第一届凝聚态物理会议

第一届凝聚态物理会议The 1st Conference on Condensed Matter Physics2015年7月15日- 17日清华大学目录01 会议概况02 组织委员会04 会议日程•总日程•大会报告•分会场报告•海报会场会议概况为了配合凝聚态物理在中国的迅速发展和国际地位的全面提升，进一步加强国内科研工作者在不同前沿领域的交流，推进国内和国际在凝聚态物理领域的相互交流和合作，为青年学生和研究人员学习和了解国际前沿进展创造更广泛的交流平台，拟定在过去已经成功举办了13届的“凝聚态理论与材料计算国际会议”系列会议的基础上，拓宽会议的主题，特别是加强凝聚态物理实验和理论的交流与融合，于2015年7月15日－17日在北京举办“第一届凝聚态物理会议”年会。

2015年第一届凝聚态物理会议是由清华大学物理系、中国科学院物理研究所、北京大学物理学院、量子物质科学协同创新中心联合主办。

这是国内首次在凝聚态物理方面举办的大型学术交流会。

本次会议是凝聚态理论与材料计算国际会议的延续和拓展，旨在增进国内外物理学者的学术交流，分享前沿科研成果，提高国内凝聚态物理的科研水平，扩大学术声誉。

第一届凝聚态物理会议将于2015年7月15日－17日在清华大学举行。

会议主题包括：拓扑量子态和多铁性、超导和多体物理、能源和低维物理、Quantum many-body theory and statistical physics、计算凝聚态物理、量子信息及其它与凝聚态物理的交叉领域等六个主题。

本次会议共设30个专题分会，将以大会特邀报告、分会特邀报告、口头报告和张贴海报等形式进行交流探讨。

组织委员会主办单位•清华大学物理系•中国科学院物理研究所•北京大学物理学院•量子物质科学协同创新中心顾问委员会：（按姓氏拼音序）崔田、杜瑞瑞、冯世平、龚新高、解士杰、李东海、李建新、林海青、李树深、陆卫、卢仲毅、吕力、沈保根、沈健、沈志勋、苏刚、王恩哥、王孝群、王玉鹏、向涛、薛其坤、张富春、张振宇组织委员会•清华大学物理系：陈曦、薛其坤•中科院物理研究所：胡江平、戴希、方忠、丁洪、周兴江、向涛•北京大学物理学院：谢心澄分会场负责人•拓扑量子态和多铁性：胡江平、陈曦、吕力、戴希、翁红明、寇谡鹏、吴从军•超导和多体物理：孙力玲、杨义峰、刘俊明、雒建林、袁辉球、李永庆、万歆、周毅•能源和低维物理：张振宇、李泓、陈弘、赵怀周、张远波•Quantum many-body theory and statistical physics：孟子扬、张广铭、郭文安、姚宏•计算凝聚态物理：姚裕贵、段文晖、龚新高、孟胜•量子信息及其它与凝聚态物理的交叉领域：范珩、田琳、翟荟、崔晓玲会议协调人•清华大学物理系：任俊（总协调人）•中国科学院物理研究所：齐建为、刘青梅•会务组：黄文艳、唐林、井小苏、周丹、骆洁、甘翠云、付德永、杨红、肖琳、胡文婷赞助单位•清华大学物理系•量子物质科学协同创新中心•中国科学院物理研究所•北京大学物理学院2015年第一届凝聚态物理会议分会场主题：A.拓扑量子态和多铁性A1拓扑半金属IA2拓扑半金属IIA3拓扑超导体和Majorana 费米子A4多铁性材料模拟与计算A5多铁性体系B.超导和多体物理B1铬基和锰基超导体B2极端条件下的超导行为B3铁基超导B4凝聚物质的激发态和动力学理论和实验B5重费米子物理C.能源和低维物理C1锂电池中的物理C2二维材料C3二维电子系统中的物理C4硅烯的最新进展C5热电中的新物理D.Quantum many-body theory and statistical physicsD1 Recent developments in strongly correlated quantum systems ID2 Recent developments in strongly correlated quantum systems IID3 Recent developments in strongly correlated quantum systems IIID4 Recent developments in strongly correlated quantum systems IVD5 Recent developments in strongly correlated quantum systems V注意事项：为了尊重外籍邀请报告人，如无特殊情况，D分会场报告请用英文。

