeV/u Ar+Au， 25 MeV/u Kr+Pb， 25 MeV/u Kr+Sn以及 25 MeV/u Sn+Sn等多轮束流实验。我们提取了饱和密度点附近的对称能随密度依赖的斜率，测量了轻粒子的关联函数从而实现给万亿亿分之一秒的核反应进行动态成像等。

2. GeV能区的重离子核反应

当入射能量升高到GeV/u 及以上的时候，核核碰撞中的压缩效应更为明显，可以形成压缩的、温度达到几十MeV （数千亿度）且存活时间非常短暂的核物质，此外，很多新的粒子或在碰撞过程中产生。利用这些新产生的粒子（有介子、超子等），可以反过来研究核物质状态方程以及超子-核子之间的相互作用。 同样地，完成上述的研究，也需要建设更为复杂的谱仪，或者进行国际合作。ENPG的小伙伴们，参与兰州低温高密核物质测量谱仪（CEE）的研制，具体负责触发系统和前角径迹探测器阵列MWDC的研制。此外，ENPG的小伙伴也参加STAR合作组的实验和数据分析，参加SpRIT合作组的实验和数据分析等。

3. 氘核的同位旋矢量极化

我们尽可能寻找全新的、对称能的可观测效应和探针。我们发现，因为对称能效应的存在，中子和质子在丰中子的核物质中，中子会受到一个额外的排斥而质子会受到一个额外的吸引，这样当一个氘核经过一个重核表面的时候，会受到一个额外的力矩，使得氘核发生一个额外的旋转。这一效应是肖志刚和欧立2015年预言的，称为氘核的同位旋矢量极化效应。如果实验能探测到这个效应，则它可以作为对称能的一个干净的、敏感的探针。现在，ENPG小伙伴们正在准备这个实验。

4. 先进探测技术的研发

ENPG是一群有激情的、醉心于探测技术研发的人，他们也在研究一些新的探测手段，用到你或许想不到的地方。

论文发表和国际报告

41. Xin-Yue Diao, Fen-Hai Guan, Yi-Jie Wang, Yu-Hao Qin, Zhi Qin, Dong Guo, Qiang-Hua Wu, Da-Wei Si, Xuan Zhao,Sheng Xiao, Yao-Peng Zhang, Xiang-Lun Wei, Hai-Chuan Zou,He-Run Yang, Peng Ma, Rong-Jiang Hu, Li-Min Duan, Artur Dobrowolski ,Krzysztof Pomorski, Zhi-Gang Xiao

Reconstruction of fission events in heavy ion reactions with the compact spectrometer for heavy ion experiment

Nucl. Sci. Tech. 33, 40 (2022)

40 Fenhai Guan， Yijie Wang, Xinyue Diao, Yuhao Qin, Zhi Qin, Dong Guo, Qianghua Wu, Dawei Si, Sheng Xiao, Yaopeng Zhang, Xuan Zhao, Zhigang Xiao*

Track Recognition of DE-E Telescopes with Silicon Strip Detectors

Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 1029， 166461 (2022)

39 Yijie Wang， Fenhai Guan ... Zhigang Xiao*

The emission order of hydrogen isotopes via correlation functions in 30 MeV/u Ar+Au reactions

Physics Letters B 825,136856  (2022)

38 M. Kaneko et al. for SπRIT collaboration,

Rapidity distributions of Z=1isotopes and the nuclear symmetry energy from Sn+Sn collisions with radioactive beams at 270MeV/nucleon

Physics Letters B 822, 136681(2021)

37.Gao-Chan Yong*, Zhi-Gang Xiao, Yuan Gao, Zi-WeiLin

Double strangeness [1]cascade production as a probe of nuclear equation of state at high densities

Physics Letters B820,136521 (2021)

36. J. Estee et al., for SpRIT collaboration and M. D. Cozma

Probing the Symmetry Energy with the Spectral Pion Ratio

Physical Review Letters 126, 162701 (2021)

