理论物理专业分析

理论物理专业

理论物理专业 是研究物质的基本结构和基本运动规律的一门学科， 它既是物理学的理论基础， 又与物理学乃至自然科学其它领域很多重大基础和前沿研究密切相关。理论物理学通过为现实世界建立数学模型来试图理解所有物理现象的运行机制。通过 “ 物理理论 ” 来条理化、解释、预言物理现象。

研究方向

1 粒子物理和量子场论

粒子物理学 是研究物质微观结构及基本相互作用规律的物理学前沿学科。 粒子 物理理论作为量子场的基本理论，取得了极大的成功。粒子物理标准模型的建立是二十世纪物理学的重大成就之一，它能统一描述目前人类已知的最小 &lquo; 粒子 &rquo; （夸克、轻子、 光子 、胶子、中间玻色子、 Higgs 粒子）的性质及强、电、弱三种基本相互作用。粒子物理学有研究方向，例如：强子物理、重味物理、轻子物理、 中微子 物理、标准模型精确检验、 对称性 和对称性破坏、标准模型扩展等等。

2 超弦理论和场论

量子场论是研究微观世界的基本工具，属于重要的前沿领域，它的研究成果直接地影响理论物理分支领域的进展。弦理论是在量子场论基础上发展起来的一种新的物理模型，它避免了通常场论中遇到的紫外发散等问题，是当前统一四种相互作用理论的重要尝试。

3 引力理论与宇宙学

爱因斯坦 的广义相对论是一个十分成功的经典引力理论 , 将引力 量子化 从而 建立一个自恰的 量子引力理论 是当前理论物理的一大重要任务。与广义相对论相比， 标量 －张量引力论具有很强的竞争力。广义相对论在宇宙学及天体物理中的应用（包括 大爆炸宇宙模型 、 中子星 和 黑洞 、 引力透镜 以及引力波的预言）已取得巨大成功，但是，疑难问题有待解决。例如，奇性困难， 暗物质 的构成及其存在形式、物理性质、在宇宙中的占有比例及其对宇宙演化的作用，物质反物质的不对称性，宇宙常数和 暗能量 问题，原初核合成，宇宙早期相变过程的 拓扑 缺陷问题，宇宙早期暴涨模型的建立 , 黑洞的量子力学，引力的全息性质等。

国际上若干大型的空间和地面天文观测装置（包括大型望远镜、引力波 天文台 、 等效原理 的检验装置等等）将在今后若干年内投入使用，这将对现有的 宇宙学 模型、引力波的预言以及等效原理的正确性提供更精确的检验，随之而来的将是宇宙学和引力论的迅速发展，为理论工作提供更多获取重要成果的机遇。

4 凝聚态理论和计算凝聚态物理

复杂性和多样性是多体微观量子世界的基本特征，对其规律性的探索是凝聚态理论研究的核心。这方面的每一次突破，例如能带论和 超导 的 BCS 理论 的建立，都对量子多体物理的应用和微观世界的认识产生了深刻的变革，其成果交叉渗透到数学、化学、材料、信息、计算机等学科和领域。在陶瓷材料、半导体异质结及其它低维固体材料中发现的大量反常 物理现象 召唤着新的 电子论 的诞生。对这些新的物理现象的研究是研究人员的一个中心任务，主要的研究方向包括：

量子 Hall 效应、高温超导电性、 巨磁阻 等强关联系统的物理机理、量子液体及量子临界现象；

量子多体理论方法，特别是数值计算的方法的探索和应用。计算方法包括 密度矩阵重整化群 、量子蒙特 - 卡罗计算、 从头计算 等；

量子点 、线、碳管等纳米材料、半导体材料或结构中的非平衡量子输运及 自旋 电子学

格点系统中的量子反散射与可积问题研究。

5 统计物理与理论生命科学

统计物理学 研究方法极为普遍，研究对象广泛，它是微观到宏观的桥梁，简单到复杂的阶梯，理论到应用的途径。从 生物大分子 序列分析，到认识其空间结构，到理解生命活动中的物理化学过程，生命科学提出了大量富有挑战性的统计物理问题。这些问题的研究将深化对 生命现象 本质的认识，同时也将促进统计物理学本身的发展。

6 理论生物物理

双亲分子膜是凝聚态物理软物质，或者叫复杂流体的前沿研究对象，是物理、化学、生物学 交叉学科 的研究课题。本方向的研究正在向单分子膜、生物大分子与它们的生物功能联系（ DNA 单分子弹性、蛋白质折叠等）的理论探索扩展。

7 原子核理论

从 20 世纪九十年代中期开始到本世纪初的十年内，国际上先后有一批超大型 核物理 实验装置投入运行，如 TJNAF(CEBAF) ， RIB ， RHIC 等等，核物理的发展进入了一个新阶段。这些新的巨型装置为从更深入的层次上研究核子－核子相互作用、核内的短程行为和核结构、各种极端条件下的核现象、核性质和多体理论方法提供了很好的机遇。

8 量子物理、量子信息和原子分子理论

高技术的发展使得过去无法得到的极端物理条件（如极端强场、超低温度和可控的 介观尺度 ）在实验室中得以实现。在这些特殊条件下，物质与光场的相互作用过程会呈现出一系列全新的物理现象 , 使得人们能重新认识物理学基本问题，导致新兴学科分支（如 量子信息 ）的建立。

量子信息是以量子力学基本原理为基础、充分利用量子相干的独特性质 ( 量子并行和 量子纠缠 ) ，探索以全新的方式进行计算、编码和信息传输的可能性，为突破芯片元件尺度的极限提供新概念、新思路和新途径。量子力学与信息科学结合，充分显示了 学科交叉 的重要性，可能会导致信息科学观念和模式的重大变革。

9 计算物理

辛算法和保结构算法是我国著名数学家 冯康 及其学派在 80 年代中期系统提出、并完善和发展起来的。他们在这个领域的工作不仅一直领先，而且在计算数学领域占有非常重要的地位并取得了国际上的公认。在计算数学和计算物理中，引入保持所计算的 Hamilton 系统的辛结构，或者对于接触系统等保持系统有关的几何结构的思想非常重要。国际上沿着保结构的思想，有关领域又有新的进展。比如多辛算法和 李群 算法的提出等等，它们分别是保持无限维系统的多辛结构的算法和系统李群对称性的算法。

就业方向

1 研究所

2 教书