上世纪初，一位比利时的实业家欧内斯特·索尔维创立了索尔维会议。

1911年，第一届索尔维会议在布鲁塞尔召开，每3年举行一届。

1927年，第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开了，因为发轫于这次会议的爱因斯坦与玻尔两人的大辩论，这次索尔维峰会被冠之以“最著名”的称号。

一张汇聚了物理学界智慧之脑的“明星照”则成了这次会议的见证，十数个涵盖了众多分支的物理学家都留下了他们的身影，爱因斯坦、玻尔更是照片的灵魂人物。

量子力学前辈马克斯·普朗克第五届索尔维会议讨论的核心是有关量子力学的，而追溯量子力学就不得不提及一个人，那便是马克斯·普朗克（MaxPlanck1858～1947，前排左二），德国物理学家，“量子力学之父”。

参加这届索尔维会议时他已经69岁，德高望重，是当然的前辈。

19世纪末，扬弃古典物理学的观念已提上日程。

因而消除牛顿力学和麦克斯韦电磁场这两大理论之间的不一致，就成为二十世纪物理学发展的前提。

普朗克此时提出了一个大胆的假说，在科学界一鸣惊人。

这一假说认为辐射能（即光波能）不是一种连续的流，而是由小微粒组成的。

他把这种小微粒叫做量子。

普朗克的假说与经典的光学学说和电磁学说相对立，使物理学发生了一场革命，使人们对物质性和放射性有了更为深刻的了解。

反叛的哥本哈根学派该届索尔维会议上有三大阵营。

以玻尔为中心的便是哥本哈根学派，年轻、激情是他们的标签，因而被称为反叛的一群。

其中有尼尔斯·玻尔、马克斯·玻恩、海森堡、沃尔夫冈·泡利等。

尼尔斯·玻尔（Niels Bohr，1885－1962，中排右一），在量子力学的发展上提出了具有突破性的“对应理论”，成为量子力学的奠基人之一，哥本哈根学派的掌门人。

马克斯·玻恩（MaxBorn，1882－1970，中排右二）是德国理论物理学家，量子力学的奠基人之一。

从1923年开始，他致力于发展量子理论。

凝聚态物理相关知识内容凝聚态物理学是研究凝聚态物质的物理性质与微观结构以及它们之间的关系，即通过研究构成凝聚态物质的电子、离子、原子及分子的运动形态和规律，从而认识其物理性质的学科。

下面给大家带来一些关于凝聚态物理相关知识内容，希望对大家有所帮助。

一.凝聚态物理凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。

其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象;物质维数从三维到低维和分数维;结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整;外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。

经过半个世纪多的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。

前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现是凝聚态物理学的一个重要特点;与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力。

二.起源发展凝聚态物理学起源于19世纪固体物理学和低温物理学的发展。

19世纪，人们对晶体的认识逐渐深入。

1840年法国物理学家A·布拉维导出了三维晶体的所有14种排列方式，即布拉维点阵。

1912年，德国物理学家冯·劳厄发现了X 射线在晶体上的衍射，开创了固体物理学的新时代，从此，人们可以通过X射线的衍射条纹研究晶体的微观结构。

19世纪，英国著名物理学家法拉第在低温下液化了大部分当时已知的气体。

1908年，荷兰物理学家H·昂内斯将最后一种难以液化的气体氦气液化，创造了人造低温的新纪录-269 °C(4K)，并且发现了金属在低温下的超导现象。

超导具有广阔的应用前景，超导的理论和实验研究在20世纪获得了长足进展，临界转变温度最高纪录不断刷新，超导研究已经成为凝聚态物理学中最热门的领域之一。

HISTORY 科学史菲利普•安德森：凝聚态物理的一代宗师编译 王晓涛这位理论物理学家因在无序性和磁性材料方面的工作获得了诺贝尔奖，但这远不足以表彰他在凝聚态物理学界无与伦比的贡献。

