核物理范文10篇

摘要在最近十年,激光技術有了長足的進展,激光的強度超過了1022W/cm2,激光的電場達到~4×1012V/cm.當這種高強度的激光照射在靶上時,可以產生許多由激光產生的核反應現象.在這篇文章中,作者回顧了這一領域的研究進展,并對在不遠的未來激光產生電子､質子､中子､X射線和正電子發(fā)展的潛力進行了一些討論.

關鍵詞啁啾脈沖放大,粒子云,正電子發(fā)射層析術,庫侖爆炸

1什么是激光核物理

最近十年中,激光技術有了顯著的進展,激光強度已超過1022W/cm2,激光的電場強度達到3.8×1012V/cm,比氫原子中電子玻爾軌道上的庫侖場大759倍,相當于在原子大小上相應加上約40kV的電壓,在原子核大小上相應加上約0.38V的電壓,在這種很強的電場作用下,所有的原子都會在極短的時間內被電離,產生從幾個MeV到幾百MeV的質子,幾十MeV到GeV的電子和其他粒子,以及韌致輻射和中子,這些粒子可以產生核反應,打開了核物理以及非線性相對論光學研究的新領域[1—3].

在今后的十年中,激光強度可能會提高到1026—1028W/cm2,這樣高強度的激光可以將粒子加速到1012—1015eV,并將成為研究粒子物理､引力物理､非線性場論､超高壓物理､天體物理和宇宙線研究中的一個有力工具[1].

超高功率超短脈沖激光技術的發(fā)展,在實驗室中創(chuàng)造了前所未有的極端物態(tài)條件,如高電場､強磁場､高能量密度､高光壓和高的電子抖動能量､高的電子加速度,這種極端的物理條件,目前只有在核爆中心､恒星內部､星洞邊緣才能存在,在它和物質的相互作用中,產生了高度的非線性和相對論效應,產生了嶄新的物理學領域,也為多個交叉學科前沿研究領域帶來了歷史性的機遇和拓展的空間.

朱光亞教授為本書所作的序言對原子核物理學的產生、發(fā)展、與其他學科的交叉、及下一個世紀的展望做了極好的描述。原子核物理研究的基本問題包括：核的構成及“版圖”是怎樣的？核子間相互作用及其表現形式是怎樣的？核的轉化規(guī)律是怎樣的？……隨著加速器技術、探測器技術和計算機技術的發(fā)展，人們可以獲得更高能量及各種種類的離子（包括放射性離子），它可用作炮彈去轟擊各種不同的原子核（靶核），產生各種核反應產物，從而研究原子核物理學的各種基本問題。促使原子核物理學在更高激發(fā)能、更高角動量和更大同位旋等的自由度內不斷開拓新領域。

本書基本上是圍繞著這個發(fā)展主線來描述的。全書共分八章，第一章緒論，概述了80年代以來原子核物理發(fā)展的主要成就，并展望今后可能取得重大進展的前沿方向，非常值得普通讀者一讀。第二至第五章分別論述了核結構和亞位壘融合及核裂變理論方面的最新成就。第六至第八章分別論述了下世紀初期原子核物理研究的三個前沿領域：中高能核－核碰撞，亞核子自由度研究和放射性束物理。

核結構一直是原子核物理學研究的中心課題之一在證實原子核由質子和中子組成的假設并建立了核的殼模型和集體模型以后，出現了兩個新領域——原子核的高自旋態(tài)研究和巨共振研究，揭示原子核在快速轉動和具有更高激發(fā)能時的核結構特性。最近幾年隨著放射性核束裝置投入使用，當強烈改變核內中子數和質子數平衡，推向質子滴線和中子滴線時的原子核結構特性已引起人們的極大興趣。本書第二、三章詳細介紹了這些方面的新進展和發(fā)展前景，詳細介紹了高自旋態(tài)研究中發(fā)現的回彎現象。有些現象的物理內涵至今還沒有搞清楚。特別地，為了便于讀者理解，作者對于巨共振的一般知識和各種巨共振模式做了系統(tǒng)介紹，并著重介紹了新的中子暈核產生的軟模式巨共振，建立在激發(fā)態(tài)上的巨共振，巨共振的各種衰變方式，原子核自旋同位旋激發(fā)，磁巨共振，高溫轉動核的巨共振等前沿課題。

