专业发展概况
核物理学又称原子核物理学,是20世纪新建立的一个物理学分支。它研究原子核的结构和变化规律,射线束的产生、探测和分析技术,以及与核能、核技术应用有关的物理问题。 在物理学史上,一般以1896年天然放射性的发现作为核物理学的开端。在此后的近四十年时间内,物理学家们主要从事放射性衰变规律和射线性质的研究,并且利用放射性射线对原子核进行了初步的探测。
1919年,物理学家首次用人工方法实现了核反应,并逐步将射线轰击原子核以引起核反应的方法作为原子核研究的主要手段。20世纪40年代前后,核物理学进入了突飞猛进的发展阶段。而后,随着核裂变的发现与第一个链式裂变反应堆的建立,人类开始掌握并控制核能。第二次世界大战末期,美国在日本投放的两颗原子弹就是核能在军事上的实际应用。
1949年,一本名叫《核物理》(Nuclear Physics)的划时代的经典著作问世,这是根据诺贝尔奖得主、物理学大师恩里科·费米(Enrico Fermi)在芝加哥大学讲课手稿所编纂出版的核物理学专著。在著作中,费米精辟地阐述了第二次世界大战期间和战后数年内核物理学所取得的发展成果。该书的问世标志着美国核物理专业的正式成型。
1952年,由伊利诺伊大学教授约翰·M·布莱特(John M. Blatt)和麻省理工学院教授维克托·F·韦斯可夫(Victor F. Weisskopf)合著的《理论核物理》(Theoretical Nuclear Physics)正式出版,这本巨著全面总结了从发现中子到20世纪50年代对原子核基本性质的认识。这本书在出版后的近四十年间一直被美国各大学用作核物理专业的指定教材或参考书,各高校的核物理专业由此进入了高速发展阶段,从原先的核现象定性描述逐步向核理论的系统分析转变,教学和研究内容也不断深化。
进入21世纪以来,基于高科技的迅猛发展,美国各高校对核物理的研究有了许多新进展,主要表现在:
1. 核实验技术和测量精度大幅度提高;
2. 核探测手段和量级不断增加;
3. 核物理与粒子物理及其他学科日益交叉渗透;
4. 对原子核结构的认识层次不断深化。
这些实验技术和理论认识的新发展使核物理学科出现了诸多新的探索领域,主要包括极限核物理、奇异性核物理和中高能核物理等。美国各大学对于自旋极限物理、同位旋极限物理、质量和电荷极限物理、温度和密度极限物理、中高能轻子、核散射和中高能强子核散射等新研究对象进行了深入的分析,揭示了原子核的介子自由度和夸克自由度,并研究了各种强子与原子核内束缚核子的相互作用以及与整个核的相互作用,从而开拓了核物理研究领域的崭新天地。
密歇根州立大学的核物理专业数年来一直排名全美榜首,该专业隶属于物理与天文学系(Physics and Astronomy Department),并建有国家超导回旋加速器实验室(National Superconducting Cyclotron Lab, NSCL),核物理学的研究都在该实验室得以完成。该系的这一专业主要设有核能科学(Nuclear Science)、核天体物理学(Nuclear Astrophysics)和加速器物理学(Accelerator Physics)三个研究方向。
国际学生申请密歇根州立大学核物理专业需要提交TOEFL成绩(iBT最低要求80分,其中写作不低于22分,听力、口语和阅读三部分均不低于19分)或IELTS成绩(最低要求6.5分) 、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。奖学金申请截止日期是1月1日(此日期之后递交的申请仅在仍有空余名额时才被考虑)。申请费为50美元。
网址:http://www.nscl.msu.edu/science/nuclearscience
麻省理工学院设有独立的核能科学与工程系(Department of Nuclear Science and Engineering),系里建有世界顶尖水平的核能科学实验室(Laboratory for Nuclear Science, LNS)和理论物理学研究中心(Center for Theoretical Physics)。该系设有实验核物理与粒子物理学(Experimental Nuclear and Particle Physics)、理论核物理与粒子物理学(Theoretical Nuclear and Particle Physics)两大研究方向。
国际学生申请麻省理工学院核能科学与工程系需要提交TOEFL成绩(iBT最低要求90分)或IELTS成绩(最低要求7.0分) 、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期是1月7日。申请费为75美元。
网址:http://web.mit.edu/nse/