35. Krzysztof Pomorski*, José M. Blanco, Pavel V. Kostryukov, Artur Dobrowolski, Boena Nerlo-Pomorska, Michal Ward, Zhi-Gang Xiao*, Yong-Jing Chen, Li-Le Liu, Jun-Long Tian, Xin-Yue Diao, Qiang-Hua Wu

Fission fragment mass yields of Th to Rf even-even nuclei*

Chinese Physics C45, 054109 (2021)

34. Fenhai Guan*, Xinyue Diao, Yijie Wang, Yuhao Qin, Zhi Qin, Qianghua Wu, Dong Guo, Xianglun Wei, Herun Yang, Peng Ma, Rongjiang Hu, Limin Duan, Wenbo Liu, Wanqing Su, Chun-Wang Ma, Yikai Hou, Zhigang Xiao*

A Compact Spectrometer for Heavy Ion Experiments in the Fermi energy regime

Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A 1011 (2021) 165592

33. Jisi Xu, Anjun Chu, Zi Yuan, Xinliang Song, Tianle Cheng, Han Yi, Yijie Wang , Ying Chang, Zhao Zhang and Zhigang Xiao*

Observing the polarization of cosmic-ray muons in student physics laboratory

Eur. J. Phys. 42 (2021) 035603

32. Yi-Jie Wang*, Fen-Hai Guan, Xin-Yue Diao,Qiang-Hua Wu, Xiang-Lun Wei, He-Run Yang, Peng Ma, Zhi Qin, Yu-Hao Qin, Dong Guo, Rong-Jiang Hu, Li-Min Duan, Zhi-Gang Xiao

CSHINE for studies of HBT correlation in heavy ion reactions

Nucl. Sci. Tech. 32, 4 (2021)

31. G. Jhang et al. for SpiRIT collaboration and TEMP collaboration,

Symmetry energy Investigation with pion production from Sn+Sn systems

Physics Letter B 813, 136016 (2021)

30. Qianghua Wu, Fenhai Guan, Xinyue Diao, Yijie  Wang, Yingxun Zhang, Zhuxia Li, Xizhen Wu, Artur Dobrowolski, Krzysztof Pomorski,  Zhigang Xiao*

Symmetry energy effect on emissions of light particles in  coincidence with fast fission

Physics Letter B 811, 135865 (2020)

29. Li Ou(欧立), Zhi-Gang Xiao(肖志刚)*

Orientation dichroism effect of proton scattering on deformed

Chinese Physics C 44, 114103 (2020)

28. Xiao Liang , Li Ou*, and Zhigang Xiao*

New probe to study the symmetry energy at low nuclear density with the deuteron breakup reaction

Phys. Rev. C 101, 024603 (2020)

27. S. J. Zhu (朱胜江)*, E. H. Wang*, J. H. Hamilton*, A. V. Ramayya, Y. X. Liu (刘艳鑫), N. T. Brewer, Y. X. Luo, J. O. Rasmussen, Z. G. Xiao (肖志刚), Y. Huang (黄彦), G. M. Ter-Akopian, and Ts. Oganessian

Coexistence of Reflection Asymmetric and Symmetric Shapes in144Ba

Physical Review Letters 124, 032501 (2020)

26. Qianghua Wu, Xinyue Diao, Fenhai Guan, Yijie Wang, Yingxun Zhang, Zhuxia Li, Xizhen Wu, Krzysztof Pomorski, ZhigangXiao*

Transport model studies on the fast fission of the target-like fragments in heavy ion collisions

Physics Letter B 797,134808 (2019)

25. Wei Ji, Yao Chen, Changbo Fu, Ming Ding, Jiancheng Fang, Zhigang Xiao, Kai Wei, and Haiyang Yan

New Experimental Limits on Exotic Spin-Spin-Velocity-Dependent Interactions By Using SmCo5 Spin Sources

Physical Review Letters 121, 261803 (2018)

