研究
主题指南：这些方向研究什么？
这些浏览标签允许重叠，一篇论文可以属于多个主题。数量仅表示本页面的论文，不是整个领域的文献数。零篇主题仍提供学习说明，并不表示作者在该方向已有论文。主题可与年份、作者角色和搜索组合使用。“质谱”通常对应 mass spectrometry；光学光谱测量的是光谱。
原有研究方向
质量测量与束流
重离子研究中的质谱技术创新 (27)
为稀有同位素发展潘宁阱、MR-TOF、储存环、计时探测器和离子光学。分辨本领、准确度与效率需分别考察；峰窄并不自动代表质量准确。
常见观测量: 分辨本领、校准、计时、传输效率与系统不确定度。
显示论文 (27)激光光谱与离子源 (4)
激光光谱利用同位素位移和超精细结构提取半径、自旋与矩。离子源产生并制备所需束流；激光烧蚀离子源本身并不等同于激光光谱测量。
常见观测量: 同位素位移、超精细常数、电荷半径、束流产额与纯度。
显示论文 (4)核结构
形状共存与核结构 (0)
同一原子核的不同内禀形状可对应相近的低激发态。能级、电磁跃迁与半径有助于区分形状共存和形变逐渐变化；质量趋势本身并不是共存证据。
常见观测量: 低激发 0+ 态、E0/E2 强度、电荷半径与组态混合。
显示论文 (0)核结构与同位素演化 (25)
研究壳结构、配对和形变如何沿同位素或同中子素链变化。此处演化指随质子数或中子数的变化，而非同位素在材料中的运动。
常见观测量: 分离能、壳隙、配对指标、半径与同质异能态。
FRIB nuclear theory · IGISOL research programme ·
显示论文 (25)多中子体系 (4)
研究仅由中子组成体系的关联与可能的共振。短寿命共振样结构需要与束缚核及末态相互作用效应区分。
常见观测量: 缺失质量谱、相对能量、宽度与反应模型依赖。
Observation of a correlated free four-neutron system ·
显示论文 (4)偶极共振与强度分布 (1)
研究偶极激发及其强度随能量的分布。电偶极运动可揭示集体响应和弱束缚中子动力学；低能峰需经分析才可判断是否属于独立共振。
常见观测量: E1 强度、激发能、衰变道与极化率。
显示论文 (1)八极形变与关联 (1)
反射不对称、常呈梨形的核形状涉及八极自由度。静态形变与八极振动是不同情形，可用能谱、宇称伙伴态和电八极跃迁强度检验。
常见观测量: 宇称双重态、E3 强度、集体带与形变指标。
Octupole collective motion review ·
显示论文 (1)核结构与同位旋对称性 (3)
通过交换质子与中子的角色比较镜像核和同量异位多重态。库仑效应和其他电荷依赖相互作用破坏理想同位旋对称性，影响位移能与精密弱衰变检验。
常见观测量: 多重态质量、库仑位移能、IMME 系数与衰变修正。
FRIB fundamental symmetries · FRIB nuclear theory ·
显示论文 (3)中子皮与核对称能 (0)
中子皮厚度为中子与质子均方根半径之差。它与对称能密度依赖的关系具有模型依赖性；仅有电荷半径并不能直接测量中子皮。
常见观测量: 中子与质子半径、宇称破坏散射、偶极极化率及状态方程约束。
显示论文 (0)衰变与对称性
β 衰变与基本对称性 (2)
利用衰变率、能谱与角关联检验弱相互作用。寻找时间反演破坏或非标准耦合时，必须控制核结构和探测器效应；一般 β 衰变测量不等于发现对称性破坏。
常见观测量: 关联系数、Vud、能谱形状与系统修正。
显示论文 (2)中微子质量与双 β 衰变 (13)
β 衰变或电子俘获端点通过衰变运动学探测中微子质量尺度。双 β 研究还需 Q 值和核矩阵元；若观察到无中微子双 β 衰变，将检验轻子数守恒。不同方法的假设并不相同。
常见观测量: Q 值、端点能谱、相空间因子、矩阵元与本底。
DOE: neutrinoless double beta decay ·
显示论文 (13)同位素的核结构与衰变 (29)
利用放射性衰变确定能级、自旋、跃迁强度与长寿命异能态。衰变能和分支比把质量面与母核、子核结构联系起来。
常见观测量: 半衰期、Q 值、分支比、能级纲图与 β 强度。
IGISOL research programme · FRIB fundamental symmetries ·
显示论文 (29)核天体物理
恒星核合成与化学演化 (7)
把核反应和衰变网络与恒星及抛射物的元素丰度联系起来。质量与寿命约束反应路径；恒星演化和混合决定产物如何进入后续恒星。
常见观测量: 丰度、反应流、质量、半衰期及天体环境条件。
显示论文 (7)新星核反应与核合成 (0)
经典新星是在吸积白矮星表面发生的热核爆发。共振、质子俘获与 β 衰变影响反应率和抛射同位素；超新星或大爆炸研究不应直接归入新星。
常见观测量: 共振能与强度、随温度变化的反应率及抛射产额。
JINA: nuclear astrophysics · IGISOL research programme ·