核裂變的發(fā)現是原子核物理基礎研究的產物，并已得到了廣泛的應用，但是有關核裂變的許多問題尚未完全搞清楚，一直還是原子核研究的一個重要方面。本書第四、五章論述壘下重離子融合裂變反應和原子核裂變，也提到了作者在這方面的近期成果，內容豐富，有的現象用理論解釋還有偏差。作者也介紹了最近少量有關中子暈（皮）核的近壘和壘下裂變反應的實驗及兩種相反的理論預言，并預計這方面研究將開辟重離子核反應的新方向。對通常原子核的裂變反應以及現有的核裂變的液滴模型、裂變道理論、裂變理論的殼修正、核裂變的擴散模型、用多維輸運過程來研究裂變動力學以及裂變理論中的量子修正，書中都有介紹。并對形狀同質異能態(tài)現象、裂變中的延遲現象等實驗及其理論進行了詳盡的描述。對耗散裂變從唯象描述到微觀理論的發(fā)展，作者給出了一個極好的展望。對裂變過程中的時標和核的粘滯性直到裂變理論和相關的非平衡態(tài)理論的關系也有很好的描述。

從第六章開始本書著重描述下世紀原子核物理可能會取得重大進展的三個前沿領域。第六章是有關中高能和相對論性核－核碰撞的，其中重大課題有：核物質的狀態(tài)方程；核物質相變，包括液氣相變和夸克－膠等離子體(QGP)的產生；熱核性質和多重碎裂衰變的新模式等。宇宙初期大爆炸時可能產生QGP，這是人們從未認識過的新物態(tài)。作者從介紹核態(tài)方程的一般知識開始，進而較為詳細地介紹了理論研究的現狀，包括玻耳茲曼－烏林－烏倫貝克(BUU)方程，量子分子動力學方法(QMD)及核－核碰撞的輸運模型的蒙特卡羅模擬，然后描述中高能核－核碰撞的有關實驗及其解釋。最后詳細地介紹了QGP產生的有關實驗和實驗上診斷QGP產生的方法。對QGP的研究將對原子核物理，粒子物理和天體物理產生重大影響，但到目前為止，還沒有一個實驗明確表明QGP的存在。人們期待著20世紀末美國相對論性重離子加速器RIHC的運行及其實驗結果。除了通過觀察中子星和超新星爆發(fā)可以獲得部分有關高溫高密核物質的信息外，中高能核－核碰撞是目前實驗室中研究高溫高密核物質的唯一途徑，這方面將有許多新的結果出現。

自80年代放射性核束裝置問世以來，人們發(fā)現了中子暈核等一系列新現象。國際核物理學界普遍認為，放射性核束物理，包括它在天體物理和其他相關學科的應用是今后一個較長時期內原子核物理學重要的前沿領域之一。本書第七章對放射性核束產生的方法和有關裝置做了詳細的介紹，特別介紹了我國學者提出的蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)裝置和北京放射性核束裝置。這是一個方興未艾的新領域。許多發(fā)現對傳統(tǒng)核理論模型提出了尖銳的挑戰(zhàn)。利用放射性核束進行的核反應和傳統(tǒng)的核反應有很多不同之處，特別是一些學者提出用這種核反應來合成超重元素，從而擴展人們已經知道的元素種類，放射性核束將大大提高人們合成新元素并研究這些新核素的性質的能力。自然界除了200多種穩(wěn)定核素外，理論預言大約還有6000個以上的不穩(wěn)定核素，到目前為止人們合成了其中的2000多個，放射性核束將使人們更容易去合成這些未知的核素，特別是當這些核素越來越接近于中子滴線和質子滴線時，將表現出許多新奇的性質，發(fā)現并解釋這些性質將是對原子核物理學的重大挑戰(zhàn)。

中國原子能科學研究院丁大釗、陳永壽和張煥喬三位研究員編著的《原子核物理進展》，是一本全面介紹核物理前沿的專著。該書對近10年來原子核物理的主要成就及下世紀初三個重要的發(fā)展研究領域做了系統(tǒng)的論述，并適當結合作者和我國其他科研工作者的研究成果。它可引導青年研究者直接達到原子核物理學的最前沿。對于從事天體物理、粒子物理、凝聚態(tài)物理等方面研究的研究人員，本書也極具參考價值。恰逢天然放射性發(fā)現100周年及王淦昌教授90華誕前夕，正是王教授的學生編……

