《原子核结构》是核物理、粒子物理、核天文、核技术应用、以及相关专业研究生的基础课。原子核作为物质结构的重要层次, 是研究微观世界物质性质和运动规律的重要对象。 核结构主要研究核子及其它可能的强子、夸克等如何在强相互作用下构成原子核的基态和各种激发态和奇特态并呈现出丰富的性质。
通过本课程的学习，希望能够理解和掌握与原子核结构有关的基本理论, 特别是各种重要的原子核结构模型及其在现代科学技术和交叉学科领域中的应用，为进一步从事核相关科学研究和应用工作打下良好专业基础。

第一章	预备知识（6学时）
1.1	自然单位制
1.2	群论初步：集合论基础,矢量空间,群定义与分类,SU(2)群,群表示,变换群及其生成元,李代数与卡西米尔算符,用函数建立群表示。
1.3 坐标变换与角动量理论: 坐标变换的两种观点, 平移与动量算符, 旋转与角动量算符, 三维旋转群的凯莱-克莱茵表示
1.4 占有数表象与二次量子化：占有数表象，算符的二次量子化形式,费米子矩阵元，粒子-空穴绘景

章节	课时	内容	重、难点	备注
1.1	1	自然单位制：基本单位，换算关系	自然单位制与SI制间的换算	含课程介绍
1.2	2	集合论基础,矢量空间,群性质和表示,变换群及其生成元,卡西米尔算符	群及其表示的基本性质	
1.3	3

4	坐标变换的两种观点, 
旋转群的不可约表示，
角动量耦合与克莱布希-高登系数，
维格纳-埃克特定理	三维旋转群的不可约表示
角动量耦合与维格纳-埃克特	注意数学严密性与物理基础的兼顾
1.4	5
6	占有数表象，算符的二次量子化形式 
费米子矩阵元，粒子-空穴绘景	两体算符
费米子矩阵元计算	

第二章	电磁矩与跃迁 （共6学时）
章节	课时	内容	重、难点	备注
2.1	1	1-1：电磁场的量子化	平面波展开	
2.2	2

3	具有确定角动量的辐射场,标量赫姆霍兹方程的解
矢量赫姆霍兹方程,多极场的性质,平面波多极展开	好量子数

多极场	
2.3	4

5

6	辐射场与物质的耦合，基本矩阵元 ，跃迁矩阵的多极展开与选择规则，
光子发射率与吸收截面，长波极限下光子发射的矩阵元
跃迁的相对重要性与外斯科夫估计，电多极算符，有效荷	多极展开

光子发射截面

相对重要性	理解公式意义

第三四章 微观模型（共14学时）
4.1、核物质：质量公式，费米气体模型，密度泛函模型。 4.2、核子-核子相互作用。 4.3、Hartree-Fock近似：变分原理，Slater行列式近似，Hartree-Fock方程，密度矩阵公式，三体力，Skyrme力。4.4、唯象单粒子模型：球壳与形变壳模型。4.5、相对论平均场. 4.6、配对：Seniority模型，Quasispin模型，BCS模型，波戈留波夫变换，推广的密度矩阵。

章节	课时	内容	重、难点	备注
3.1	1	核物质，原子核密度分布，
结合能及其半经验公式	结合能	介绍Hofstadter因“开创了电子被原子核散射的研究以及由此获得的有关核结构方面的发现”与Mossbauer同获1961年诺贝尔物理奖
	2	费米气体模型	费米能	
3.2	3	核子间相互作用的一般性质，核子-核子散射实验数据得到的相互作用	相互作用形式的理论基础	
	4	有效相互作用	常用形式	
3.3
哈璀福克	5	变分原理与Slater行列式近似	变分方法	
	6	Hartree-Fock方程	方程含义	
	7	密度矩阵	定义及性质	
	8	三体力与Skyrme力	三体力	
3.4
壳模型	9	近独立单粒子运动：壳模型	壳模型基本思想及其实现	介绍Mayer和Jensen因“关于核粒子壳层结构方面的发现”与Wigner同获1963年诺贝尔物理奖
	10	形变壳模型	非球形的影响	
3.4
相对论平均场	11	模型框架: 三种介子的作用	哈密顿及运动方程	
	12	核子有效质量与热力学自洽性	热力学自洽性	
3.5
配对模型	13	Seniority模型，Quasispin模型， 	幸弱模型	
	14	BCS模型，波戈留波夫变换，
推广的密度矩阵。	BCS	