显示论文 (0)天体核反应与核动力学 (8)
把实验室截面和共振与天体等离子体中的反应率联系起来。将束流实验转换为恒星反应率时，需考虑反应机制、靶核态与不确定度。
常见观测量: 截面、共振强度、反应率与网络敏感性。
显示论文 (8)重核与核反应
超重元素合成与衰变 (0)
通过熔合反应产生最重原子核，并用衰变链鉴别。产生概率与裂变竞争，壳效应影响存活率。重靶多核子转移反应不自动等同于超重元素合成。
常见观测量: 蒸发剩余核截面、α 衰变链与裂变寿命。
GSI superheavy-nucleus research ·
显示论文 (0)裂变碎片动力学与能量分布 (2)
研究裂变核如何在碎片之间分配质量、电荷、能量和角动量。碎片产额与异能态布居约束壳结构、激发能和断裂过程的作用。
常见观测量: 质量与电荷产额、总动能、角动量分布及异能态产额比。
GSI: shell effects in fission ·
显示论文 (2)探测器技术
高精度探测用超导量热器 (0)
在低温下通过微小温升测量沉积能量。超导转变边缘传感器利用超导转变附近电阻的剧烈变化；能量分辨率、响应时间与本底需综合考察。
常见观测量: 能量分辨率、热响应、堆积、校准与噪声。
显示论文 (0)粒子探测中的电阻板室 (0)
采用电阻电极的气体探测器在强电场中放大电离信号。它们可提供快速计时与触发；其技术原理不同于 MCP 探测器。
常见观测量: 效率、时间分辨率、计数率能力、气体配比与老化。
CMS resistive plate chambers ·
显示论文 (0)我利用高精度离子阱和储存环质谱回答中微子物理、原子核结构和核天体物理中的问题。各研究方向下的论文来自统一的论文数据库，完整列表见 论文 页面。
图说实验技术 #
离子阱与原子阱家族——工作原理
动画示意，不按比例。红/蓝 = 电极极性（射频装置中随射频切换）；彩色轨迹为一个离子或原子。
直至 ¹⁰⁰Sn 的 N = Z 奇特核——MASSPASS #
芬兰科学院研究员项目（负责人）。在 IGISOL（于韦斯屈莱）和 RIKEN（日本）测量直至 ¹⁰⁰Sn 的 N = Z 奇特核及其附近核素的质量，研究通向最重自共轭双幻数核的壳演化以及 rp 过程所需的核物理输入。项目主页
4 条文献记录
- , Direct mass measurement of ⁹¹Rh and ⁸⁹Ru and mid-shell trend of the one-proton separation energies for N = Z + 1 nuclei, Phys. Rev. C 114, 034311 (2026)
- , Direct mass measurement of ⁹³Pd and implications for the isomer structures in ⁹⁴Ag, Phys. Rev. Research 7, L042022 (2025)
- , High-precision mass measurements of neutron-deficient silver isotopes probe the robustness of the N = 50 shell closure, Phys. Rev. Lett. 133, 132503 (2024) · arXiv:2401.07976
- , Study of mass-measurement method for N = Z nuclei with isochronous mass spectrometry, Nucl. Phys. Rev. 36, 294 (2019)
用于确定中微子质量的 Q 值 #
利用彭宁阱直接测量衰变能（Q 值），寻找可用于未来直接中微子质量实验的超低 Q 值 β⁻ 衰变和电子俘获跃迁，并排除不合适的候选核。
11 条文献记录
- , Precise determination of electron-capture Q value of ¹¹³Sn decay related to electron neutrino mass measurements, Phys. Rev. C 114, 035501 (2026) · arXiv:2604.03410 — QEC = 1039.25(19) keV
- , High-precision direct decay energy measurements of the electron-capture decay of ⁹⁷Tc, Phys. Rev. C 112, 035501 (2025) · arXiv:2502.04490 — QEC = 324.82(21) keV
- , High-precision measurements of the atomic mass and electron-capture decay Q value of ⁹⁵Tc, Phys. Lett. B 859, 139094 (2024) · arXiv:2406.05273