24. L. Adamczyk et al. for STAR Collaboration

Globe \Lambda hyperon polarization in nuclear collisions

Nature 548, 62-65（2017）[doi:10.1038/nature23004]

23. Yan Zhang, Junlong Tian*, Wenjing Cheng, Fenhai Guan, Yan Huang, Hongjie Li, Liming Lyu ,Rensheng Wang , Yijie Wang, Qianghua Wu, Han Yi ,Zhao Zhang ,Yixuan Zhao,Limin Duan , Rongjiang Hu, Meirong Huang, Genming Jin, Shilun Jin, Chengui Lu, Junbing Ma, Peng Ma, Jiansong Wang, Herun Yang, Yanyun Yang, Junwei Zhang, Yapeng Zhang, Yingxun Zhang ,Chunwang Ma, Chunyuan Qiao, Betty Tsang and Zhigang Xiao*

Long-time drift of the isospin degree of freedom in heavy ion collisions

Physical Review C-Rapid Communication. 95, 041602R. (2017)

22. Y. Huang, Z. G. Xiao*, S. J. Zhu, C. Qi, Q. Xu, W. J. Cheng, H. J. Li, L. M. Lyu, R. S. Wang, W. H. Yan, H. Yi, Y. Zhang, Q. M. Chen, C. Y. He, S. P. Hu, C. B. Li, H. W. Li, P. W. Luo, X. G. Wu, Y. H. Wu, Y. Zheng, and J. Zhong

High-spin structures in the 129Xe nucleus

Physical Review C 93, 064315 (2016).

21. C. Liu S. Y. Wang, R. A. Bark, S. Q. Zhang, J. Meng, B. Qi, P. Jones, S. M. Wyngaardt, J. Zhao, C. Xu, S.-G. Zhou, S. Wang, D. P. Sun, L. Liu, Z. Q. Li, N. B. Zhang, H. Jia, X. Q. Li, H. Hua, Q. B. Chen, Z. G. Xiao, H. J. Li, L. H. Zhu, T. D. Bucher, T. Dinoko, J. Easton, K. Juhász, A. Kamblawe, E. Khaleel, N. Khumalo, E. A. Lawrie, J. J. Lawrie, S. N. T. Majola, S. M. Mullins, S. Murray, J.Ndayishimye, D. Negi, S. P. Noncolela, S. S. Ntshangase, B. M. Nyakó, J. N. Orce, P. Papka, J. F. Sharpey-Schafer, O. Shirinda, P. Sithole, M. A. Stankiewicz, M. Wiedeking

Evidence for Octupole Correlations in Multiple Chiral Doublet Bands

Physical Review Letters 116, 112501(2016)

20. Li Ou*, Zhigang Xiao*, Han Yi, Ning Wang, Min Liu and Junlong Tian

Dynamic isovector reorientation of deuteron as a probe to nuclear symmetry energy

Physical Review Letters, 115, 212501 (2015),

19. H. J. Li, Z. G. Xiao*, S. J. Zhu, M. Patial, C. Qi, B. Cederwall, Z. Zhang, R. S. Wang, H. Yi, W. H. Yan, W. J. Cheng, Y. Huang, L. M. Lyu, Y. Zhang, X. G. Wu, C. Y. He, Y. Zheng, G. S. Li, C. B. Li, H. W. Li, J. J. Liu, P. W. Luo, S. P. Hu, J. L. Wang, and Y. H. Wu

Collective band structures in the 99Tc nucleus

Physical Review C 91, 054314 (2015).