第四章 集体模型（共14学时）
4.1、核表面形变：一般参数化，多极形变的类型，四极形变，集体空间的对称性。4.2、表面振动：经典液滴振动，四极谐振子，集体角动量算符，集体四极算符，四极振动谱。4.3、转动核：刚性转子，对称转子，反对称转子。4.4、转动-振动模型：经典能量，量子哈密顿量，谱与本征函数，矩与跃迁概率。4.5、γ-不稳定核。4.6、表面振动的更一般模型：集体模型的推广，质子-中子振动，更高多极矩。4.7、相互作用玻色子模型：模型哈密顿量，群链，动力学对称性，跃迁算符，扩展相互作用玻色子近似，与几何模型比较。4.8、巨共振：Doldhaber-Teller模型，Steinwedel-Jensen模型。

章节	课时	内容	重、难点	备注
4.1	1	形变的一般描述方法，
多级形变分类	按球谐函数的展开	
	2	四级形变，集体空间对称性	四级形变	
4.2	3
4	表面振动：经典液滴，四级谐振子	表面能与库伦能	
		集体角动量与集体四极算符	共轭动量与量子化	
	5
6	四级振动谱	能级	
4.3		刚性、对称、反对称转子	转子哈密顿	
	7
8	转动-振动模型	谱与本征函数	
4.4
4.5		Gamma不稳定核，	模型哈密顿	
	9
10	表面振动模型的推广	非谐性	
		表面振动的更一般集体模型	质子-中子振动	
4.6
4.7	11
12	相互作用玻色子模型(1)	哈密顿与群链	
		相互作用玻色子模型(2)	卡西米尔算符与动力学对称性	
4.8	13
14	巨共振：Doldhaber-Teller模型
Steinwedel-Jensen模型		
、

第五章 综合模型（共8学时）
5.1、核内核子的集体引动与准粒子运动的关联  4.2、芯粒子模型  4.3、相互作用玻色子-费米子模型  6.4、集体振动与微观模型：Tamm-Dancoff近似，随机位相近似  6.5、时间相关Hatree-Fock与线性响应

章节	课时	内容	重、难点	备注
6.1
6.2	1	集体引动与准粒子运动的关联	结合能	介绍Bohr, Mottelson, Rainwater 因“发现原子核中集体运动和粒子运动的联系，并在此基础上发展了核结构理论”同获1975年诺贝尔物理奖
	2	芯粒子模型与弱耦合极限	弱耦合模型	
6.3
	3	强耦合模型， 	强耦合模型	
	4	相互作用玻色子-费米子模型		
6.4
	5	集体振动与微观模型，
Tamm-Dancoff近似	TD近似	
	6	随机位相近似	RBA	
6.5	7	时间相关Hatree-Fock 	时间相关HF	两节连上
	8	线性响应		

第六章 极端条件下的原子核（12学时）
6.1 远离beta稳定线的原子核  6.2 大形变核与高自旋态: (1) 液滴模型，壳关联方法; (2) 两中心壳模型，自恰模型中的裂变。(3) 质量参数与Cranking模型。(4) 时间相关Hartree-Fock。(5) 生成坐标方法。(6) 高自旋物理  6.3 核物理中的非核子自由度: (1) 介子自由度 (2) 夸克自由度 (3) 核子有效质量与EMC效应
6.4 夸克物质与退禁闭相变: 夸克物质及其态方程；退禁闭相变, 奇异子