朱光亞教授為本書所作的序言對原子核物理學的產生、發(fā)展、與其他學科的交叉、及下一個世紀的展望做了極好的描述。原子核物理研究的基本問題包括：核的構成及“版圖”是怎樣的？核子間相互作用及其表現形式是怎樣的？核的轉化規(guī)律是怎樣的？……隨著加速器技術、探測器技術和計算機技術的發(fā)展，人們可以獲得更高能量及各種種類的離子（包括放射性離子），它可用作炮彈去轟擊各種不同的原子核（靶核），產生各種核反應產物，從而研究原子核物理學的各種基本問題。促使原子核物理學在更高激發(fā)能、更高角動量和更大同位旋等的自由度內不斷開拓新領域。

本書基本上是圍繞著這個發(fā)展主線來描述的。全書共分八章，第一章緒論，概述了80年代以來原子核物理發(fā)展的主要成就，并展望今后可能取得重大進展的前沿方向，非常值得普通讀者一讀。第二至第五章分別論述了核結構和亞位壘融合及核裂變理論方面的最新成就。第六至第八章分別論述了下世紀初期原子核物理研究的三個前沿領域：中高能核－核碰撞，亞核子自由度研究和放射性束物理。

核結構一直是原子核物理學研究的中心課題之一在證實原子核由質子和中子組成的假設并建立了核的殼模型和集體模型以后，出現了兩個新領域——原子核的高自旋態(tài)研究和巨共振研究，揭示原子核在快速轉動和具有更高激發(fā)能時的核結構特性。最近幾年隨著放射性核束裝置投入使用，當強烈改變核內中子數和質子數平衡，推向質子滴線和中子滴線時的原子核結構特性已引起人們的極大興趣。本書第二、三章詳細介紹了這些方面的新進展和發(fā)展前景，詳細介紹了高自旋態(tài)研究中發(fā)現的回彎現象。有些現象的物理內涵至今還沒有搞清楚。特別地，為了便于讀者理解，作者對于巨共振的一般知識和各種巨共振模式做了系統(tǒng)介紹，并著重介紹了新的中子暈核產生的軟模式巨共振，建立在激發(fā)態(tài)上的巨共振，巨共振的各種衰變方式，原子核自旋同位旋激發(fā)，磁巨共振，高溫轉動核的巨共振等前沿課題。

核裂變的發(fā)現是原子核物理基礎研究的產物，并已得到了廣泛的應用，但是有關核裂變的許多問題尚未完全搞清楚，一直還是原子核研究的一個重要方面。本書第四、五章論述壘下重離子融合裂變反應和原子核裂變，也提到了作者在這方面的近期成果，內容豐富，有的現象用理論解釋還有偏差。作者也介紹了最近少量有關中子暈（皮）核的近壘和壘下裂變反應的實驗及兩種相反的理論預言，并預計這方面研究將開辟重離子核反應的新方向。對通常原子核的裂變反應以及現有的核裂變的液滴模型、裂變道理論、裂變理論的殼修正、核裂變的擴散模型、用多維輸運過程來研究裂變動力學以及裂變理論中的量子修正，書中都有介紹。并對形狀同質異能態(tài)現象、裂變中的延遲現象等實驗及其理論進行了詳盡的描述。對耗散裂變從唯象描述到微觀理論的發(fā)展，作者給出了一個極好的展望。對裂變過程中的時標和核的粘滯性直到裂變理論和相關的非平衡態(tài)理論的關系也有很好的描述。

從第六章開始本書著重描述下世紀原子核物理可能會取得重大進展的三個前沿領域。第六章是有關中高能和相對論性核－核碰撞的，其中重大課題有：核物質的狀態(tài)方程；核物質相變，包括液氣相變和夸克－膠等離子體(QGP)的產生；熱核性質和多重碎裂衰變的新模式等。宇宙初期大爆炸時可能產生QGP，這是人們從未認識過的新物態(tài)。作者從介紹核態(tài)方程的一般知識開始，進而較為詳細地介紹了理論研究的現狀，包括玻耳茲曼－烏林－烏倫貝克(BUU)方程，量子分子動力學方法(QMD)及核－核碰撞的輸運模型的蒙特卡羅模擬，然后描述中高能核－核碰撞的有關實驗及其解釋。最后詳細地介紹了QGP產生的有關實驗和實驗上診斷QGP產生的方法。對QGP的研究將對原子核物理，粒子物理和天體物理產生重大影響，但到目前為止，還沒有一個實驗明確表明QGP的存在。人們期待著20世紀末美國相對論性重離子加速器RIHC的運行及其實驗結果。除了通過觀察中子星和超新星爆發(fā)可以獲得部分有關高溫高密核物質的信息外，中高能核－核碰撞是目前實驗室中研究高溫高密核物質的唯一途徑，這方面將有許多新的結果出現。

