中科院高能物理研究所专业介绍：理论物理

　　一、学科概况
　　理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动的基本规律的学科。研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等，几乎包括物理学所有分支的基本理论问题。理论物理一方面探索基本粒子的运动规律，同时也探索各种复杂条件下物理规律的表现形式。随着大型强子对撞机LHC的完成，新一代大型天文望远镜的建成，引力波探测实验的推进，以及数个未来的大型实验计划的实施，我们有机会探测到超出标准模型的新物理，精确测量宇宙极早期大爆炸的余辉，研究遥远宇宙空间的黑洞和其它奇异天体。越来越多的实验结果将给理论物理学家更多的启示，我们对自然规律的认识将迈入新的层次。高能所理论物理室，是我国粒子物理与核物理理论最重要的研究基地之一,是科学院一期知识创新工程试点单位。长期以来，与国内外大型加速器上的实验紧密结合，并承担北京正负电子对撞机相关物理的理论研究工作，形成了以唯象研究为主的研究特色。其研究人员具有非常扎实的研究基础，严谨的研究学风，在国际上具有很强的竞争能力。

　　二、学科内涵与特色
　　1．粒子物理理论：
　　粒子物理理论的研究对象是微观世界中的三种基本相互作用，即电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用；基本理论框架是描述电磁和弱相互作用的电弱统一理论，以及描述强相互作用的量子色动力学（QCD），这二者统称为粒子物理的标准模型。
　　标准模型的精确检验及超出标准模型的新物理的寻找是我们的一个重要研究方向，主要研究领域包括重味(B与D介子)物理及CP破坏、中微子物理学、轻子和夸克质量起源问题以及TeV能标新物理唯象学等。　CKM矩阵元的精确测量和CP破坏现象及其机制是重味物理研究的重要内容，也是寻找新物理的重要窗口，B工厂、LHC和未来超级B工厂将为该领域的研究提供重要的实验支撑。中微子具有微小质量已经被中微子振荡实验所证实，这也是目前唯一确定的存在超出标准模型新物理的实验证据，中微子质量起源及混合机制的研究是目前粒子物理研究的热点。尤其最近大亚湾中微子实验首次精确测量到中微子混合角对中微子混合机制及相关CP破坏的进一步实验和理论研究起到重要推动作用。另外，希格斯粒子是标准模型预言存在并对质量起源起决定性作用的粒子，LHC实验近期将对其存在与否做出结论，这将实质性推动未来粒子物理理论的发展。总之，今后一段时期将是粒子物理研究的激动人心的重要时期。
　　QCD的微扰场论方法在重味物理、重夸克偶素物理以及LHC物理研究方面有重要的应用。我们在微扰场论的计算机自动化计算及粒子物理唯象学研究方面进行了系统的研究，开发的自动化系统FDC已经成熟并在国际上产生影响，相关物理研究正在取得重要进展。
　　QCD的低能性质的研究需要非微扰方法。格点QCD是目前公认的从第一原理出发的研究QCD非微扰效应的重要理论方法，其主要研究手段是基于大型并行计算机系统进行大规模的MonteCarlo数值模拟研究。我们的研究内容是轻强子物理、D介子物理和粲偶素物理以及B介子物理，尤其关注胶球、混杂态和多夸克态等奇特强子态的相关课题。我们密切联系北京正负电子对撞机和北京谱仪的重要物理实验，立足于国内已经建立或在建的超级计算机系统进行现实的研究，在产出物理成果的同时，也培养高性能科学计算的应用人才。

　　2．原子核物理：
　　研究方向：高能核物理。
　　高能核物理的主要研究对象是强相互作用系统。强相互作用，又称强力或强核力是自然界四种基本相互作用中最强的相互作用力。描述强相互作用的基本理论是量子色动力学（QCD）。强相互作用主要存在于两个区域：一是存在于较大的1到3个费米尺度，它将核子（包括质子和中子）束缚成原子核；另外存在于较小的尺度，譬如说小于0.8个费米（核子大小），强相互作用力通过胶子将夸克束缚成质子、中子以及其它的强子。