西雅图华盛顿大学建有实验原子核物理与天体物理学研究中心(Center for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics, CENPA),核物理专业的研究工作主要由该中心负责展开,其前身为核物理实验室(Nuclear Physics Laboratory)。该中心的主要研究领域包括中微子物理学(Neutrino Physics)、核物理基本对称性研究(Fundamental Symmetries in Nuclear Physics)、轴子(Axions)、重离子实验(Heavy Ion Experiments)、电偶极矩(Electric Dipole Moment)等。
国际学生申请西雅图华盛顿大学核物理专业需要提交TOEFL成绩(iBT最低要求92分)或IELTS成绩(最低要求7.0分) 、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期是1月15日。申请费为75美元。
网址:http://www.npl.washington.edu/
纽约州立大学石溪分校核物理专业隶属于物理与天文学系(Department of Physics & Astronomy)。该系核物理专业分为实验和理论两大模块,前者主要进行核物理与重离子物理(Nuclear and Heavy Ion Physics)方面的研究,后者则包括量子色动力学(Quantum Chromodynamics)、重离子碰撞物理学(Physics of Heavy Ion Collisions)、核天体物理学(Nuclear Astrophysics)与核结构物理学(Nuclear Structure Physics)四大研究方向。
国际学生申请纽约州立大学石溪分校核物理专业需要提交TOEFL成绩(硕士项目iBT最低要求80分,博士项目iBT最低要求为90分)或IELTS成绩(最低要求6.5分,各分项成绩均不低于6.0分) 、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请春季入学的截止日期是10月1日,申请秋季入学的截止日期是1月15日。申请费为100美元。
网址:http://tonic.physics.sunysb.edu/
印第安纳大学伯明顿分校核物理专业隶属于物理学系(Department of Physics),目前拥有全职教授24名和博士后研究人员两名,并建有核能理论研究中心(Nuclear Theory Center, NTC)。该专业设有库伦规范(Coulomb Gauge)、相对论核能多体问题(The Relativistic Nuclear Many-Body Problem)、中子星与超新星(Neutron Stars and Supernovae)、分波分析(Partial Wave Analysis)、夸克核物理(Quark Nuclear Physics)与夸克现象学(Quark Phenomenology)等研究领域。
国际学生申请印第安纳大学伯明顿分校核物理专业需要提交TOEFL成绩、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。国际学生的申请截止日期是12月1日(此日期之后递交的申请仅在仍有空余名额时才被考虑)。申请费为65美元。
网址:http://www.indiana.edu/~iubphys/research/nuclear.shtml
耶鲁大学核物理专业隶属于物理学系(Department of Physics),系内设有赖特核结构实验室(A.W. Wright Nuclear Structure Laboratory,WNSL)。该专业下设核结构(Nuclear Structure)、核天体物理(Nuclear Astrophysics)、相对论重离子物理(Relativistic Heavy Ion Physics)三大研究方向。
国际学生申请耶鲁大学核物理专业需要提交TOEFL成绩或IELTS成绩、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为1月2日。申请费为100美元。
网址:http://wnsl.physics.yale.edu/
加州理工学院核物理专业隶属于物理、数学与天文学分院(Division of Physics, Mathematics & Astronomy),由于学院本身规模较小,因此从事核物理研究的全职教授人数不多,但多年来加州理工学院的核物理专业一直跻身全美前十名,而且核物理学与其他专业的交叉研究非常活跃。目前物理、数学与天文学分院内设有核物理(Nuclear Physics)、基本粒子理论(Elementary Particle Theory)、基本粒子实验(Elementary Particle Experiment)、量子光学与信息(Quantum Optics & Information)等研究方向。
国际学生申请加州理工学院核物理专业需要提交TOEFL成绩或IELTS成绩、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为1月1日。申请费为80美元。