中國原子能科學研究院丁大釗、陳永壽和張煥喬三位研究員編著的《原子核物理進展》，是一本全面介紹核物理前沿的專著。該書對近10年來原子核物理的主要成就及下世紀初三個重要的發(fā)展研究領域做了系統(tǒng)的論述，并適當結合作者和我國其他科研工作者的研究成果。它可引導青年研究者直接達到原子核物理學的最前沿。對于從事天體物理、粒子物理、凝聚態(tài)物理等方面研究的研究人員，本書也極具參考價值。恰逢天然放射性發(fā)現100周年及王淦昌教授90華誕前夕，正是王教授的學生編……

朱光亞教授為本書所作的序言對原子核物理學的產生、發(fā)展、與其他學科的交叉、及下一個世紀的展望做了極好的描述。原子核物理研究的基本問題包括：核的構成及“版圖”是怎樣的？核子間相互作用及其表現形式是怎樣的？核的轉化規(guī)律是怎樣的？……隨著加速器技術、探測器技術和計算機技術的發(fā)展，人們可以獲得更高能量及各種種類的離子（包括放射性離子），它可用作炮彈去轟擊各種不同的原子核（靶核），產生各種核反應產物，從而研究原子核物理學的各種基本問題。促使原子核物理學在更高激發(fā)能、更高角動量和更大同位旋等的自由度內不斷開拓新領域。

本書基本上是圍繞著這個發(fā)展主線來描述的。全書共分八章，第一章緒論，概述了80年代以來原子核物理發(fā)展的主要成就，并展望今后可能取得重大進展的前沿方向，非常值得普通讀者一讀。第二至第五章分別論述了核結構和亞位壘融合及核裂變理論方面的最新成就。第六至第八章分別論述了下世紀初期原子核物理研究的三個前沿領域：中高能核－核碰撞，亞核子自由度研究和放射性束物理。

核結構一直是原子核物理學研究的中心課題之一在證實原子核由質子和中子組成的假設并建立了核的殼模型和集體模型以后，出現了兩個新領域——原子核的高自旋態(tài)研究和巨共振研究，揭示原子核在快速轉動和具有更高激發(fā)能時的核結構特性。最近幾年隨著放射性核束裝置投入使用，當強烈改變核內中子數和質子數平衡，推向質子滴線和中子滴線時的原子核結構特性已引起人們的極大興趣。本書第二、三章詳細介紹了這些方面的新進展和發(fā)展前景，詳細介紹了高自旋態(tài)研究中發(fā)現的回彎現象。有些現象的物理內涵至今還沒有搞清楚。特別地，為了便于讀者理解，作者對于巨共振的一般知識和各種巨共振模式做了系統(tǒng)介紹，并著重介紹了新的中子暈核產生的軟模式巨共振，建立在激發(fā)態(tài)上的巨共振，巨共振的各種衰變方式，原子核自旋同位旋激發(fā)，磁巨共振，高溫轉動核的巨共振等前沿課題。

核裂變的發(fā)現是原子核物理基礎研究的產物，并已得到了廣泛的應用，但是有關核裂變的許多問題尚未完全搞清楚，一直還是原子核研究的一個重要方面。本書第四、五章論述壘下重離子融合裂變反應和原子核裂變，也提到了作者在這方面的近期成果，內容豐富，有的現象用理論解釋還有偏差。作者也介紹了最近少量有關中子暈（皮）核的近壘和壘下裂變反應的實驗及兩種相反的理論預言，并預計這方面研究將開辟重離子核反應的新方向。對通常原子核的裂變反應以及現有的核裂變的液滴模型、裂變道理論、裂變理論的殼修正、核裂變的擴散模型、用多維輸運過程來研究裂變動力學以及裂變理論中的量子修正，書中都有介紹。并對形狀同質異能態(tài)現象、裂變中的延遲現象等實驗及其理論進行了詳盡的描述。對耗散裂變從唯象描述到微觀理論的發(fā)展，作者給出了一個極好的展望。對裂變過程中的時標和核的粘滯性直到裂變理論和相關的非平衡態(tài)理論的關系也有很好的描述。