菲利普•沃伦•安德森（Philip Warren Anderson ，1923—2020）是20世纪下半叶最富有成就也是最重要的物理学家之一。

在贝尔实验室、剑桥大学和普林斯顿大学的五十多年的职业生涯中，他凭借超凡的品味、深刻的洞察力和非凡的创造力，一直在努力探索大自然的规律。

安德森将多体物理学融入了固体物理的理论中，从而推动了如今的凝聚态物理学的诞生，他在这方面的贡献远超他人。

他在1984年所著的《凝聚态物理学的基本概念》（BasicNotions of Condensed Matter Physics ）中指出，要想对含有1023个粒子的系统进行描述，应当构建并使用模型哈密顿量，而不是求解多体系统的薛定谔方程。

在过去的几十年里，这一观点已经成为各种凝聚态物理教材中的主流思想。

另一位诺贝尔奖得主皮埃尔-吉勒•德热纳（Pierre-Gillesde Gennes ）非常钦佩安德森，曾经形容他为“固体物理学界的教皇”。

这个绰号颇为贴切，因为安德森确实就像是建立起了这个领域的一系列信条。

忠实的追随者们时刻关注着他的每一句话，许多人还会努力揣测并尝试证明他的观点。

但在安德森自己看来，他是一个不受规矩束缚的反叛者，总是对自然规律背后的原因有着永远无法满足的好奇心。

本文将具体介绍安德森的生活和科研工作，阐述他给物理世界带来的巨大影响。

来自中西部的少年安德森双亲的祖先分别是来自苏格兰和爱尔兰的移民，他们都参加过美国独立战争，子孙后代在印第安纳州西部肥沃的土地上定居，经营农庄。

并不是所有人都喜欢干农活，比如安德森的外公和舅舅，他们在克劳福德斯维尔的沃巴什学院从事拉丁文、数学和英文的长期教学工作。

安德森的父亲和叔叔都是植物病理学家。

安德森在厄巴纳-香槟长大，因为他的父亲是伊利诺伊大学香槟分校的教授。

凝聚态物理学的研究与进展凝聚态物理学是研究物质宏观状态的物理学科，主要研究固体、液体和气体等凝聚态物质的性质及其相互作用。

这一领域的研究对于材料科学、能源技术、半导体技术等产业有着重要的意义。

本文旨在介绍凝聚态物理学的研究内容与进展。

一、凝聚态物理学的研究内容凝聚态物理学的研究内容非常广泛，主要包括以下方面：1. 凝聚态物质的结构和物理性质研究物质的微观结构对于理解材料的性质十分重要。

凝聚态物理学家通过实验和理论计算，研究物质的微观结构与其宏观性质的关系，包括热力学性质、电学性质、磁学性质、光学性质等。

2. 凝聚态物质的相变凝聚态物质的相变是指物质由一种相转变为另一种相（如固态、液态、气态等）的过程。

相变不仅是物理学研究的重要课题，对于科学与工程技术的应用也具有极高的价值。

例如，相变储能技术、相变材料的应用等。

3. 凝聚态物质中电子与强子的相互作用凝聚态物质中电子与强子（如质子、中子等）之间的相互作用对固体材料的性质具有重要影响。

如超导材料、磁性材料等的应用。

4. 凝聚态物质中的新现象与新物理凝聚态物理学是物理学中最富有生气和活力的学科之一。

新出现和发展的一些新物理现象，如高温超导、磁性固态材料、凝胶形成，很多还不为人们所完全把握和所理解，但科学家们通过实验与理论的研究，越来越深入地挖掘和发现它们的新性质和特点。