18. The STAR Collaboration

Measurement of interaction between antiprotons

Nature 527,345 (2015)，doi:10.1038/nature15724

17. R.S. Wang, Y. Zhang, Z.G. Xiao, J.L. Tian, Y.X. Zhang, Q.H. Wu, L.M. Duan, G.M. Jin, R.J.Hu, S.F. Wang, Z.Y. Li, H.W. Wang, Z. Zhang, H. Yi, H.J. Li, W.J. Cheng, Y. Huang, L.M. Lu

Time-dependent isospin composition of particles emitted in fission events following Ar-40+Au-197 at 35 MeV/u,

Physical Review C, 89 (2014) 064613

16. E. O. Lieder, R. M. Lieder, R. A. Bark, Q. B. Chen, S. Q. Zhang, J. Meng, E. A. Lawrie, J. J. Lawrie, S. P. Bvumbi, N. Y. Kheswa, S. S. Ntshangase, T. E. Madiba, P. L. Masiteng, S. M. Mullins, S. Murray, P. Papka, D. G. Roux, O. Shirinda, Z. H. Zhang, P.W. Zhao, Z. P. Li, J. Peng, B. Qi, S. Y. Wang, Z. G. Xiao, and C. Xu

Resolution of Chiral Conundrum in 106Ag: Doppler-Shift Lifetime Investigation

Physical Review Letters 112, 202502 (2014)

15. Z.G. Xiao, G.C. Yong, L.W. Chen, B.A. Li, M. Zhang, G.Q. Xiao, N. Xu (a Review Article)

Probing nuclear symmetry energy at high densities using pion, kaon, eta and photon productions in heavy-ion collisions

European Physical Journal A, 50 (2014) 37.

14. H. J. Li, Z.G. Xiao*, S.J. Zhu, E. Y. Yeoh, Y. X. Liu, Y. Sun, Z. Zhang, R. S. Wang, H. Yi, W. H. Yan, Q. Xu, X. G. Wu, C. Y. He, Y. Zheng, G. S. Li, C. B. Li, H. W. Li, J. J. Liu, S. P. Hu, J. L. Wang, and S. H. Yao

Multiphonon gamma-vibrational bands in the gamma-soft nucleus 138Nd

Physical Review C87(2013) 057303

13. Weihua Yan, Liguo Zhang, Zhao Zhang, Zhigang Xiao*

Feasibility studies on the burnup measurement of fuel pebbles with HPGe gamma spectrometer

Nuclear Instrument Method A712(2013)130-136

12. Rensheng Wang, Yan Huang, Zhigang Xiao*, ZhaoZhang, RongWang, Haiyan Gao

A practical method to determine the spatial resolution of GEM detector

Nuclear Instrument Method A701 (2013) 54–57

11. W.Reisdorf et al.(FOPI Collaboration)

Systematics of azimuthal asymmetries in heavy ion collisions in the 1A GeV regime ，

Nuclear Physics A, 876(2012),1-60

10. The STAR Collaboration

Observation of the antimatter helium-4 nucleus

Nature 473, Pages: 353–356 (2011)

9. Zhang Ming, Z.G. Xiao*, Shengjiang Zhu

Tracing isospin with the pi-/pi+ratio in central heavy ion collisions

Physical Review C 82, (2010)044602

8. W. Reisdorf et al. (FOPI collaboration)

Systematics of central heavy ion collisions in the 1A GeV regime

Nuclear Physics A 848 (2010) 366–427

7. Zhang Ming, Zhigang Xiao*, Shengjiang Zhu

Systematic studies of the pi-/pi+ ratio with the same neutron/proton ratio but different masses

Physical Review C 80, (2009) 034616

6. Zhigang Xiao, Bao-An Li*, Lie-Wen Chen, Gao-Chan Yong, Ming Zhang

Circumstantial Evidence for a Soft Nuclear Symmetry Energy at Suprasaturation Densities

Physical Review Letters102 (2009) 062502

5. M. L. Benabderrahmane et al. (FOPI Collaboration)

Measurement of the In-Medium K0 Inclusive Cross Section in π-Induced Reactions at 1.15?GeV/c

Physical Review Letters 102 (2009), 182501

4. F. Fu, Z. G. Xiao*, G. M. Jin, Z. Feng, N. Yao, H. S. Xu., X. Y. Zhang

Radial flow and its correlation to nuclear stopping in relativistic heavy ion collisions