從第六章開始本書著重描述下世紀原子核物理可能會取得重大進展的三個前沿領域。第六章是有關中高能和相對論性核－核碰撞的，其中重大課題有：核物質的狀態(tài)方程；核物質相變，包括液氣相變和夸克－膠等離子體(QGP)的產生；熱核性質和多重碎裂衰變的新模式等。宇宙初期大爆炸時可能產生QGP，這是人們從未認識過的新物態(tài)。作者從介紹核態(tài)方程的一般知識開始，進而較為詳細地介紹了理論研究的現狀，包括玻耳茲曼－烏林－烏倫貝克(BUU)方程，量子分子動力學方法(QMD)及核－核碰撞的輸運模型的蒙特卡羅模擬，然后描述中高能核－核碰撞的有關實驗及其解釋。最后詳細地介紹了QGP產生的有關實驗和實驗上診斷QGP產生的方法。對QGP的研究將對原子核物理，粒子物理和天體物理產生重大影響，但到目前為止，還沒有一個實驗明確表明QGP的存在。人們期待著20世紀末美國相對論性重離子加速器RIHC的運行及其實驗結果。除了通過觀察中子星和超新星爆發(fā)可以獲得部分有關高溫高密核物質的信息外，中高能核－核碰撞是目前實驗室中研究高溫高密核物質的唯一途徑，這方面將有許多新的結果出現。

一、21世紀物理學的幾個活躍領域

蒸蒸日上的凝聚態(tài)物理學

自從80年代中期發(fā)現了所謂高臨界溫度超導體以來，世界上對這種應用潛力很大的新材料的研究熱情和樂觀情緒此起彼伏，時斷時續(xù)。這種新材料能在液氮溫區(qū)下傳導電流而沒有阻抗。高臨界溫度超導材料的研究仍是今后凝聚態(tài)物理學中活躍的領域之一。目前，許多國家的科學工作者仍在爭分奪秒，繼續(xù)進行競爭，向更高溫區(qū)，甚至室溫溫區(qū)超導材料的研究和應用努力?？梢灶A計，這個勢頭今后也不會減弱，此外，高臨界溫度的超導材料的機械性能、韌性強度和加工成材工藝也需進一步提高和解決?？茖W家們預測，21世紀初，這些技術問題可以得到解決并將有廣泛的應用前景，有可能會引起一場新的工業(yè)革命。超導電機、超導磁懸浮列車、超導船、超導計算機等將會面向市場，屆時，世界超導材料市場可望達到2000億美元。

由不同材料的薄膜交替組成的超晶格材料可望成為新一代的微電子、光電子材料。超晶格材料誕生于20世紀70年代末，在短短不到30年的時間內，已逐步揭示出其微觀機制和物理圖像。目前已利用半導體超晶格材料研制成許多新器件，它可以在原子尺度上對半導體的組分摻雜進行人工“設計”，從而可以研究一般半導體中根本不存在的物理現象，并將固態(tài)電子器件的應用推向一個新階段。但目前對于其他類型的超晶格材料的制備尚需做進一步的努力。一些科學家預測，下一代的電子器件可能會被微結構器件替代，從而可能會帶來一場電子工業(yè)的革命。微結構物理的研究還有許多新的物理現象有待于揭示。21世紀可能會碩果累累，它的前景不可低估。

近年來，兩種與磁阻有關的引起人們強烈興趣的現象就是所謂的巨磁阻和超巨磁阻現象。一般磁阻是物質的電阻率在磁場中會發(fā)生輕微的變化，而巨磁和超巨磁可以是幾倍或數千倍的變化。超巨磁現象中令人吃驚的是，在很強的磁場中某些絕緣體會突變?yōu)閷w，這種原因尚不清楚，就像高臨界溫度超導材料超導性的原因難以捉摸一樣。目前，巨磁和超巨磁實現應用的主要障礙是強磁場和低溫的要求，預計下世紀初在這方面會有很大的進展，并會有誘人的應用前景。

可以預計，新材料的發(fā)展是21世紀凝聚態(tài)物理學研究重要的發(fā)展方向之一。新材料的發(fā)展趨勢是：復合化、功能特殊化、性能極限化和結構微觀化。如，成分密度和功能不均勻的梯度材料；可隨空間時間條件而變化的智能材料；變形速度快的壓電材料以及精細陶瓷材料等都將成為下世紀重要的新材料。材料專家預計，21世紀新材料品種可能突破100萬種。