二、凝聚态物理学的研究进展凝聚态物理学自问世以来，一直是物理学研究的重要领域之一。

其研究对于现代科技的发展有着重要的贡献。

近年来，凝聚态物理学的研究不断取得新的成果和进展：1. 量子物理学的兴起量子物理学是凝聚态物理学中最快发展的分支之一。

通过对凝聚态物质的量子性质进行实验和理论计算，物理学家们揭示了许多经典物理理论无法解释的新现象，例如量子液体、量子震荡等。

2. 对凝聚态物质的原子级理解通过加速器与显微术等技术的不断发展，科学家们逐渐能够对凝聚态物质的原子级结构进行观测与实测，为研究凝聚态物质的微观原理提供了有力支持。

凝聚态物理理论发展浅究对于物理学理论来说，凝聚态物理可以说是一个很宽的领域，在这个领域中工作的物理学家约占据了全部人数的一半以上。

凝聚态物理主要研究晶体及非晶固体的性质，但也研究液体和气体的性质，以及复杂系统的性质。

目前，凝聚态物理的许多技术不但涉及到本专业，甚至已经扩展到物理学的其他领域，有些内容已经扩展到更多的学科分支。

除了对基础科学的这些贡献以外，对于现代技术和众多高新产品的研发来说，凝聚态物理也在现在并将在今后具有极密切和深远的影响。

1 凝聚态物理简介凝聚态是指固体、液体，以及介于固体和液体之间（如液晶、聚合物、分子膜、凝胶等）形态的总称。

凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子之间相互作用与运动的规律并从而阐明其性能和用途的科学。

凝聚态物理门类繁多、内容丰富，它涉及到多种物质，包括金属、半导体、磁性物质、超导体、晶体、电介质等等，近年来发展迅速，是一门应用极其广泛的学科，已成为当今物理学异常活跃的领域。

2 凝聚态物理理论的发展历史2.1 国际上凝聚态物理的前身可以说是固体物理，它是人们熟知的固体物理的向外延拓。

开普勒的行星运动三定律闻名遐迩，他在1611年《论六角雪花》中讨论雪花的对称性，这也许可以称之为固体物理的始祖。

18世纪末，R.J.Hauy就在天然矿物晶体测角术的基础上，建立了几何晶体学的基本规律。

到了19世纪中期，Hassel 推导出32种点群，布喇菲推导出14种点阵。

构成了固体理论的第一根柱石。

1912年劳厄等发现x射线通过晶体的衍射现象，这个事件的发生成为了固体物理发展史中的一个重要里程碑。

1928年Bethe简化了厄瓦耳的动力学衍射理论来处理电子衍射的问题，求解了周期势场中电子运动这一量子力学间题，接触到固体物理的一个核心问题。

到60年代以后，中子非弹性散射与激光非弹性散射理论的研究，又成功地为探测晶格振动的模式和测定其色散关系做出了重要的贡献，通过实验的方式使得晶格动力学理论的许多推论得到了证实。

凝聚态物理简史（2）凝聚态物理最困难的地方在于，电子之间存在相互作用，因此任意两个电子的运动是互相关联的。

一个宏观物体包含10^23量级的电子，求解如此多变量的薛定谔方程是不可能的，因此必须寻求各种近似。

能带理论通常采用所谓的单电子近似，即认为每个电子在其他所有电子形成的自洽势场以及原子实的库仑势中运动，而整体的波函数是单电子波函数的乘积（考虑泡利原理的话还要做反对称化）。

尽管很长一段时间内这种近似缺乏一个确切的理由，但无疑它是非常有效的，能带论的成功便是明证。

1950年代，苏联的朗道提出了相互作用电子体系的一个有效理论，称之为费米液体理论。

在物理学中常把无相互作用的系统称为气体，而液体就是气体加上相互作用之后连续演变过来的状态。

因此粗略地说，费米液体理论表明相互作用电子体系其实和无相互作用体系的性质-差不多。

相互作用的修正主要体现在一个电子的运动会影响周围的电子，于是形成整个系统的集体运动，朗道把这种集体运动模式称为“准粒子”，而整个系统的能量和动量由准粒子携带。

这样一来，准粒子动量不再是单个电子的质量乘以速度，或者反过来说准粒子的有效质量不等于电子质量，除此之外准粒子的电荷与自旋和电子一样，因此它仍然是费米子服从泡利原理，这就是“费米液体”的含义。