章节	课时	内容	重、难点	备注
6.1	1	滴线附近原子核	中子滴线，质子滴线	
	2	热核，晕核，皮核	结构特点	
6.2	3	液滴模型，壳修正方法	液滴模型	
	4	两中心壳模型	模型参数与哈密顿	
	5	质量参数与推转模型	推转模型	
	6	时间相关Hartree-Fock
生成坐标方法	集体坐标依赖波函数	Hill-Wheeler-Griffin
	7	超形变核，手征带，磁转动带	超形变核	
	8	高自旋物理	推转尼尔逊模型	
6.3	9	介子自由度，夸克自由度	夸克自由度	
	10	核子有效质量，EMC效应	EMC效应	
6.4	11	夸克禁闭，夸克物质	SQM态方程	Ref: PLB634 (2006) 413
	12	退禁闭相变	相图	
研讨：相图绘制。 Ref: Peng et al, PRC 77 (2008) 065807; Xia et al, PRD89 (2014) 105027

教学手段与方法：课堂讲授与讨论结合
考核方式：课堂开卷

参考文献/书籍：
[1]	J.D. Walecha, W. Virginia, Theoretical Nuclear and subnuclear physics, 2nd edition, World Scientific & Imperial College Press, 2004.
[2]	A. Bohr, B.R. Mottelson, Nuclear Structure, Vol. I & II, World Scientific, Singapore, 1998.
[3]	S.G. Nielson, I. Ragnarsson, Shapes and Shells in Nuclear Structure, Cambridge University Press, 1995.
[4]	T. Talmi, Simple models of complex nuclei, Harvood Academic Publishers, 1993
[5]	K.L.G. Heyde, The nuclear shell model, World Scientific, 1992
[6]	S. Hofmann, On beyond Uranium, Tator & Francis, 2002
[7]	波特兰尼《核物理学》（Nuclear Physics in a nutshell）, 世界图书出版公司, 2013.3 (ISBN 9787510058240)
[8]	卢希庭,汪栋兴，叶沿林 《原子核物理》，原子能出版社, 北京，2008年
[9]	蔡善钰《人造元素》，上海科学普及出版社，2006
[10]	宁平治，李磊，闵德芬 《原子核物理基础-核子与核》，高等教育出版社，2003年。
[11]	卢希庭，汪栋兴，叶元林《原子核物理》，原子能出版社，北京，2000年版。
[12]	张启仁《原子核理论－它的深化与扩展》，北京大学出版社,1999
[13]	胡济民，钟云宵 《原子核的宏观模型》，山东科学技术出版社，1998
[14]	王炎森，史福亭《原子核物理学》，原子能出版社，1998
[15]	吴式枢等《核内介子自由度》，CCAST文集，1998卷，1-64页
[16]	丁大钊，陈永寿，张焕乔《原子核物理进展》，上海科学技术出版社，上海，1997
[17]	陈檀生，钟毓树《低能及中高能原子核物理学》，北京大学出版社，1997
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[19]	胡济民，杨伯君，郑春开《原子核理论》第一卷，原子能出版社，1993
[20]	徐四大《核物理学》，清华大学出版社，北京，1992
[21]	廖继志《近代原子核模型》，四川大学出版社，1990
[22]	颜一鳴等《原子核物理学》，原子能出版社，北京，1990
[23]	徐躬耦，杨亚天《原子核理论(核结构与核衰变)》，高等教育出版社，北京，1989
[24]	曾谨言，孙洪洲《原子核结构理论》，上海科技出版社，1987
[25]	胡济民《原子核理论》，原子能出版社，北京，1987
[26]	怀尔德默德，唐尧千《原子核的统一理论》，原子能出版社，1983
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[28]	宁平治等《奇异性核物理》，科学出版社，2008; 
[29]	宁平治，姜焕清，厉光烈等《中高能核探针与原子核结构》，上海科技出版社，2012.