- , Direct high-precision measurement of the mass difference of ⁷⁷As–⁷⁷Se related to neutrino mass determination, Eur. Phys. J. A 60, 104 (2024) · arXiv:2401.15242
- , β⁻ decay Q-value measurement of ¹³⁶Cs and its implications for neutrino studies, Phys. Rev. C 108, 045502 (2023) · arXiv:2306.04604
- , Direct determination of the atomic mass difference of the pairs ⁷⁶As–⁷⁶Se and ¹⁵⁵Tb–¹⁵⁵Gd rules out ⁷⁶As and ¹⁵⁵Tb as possible candidates for electron (anti)neutrino mass measurements, Phys. Rev. C 106, 015502 (2022) · arXiv:2202.07656
- , High-precision electron-capture Q value measurement of ¹¹¹In for electron-neutrino mass determination, Phys. Lett. B 832, 137226 (2022) · arXiv:2201.12573
- , Observation of an ultralow-Q-value electron-capture channel decaying to ⁷⁵As via a high-precision mass measurement, Phys. Rev. C 106, 015501 (2022) · arXiv:2203.00457
- , High-precision measurement of a low Q value for allowed β⁻ decay of ¹³¹I related to neutrino mass determination, Phys. Lett. B 830, 137135 (2022)
- , ¹⁵⁹Dy electron-capture: a new candidate for neutrino mass determination, Phys. Rev. Lett. 127, 272301 (2021) · arXiv:2106.06626
- , Direct measurement of the mass difference of ⁷²As–⁷²Ge rules out ⁷²As as a promising β-decay candidate to determine the neutrino mass, Phys. Rev. C 103, 065502 (2021) · arXiv:2103.08729
用于同位素移位研究的原子质量 #
1 条文献记录
- , High-precision measurement of the atomic mass of ⁸⁴Sr and implications to isotope shift studies, Eur. Phys. J. A 60, 147 (2024) · arXiv:2404.02025
储存环、MR-TOF 与 MCP 探测器 #
博士阶段在 RIKEN Rare-RI Ring 储存环开展等时性质量测量的次级离子鉴别，以及定时/位置灵敏微通道板（MCP）探测器研制；之后扩展到 IGISOL 和 GSI FRS Ion Catcher 的 MR-TOF 谱仪以及 HIAF 的探测器方案。
7 条文献记录
- , High-resolution multi-reflection time-of-flight mass spectrometer for exotic nuclei at IGISOL, Nucl. Instrum. Methods A 1088, 171513 (2026)
- , Overview of high-performance timing and position-sensitive MCP detectors utilizing secondary electron emission for mass measurements of exotic nuclei at nuclear physics facilities, Sensors 24, 7261 (2024) — review