在低温下费米液体的行为就像是一群存在微弱相互作用的准粒子，它的比热、压缩率、磁化率等完全取决于准粒子质量和有限的几个相互作用参数，只要从实验上测得了这几个参数，那么费米液体的低温性质就完全确定了。

Excellent！一个如此复杂的体系，最后仅需要几个参数就刻画了它的行为，这是一个典型的有效理论的例子。

所谓有效理论，指的是描述一个系统在一定能量尺度内的行为的理论（通常是低能区）。

凝聚态系统由于其复杂性，很难从基本定律出发直接计算得到结论，但是在一定能量范围内常呈现比较简单的规律性。

于是结合基本理论的特征以及实验结果，就有可能得到适用于该能区的相对简洁的有效理论。

凝聚态物理的回顾与展望凝聚态物理是研究物质的宏观性质的科学领域，涉及固体和液体等物质状态的性质和行为。

它的研究对象包括固体的晶体结构、物质的磁性、超导性、电子结构等。

凝聚态物理的发展历程可以追溯到19世纪，而如今它已经成为物理学的重要分支之一。

过去几十年来，凝聚态物理取得了许多重要的突破和进展。

其中之一是关于固体的研究。

通过对晶体结构和电子结构的深入研究，我们对物质的性质和行为有了更加全面的理解。

例如，我们发现了新的材料，如石墨烯和拓扑绝缘体，这些材料具有独特的电子性质，对电子学和能源领域具有重要的应用价值。

另一个重要的进展是对凝聚态物质的量子行为的研究。

量子力学的原理在微观尺度上起作用，但在凝聚态物理中，我们发现这些原理也适用于宏观物质。

例如，超导性和量子霍尔效应等现象的出现都与量子行为密切相关。

这些发现不仅深化了我们对物质本质的理解，还为新型量子器件和量子计算提供了奠基。

凝聚态物理的研究还推动了纳米技术的发展。

通过控制和操纵纳米尺度上的物质结构，我们可以制备出具有特殊性能和功能的材料。

这些材料在电子学、光学、生物医学等领域具有广泛的应用潜力。

纳米材料的研究也为我们提供了探索新物理现象和开展基础研究的机会。

展望未来，凝聚态物理仍然面临着许多挑战和机遇。

一方面，我们需要进一步深入理解物质的量子行为，探索更多的量子现象和效应。

另一方面，我们需要开发新的实验技术和理论模型，以解决复杂系统的问题。

例如，如何理解高温超导和量子相变等现象仍然是凝聚态物理的研究热点。

凝聚态物理的研究也需要与其他学科进行交叉与融合。

材料科学、化学、生物学等领域的进展将为凝聚态物理提供新的研究思路和实验手段。

例如，通过将凝聚态物理与生物学相结合，我们可以研究生物材料的性质和功能，为生物医学和生物技术提供新的解决方案。

总的来说，凝聚态物理作为物理学的重要分支，对我们理解物质的本质和开发新的材料具有重要意义。

过去几十年来的研究已经取得了许多重要的突破，而未来的发展将继续推动科学和技术的进步。

物理学家名人故事：张首晟_3000字泰斗级物理学家杨振宁曾经这样评价自己的学生张首晟：“他获得诺贝尔奖只是时间问题。

”在此之前，张首晟已经在2010年获欧洲物理奖，2012年获美国凝聚态物理最高奖奥利弗巴克利奖，2012年获得狄拉克奖，2014年获美国富兰克林奖，诺奖也被提名候选人。

过去的2017年，张首晟团队又公布出了新的研究进展，发现了正反同体的天使粒子——Majorana费米子，要知道，为了寻找这一神秘粒子，整个国际物理学界已经花费了80年的时间，天使粒子的发现或将为量子计算带来革命性影响，从基本科学发现到技术应用的时间进一步缩短。