Physics Letters B 666 (2008) 359

3. Z. G. Xiao* , R. J. Hu, H. Y. Wu, G. M. Jin, Z. Y. Li,L. M. Duan, H. W. Wang, B. G. Zhang, S. F. Wang, Z. Y. Wei,H. S. Xu, Y. T. Zhu, S. L. Li, F. Fu, X. H. Yuan, Z. Q. Feng

System dependence of the correlation function of IMFs in 36Ar+112,124Sn at 35MeV/u

Physics Letters B 639 (2006) 436

2. W. Reisdorf et al. (FOPI Collaboration)

Nuclear Stopping from 0.09A to 1.93A GeV and Its Correlation to Flow

Physical Review Letters 92 (2004), 232301-1

1. H.Y. Wu, Z. G. Xiao, G. M. Jin et al.,

Evidence of “slow” relaxation of isospin degree of freedom

Physics Letters B 538 (2002) 39

研究生

邹仁杰 （在读） 超子-超子HBT关联函数

田柏汀 （在读） 氘核同位旋矢量极化实验

许俊怀 （在读） 核物理实验中的逆问题求解方法研究

司大伟 （在读） 中子-中子关联函数

张博源 （在读硕） 氘核实验的模拟

郑 堃 （硕） CEE实验对K0介子的重建可行性研究

肖 圣 （在读） t-3He的HBT关联和同位旋效应

秦 智（在读） 重离子碰撞中的p-Lambda关联函数研究和CEE-MWDC径迹阵列探测器的研制

郭 栋（2024） 兰州低温高密核物质测量谱仪(CEE)的触发系统研制

秦雨浩（2024），重离子核反应中轫致辐射光子能谱的实验研究

刁昕玥（2022），中能重离子碰撞裂变及其符合轻粒子出射的实验研究

关分海（2022），25 MeV/u 86Kr + 208Pb 反应中同位旋效应的实验研究

沈伟栋（2021），中高能中子的探测器响应模拟（学士）

王孙容（2021），基于Geant4的高能γ射线针孔成像技术研究（学士）

吴强华（2021），费米能区重离子碰撞诱发快裂变及其对称能效应的研究

王轶杰（2021），同位旋依赖的轻粒子发射时标的实验研究

吕黎明（2019），用于CEE 的多丝漂移室阵列的模拟研究与原型测试

黄 彦（2018），缺中子核129Xe 及丰中子核140,141Xe 的高自旋态研究

张 嫣（2017），中能重离子碰撞中的同位旋效应

李红洁（2016）， 105Nb,138Nd核中多声子γ振动带与147,152Ce核中八极关联的研究

易 晗（2016）， 多丝漂移室探测器系统的研制和测试

程文静（2016）， 用于多丝漂移室读出的扇入延迟前端电子学的研究 (硕士)

王仁生（2015）， 通过轻带电粒子发射研究裂变反应中的对称能效应

闫威华（2013）， 高温气冷反应堆中燃耗测量方法研究和原型研制

张 明（2011）， HIRFL-CSR 能区π介子发射与非对称核物质状态方程

学生获奖情况

郭 栋， 获得清华物理系吴有训奖(2024)

刁欣玥， 获得北京市优秀毕业生称号(2022)

关分海， 获得清华物理系任之恭奖(2022)、PFUNT五校博士生论坛一等奖(2021)

沈伟栋， 获得北京市优秀本科论文奖(2021)

王轶杰， 获得清华物理系任之恭提名奖、PFUNT五校博士生论坛二等奖、全国核反应会议优秀报告奖

张 嫣， 获得清华物理系任之恭奖(2017)

李红洁， 获得国家奖学金(2015)、清华物理系吴有训奖(2016)

王仁生， 获得国家奖学金(2014)、清华物理系任之恭奖(2014)

张 明， 获得清华物理系任之恭奖(2011)

• 注：吴有训奖和任之恭奖均位清华物理系研究生最高奖。吴有训奖奖励在科学研究中取得突出成就的研究生，任之恭奖奖励在实验科学中取得突出成就的研究生。