- , Development of a large-area timing and position-sensitive foil-MCP detector for mass measurements at the Rare-RI Ring in RIKEN, arXiv preprint (2021) · arXiv:2106.08264
- , Development of mirror-type MCP detectors for mass measurements at the Rare-RI Ring, JPS Conf. Proc. 35, 011023 (2021)
- , Scheme of high-resolution identification and selection of secondary ions for mass measurements with the Rare-RI Ring, Hyperfine Interact. 240, 92 (2019)
- , Electrostatic-lenses position-sensitive TOF MCP detector for beam diagnostics and new scheme for mass measurements at HIAF, Nucl. Sci. Tech. 30, 152 (2019) · arXiv:2105.14551
- , Timing performance of a mirror-type MCP detector for mass measurements at the Rare RI Ring, RIKEN Accel. Prog. Rep. 51, 152 (2018)
离子光学设计 #
束流线、储存环与离子阱装置的离子光学设计：RIKEN 稀有RI储存环（Rare-RI Ring）注入离子光学、等时性质量测量的模拟研究，以及当前利用 SIMION 开展的 RFQ、MR-TOF 与彭宁阱束流线设计。
- Z. Ge, Q. Wang, M. Wang, T. Uesaka, Study of mass-measurement method for N = Z nuclei with isochronous mass spectrometry, Nucl. Phys. Rev. 36, 294 (2019)
- Z. Ge et al., Online results for the injection ion optics of the Rare RI Ring, RIKEN Accel. Prog. Rep. 49, 180 (2016)
核物理 #
- 远离稳定线的壳演化与幻数——趋近 ¹⁰⁰Sn 的 N = Z 核
- 同位旋对称性、镜像核与库仑位移能
- 由精确质量得到的分离能、对关联与同核异能态
- 面向中微子物理的稀有衰变 Q 值
核天体物理 #
- N = Z 附近 rp 与 νp 过程等待点核的质量
- 作为 r 过程网络计算输入的丰中子核质量
- X 射线暴与元素起源的核物理输入
科学背景 #
彭宁阱质谱。 电荷为 q、质量为 m 的离子在强磁场 B 和弱静电四极势中做三种本征运动；约化回旋频率与磁控频率之和在很好的近似下等于自由回旋频率 νc = qB/(2πm)。把待测离子的 νc 与已知质量的参考离子比较，磁场被消去，质量由频率比得到。在 JYFLTRAP 中，第一个阱通过缓冲气体冷却提纯离子束团，第二个阱完成测量；对短寿命核可达到 10−8 及更好的相对不确定度。飞行时间离子回旋共振（TOF-ICR）方法扫描激发频率，共振表现为到探测器飞行时间的极小值；相位成像离子回旋共振（PI-ICR）方法把固定时间内累积的径向相位投影到位置灵敏探测器上，分辨本领更高，可分辨低激发能的同核异能态。
多次反射飞行时间（MR-TOF）质谱。 离子在两面静电镜之间多次反射，使紧凑装置中的飞行路程延长到数百米。分辨本领 R = m/Δm = t/(2Δt) 随飞行时间增大，因此同量异位素可在毫秒内分开；该装置可用作同量异位素分离器、质谱仪和束流诊断。由于 m/q 正比于 (t − t0)2，需要用参考离子标定。
衰变能与中微子质量。 β⁻ 衰变或电子俘获的 Q 值等于母核与子核原子质量之差，Q = [M(母核) − M(子核)]c2。直接测量中微子质量的实验分析能谱末端附近的区域，极小的 Q 可提高灵敏度。亚 keV 精度的彭宁阱 Q 值测量可以找到这类超低 Q 跃迁，并排除不合格的候选者。
核结构。 由质量得到的结合能显示壳闭合（越过幻数后双中子分离能下降）、对关联（奇偶摆动）和 N = Z 核的额外结合；镜像核通过库仑位移能检验同位旋对称性。¹⁰⁰Sn 是预期为双幻核的最重的自共轭核。
核天体物理。 在 X 射线暴和 νp 过程中，反应流靠近质子滴线，并在质子俘获 Q 值很小的核处等待；在 r 过程中，中子分离能决定中子俘获流的路径。因此质量是元素起源研究的核心核物理输入；参见面板 元素周期表与元素起源 。
同位素移位。 在同位素链的激光光谱中，质量移位需要精确的原子质量；它们降低了由测得的移位提取电荷半径差时的不确定度。