所以今天的故事主角是张首晟。

1963年，张首晟出生于上海，那是记忆里的红色年代，3年后的文革大潮席卷了中国，高考中断，各类劳动锻炼侵占了课堂，黄浦江边亦未能幸免，很多知识分子的命运开始跌宕起伏，偶尔读一本外国书都可能会被认为是走资派，打倒批判。

张家在静安区的祖屋有一处阁楼，对于幼年张首晟来说那是一处奇妙之地，是没被红色浪潮拍打的自由空间。

张首晟在阁楼里发现了爷爷辈儿的大学毕业文凭，伯父的大学毕业年册，类似《西方哲学史》、《西方艺术概论》等书籍也是不一而足，从康德到黑格尔，从达芬奇到罗丹，从杨振宁到李政道，从艺术到科学，不一样的启蒙教育在阁楼里点亮。

白天在教室里学习各类印着领袖语录和最高指示的课本，回到家里，则一头扎在阁楼阅读各类怪书，这是张守晟童年记忆里最幸福的事。

十年光阴，上海滩上一批又一批青年响应伟大领袖的号召，去更广阔的天地里自我改造，张首晟则在沉静缄默的阁楼里度过青葱岁月，汲取知识的营养，向往大学的生活。

转眼到了1976年，阁楼外的世界正在酝酿一场全新变革，未雨绸缪的父亲给13岁的张首晟买了一套高中自学教科书，数学物理化学等一应俱全，没想到就靠这套书他就自学成才了。

1978年的高考，是文革后恢复高考第一届，上海允许初中毕业生直接参加高考，每个区仅限10个名额，还要通过预赛后方能获得高考资格。

量子力学与凝聚态物理学量子力学与凝聚态物理学是现代物理学领域中的两个重要分支。

量子力学研究微观世界中的粒子行为和能量转移规律，而凝聚态物理学研究宏观物质中的集体行为和性质。

本文将介绍量子力学和凝聚态物理学的基本概念、发展历程以及两个领域的关联。

一、量子力学量子力学是在20世纪初由诸多科学家共同发展起来的新兴学科。

它基于量子理论，揭示了微观领域中粒子的不确定性和粒子之间的相互作用。

量子力学理论能够准确描述原子和分子的结构、粒子的自旋以及粒子在各种势场中的运动。

量子力学的发展历程可追溯到1900年马克斯·普朗克提出能量量子化的概念。

1913年，尼尔斯·玻尔在他的原子模型中引入量子概念，解释了氢原子光谱的谱线。

接着，1926年埃尔温·薛定谔提出了薛定谔方程，它是量子力学中描述波粒二象性的基本方程。

此后，量子力学逐渐完善，并应用于解释诸如量子力学力学性质、量子力学力学性质等。

二、凝聚态物理学凝聚态物理学是研究宏观物质中的集体行为和性质的学科。

它关注的是固体和液体等大量粒子的集体行为，研究凝聚态物质的相变、排列规律和电子性质等问题。

凝聚态物理学从原子、分子和晶体的微观结构出发，探讨了宏观物体的物理性质。

凝聚态物理学始于19世纪30年代，当时固体物理学和低温物理学等领域开始发展起来。

20世纪50年代，随着量子力学的发展，凝聚态物理学进入了一个新的阶段。

发展至今，凝聚态物理学已经成为物理学研究的一个重要分支，许多新发现和新现象都在该领域得到了阐明。

三、量子力学与凝聚态物理学的关系量子力学和凝聚态物理学之间有着密切的联系。

凝聚态物理学是量子力学的一个重要应用领域，它运用量子力学的原理研究宏观物质中的量子效应。

例如，凝聚态物理学可以用量子力学来解释固体中的电子行为以及超导和磁性等现象。

同时，凝聚态物理学的研究结果也推动了量子力学的发展。

凝聚态物理学实验提供了验证量子力学理论的平台，它们共同促进了量子力学的不断深化和完善。