网址:http://www.pma.caltech.edu/GSR/physresearch.html
杜克大学核物理专业隶属于物理学系(Department of Physics),下设实验核物理(Experimental Nuclear Physics)和理论核物理(Theoretical Nuclear Physics)两大研究方向,并与北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)、北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)联合建立了三校核物理实验室(Triangle Universities Nuclear Laboratory) 。
国际学生申请杜克大学核物理专业需要提交TOEFL成绩(iBT最低要求83分)或IELTS成绩(最低要求7.0分)、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。博士申请截止日期为12月8日,硕士申请截止日期为1月30日。申请费为75美元。
网址:http://www.phy.duke.edu/research/NPTheory/
加州大学伯克利分校设有独立的核能工程系(Department of Nuclear Engineering)。其主要研究方向包括应用核物理(Applied Nuclear Physics),生物核能与放射性物理(Bionuclear and Radiological Physics),能源系统与环境(Energy Systems and the Environment),伦理及技术对社会的影响(Ethics and the Impact of Technology on Society),裂变反应堆分析(Fission Reactor Analysis),燃料循环与放射性废物(Fuel Cycles and Radioactive Waste),核聚变科学技术(Fusion Science and Technology),激光、粒子束流与等离子技术(Laser, Particle Beam, and Plasma Technologies),核能材料与化学(Nuclear Materials and Chemistry),热核水力学(Nuclear Thermal Hydraulics),风险、安全与大规模系统分析(Risk, Safety and Large-Scale Systems Analysis)。
国际学生申请加州大学伯克利分校核物理专业需要提交TOEFL成绩(iBT最低要求68分)或IELTS成绩(最低要求7.0分)、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为12月17日。申请费为70美元。
网址:http://www.nuc.berkeley.edu/
哥伦比亚大学核物理专业隶属于物理学系(Department of Physics),主要从事高能核物理(High Energy Nuclear Physics)、低能核反应(Lower Energy Nuclear Reactions)、热反应(Hot Reaction)等领域的理论与实验研究。该系设有Nevis实验室(Nevis Laboratories),主要进行核物理和粒子物理方面的系统研究。
国际学生申请哥伦比亚大学核物理专业需要提交TOEFL成绩(iBT成绩最低要求100分)或IELTS成绩(最低要求7.5分) 、GRE考试成绩。其他需要提交的材料有:完整的申请表格、本科成绩单、毕业证书与学位证书、三封推荐信、个人申请陈述和个人简历。申请截止日期为1月3日。申请费为100美元。
网址:http://www.columbia.edu/cu/physics/research/main/nuclearphysics/index.html
美国核物理专业一般设立在物理学系之下,由于核物理研究涉及国家机密,因此美国政府对这一研究领域的掌控相当严格,即使是纯学术的理论研究也对国际申请者设立了较高的门槛。对中国申请者而言,要获得名校的录取,需要注意以下几个方面:
1. 研究背景。专业研究背景是决定申请核物理专业成败的关键。美国核物理专业非常注重申请者在之前的本科及研究生阶段已经做过的科研项目和取得的成果,如果有相关论文(特别是国际论文)发表,将大大增加被录取的几率。
2. 与教授研究方向的契合度。美国名校的核物理教授非常看重申请者过去所从事的研究项目或工作经验与自己研究方向的吻合程度。申请者在申请之前如果能够针对目标学校教授所做的研究进行有针对性的交流和沟通,也能引起对方的兴趣,增加被录取的可能性。
3. 相关实习与工作经验。在研究背景及经历有所欠缺的情况下,核物理相关领域内的专业工作经验能够起到很大的弥补作用。如果申请者参与从事过核能工程或核物理项目研究的实际工作,并能提交相应证明,也能获得名校的青睐。