中央電視臺《新聞聯播》節(jié)目中以“用生命譜寫永恒之光”為題，播出了馬祖光院士的感人事跡，《人民日報》發(fā)表了《光的追求》一文，一個學習馬祖光院士的熱潮在全國興起。通過學習馬組光院士的事跡后，深有感觸，我覺得，我們應該著重學習以下幾點：

一、學習馬祖光愛國愛黨，為國家，該爭的時候還是要爭

國家興亡、匹夫有責的信念，根深蒂固地在馬祖光的血脈里流淌。23歲那年，沒等研究生班畢業(yè)，他即被抽調組建物理教研室；30歲那年，國家需要，受命創(chuàng)辦核物理專業(yè)；42歲那年，還是國家需要，領銜創(chuàng)辦激光專業(yè)……1980年，在著名的德國漢諾威大學物理研究所，他獨自一人研究成功地發(fā)現了新光譜，在研究所把他的名字排在他寫的論文的第三位時，他站出來說話了：“這不是我個人的事，這是中國人做出來的，榮譽應該屬于中國?！痹趪鴥葟牟粻幟鸟R祖光不答應了。最后，所長寫下證明：“發(fā)現新光譜，這完全是中國的馬祖光一人獨立做出來的。”，世界矚目，美國、蘇聯、法、德、意等國的科學家做不出來的東西，中國人做出來了，這給中國人爭了很大的光。

二、學習馬祖光知難而進、不斷創(chuàng)新的精神

馬祖光對待困難的勇氣，對待事業(yè)的不斷創(chuàng)新精神也很值得我們學習。馬祖光當初放下駕輕就熟的核物理專業(yè)，同他的同事們一起開辟和建立一門新的學科――激光專業(yè)，這需要很大的勇氣和創(chuàng)新精神。在實驗室條件很差，設備很簡陋的情況下，他帶著研究生繼續(xù)做試驗，研究新的激光震蕩譜線，很艱苦，但是他沒有半點怨言。在德國期間，作為改革開放后中國首批公派留學人員，馬祖光掂量得出肩上責任的份量。他悄悄盯上了“鈉雙原子分子第一三重態(tài)躍遷”，這是近紅外激光發(fā)展中的世界難題，是國際激光研究的一大熱點。經歷了很多次失敗，在同行下了最后通諜――“必須改題”時，馬祖光堅決不干：“放棄？請再給我10天時間！”在這最后的10天里，馬祖光獨自一人，連熬了5個夜，終于成功發(fā)現了各國科學家夢寐以求的“Na2新的近紅外連續(xù)譜區(qū)”。辛苦的耕耘終于得到了美滿的果實。

三、學習馬祖光甘于清貧、為人師表的學者風范

“互聯網+”時代使得MOOC（慕課）可以而且正在成為大學教育的一個組成部分。得益于同濟大學已經在中國大學MOOC上線的“大學物理學”系列課程的建設和應用，以及前期“醫(yī)用物理學”微課程設計項目的順利完成，我們正在進行具有醫(yī)學特色的醫(yī)用物理學微課程視頻資源庫的開發(fā)和建設。并逐步建立醫(yī)用物理學在線課程所配套的教學資源庫，其中包括微課程視頻錄制，配套媒體資源建設以及醫(yī)用物理學試題庫建設等。目標是實現資源的覆蓋和共享，填補和提供醫(yī)學類在校生課堂外的自主學習平臺，并為相關教師開展翻轉課堂、SPOC等教學模式改革提供平臺。

1醫(yī)用物理學在線課程建設

基于同濟大學自主開發(fā)的大學物理在線課程（見圖1）平臺，結合醫(yī)用物理學的教材建設和教學特色，我們正在開展醫(yī)用物理學在線課程的開發(fā)和建設。根據在線課程對教學資源的需求，需要進行一系列課程資源的配套建設，其中軟件部分就包括了微課程腳本的設計，微課程視頻的錄制和制作，配套媒體資源庫建設，以及醫(yī)用物理學題庫建設等。圖2是醫(yī)用物理學在線課程的網頁界面，它是由課時列表、討論區(qū)、資料區(qū)、評價等板塊構成。其中課時列表區(qū)以微課程為主題，是課程的核心部分，也是我們建設的重點內容。微課程以章節(jié)為單元展開，每單元分為若干講，每講以知識點為主題展開。根據章節(jié)內容的容量，每單元可設計為十幾講到幾十講不等。例如“振動與波聲波超聲波”部分就有三十六講。每講都有與之配套的視頻（課程微視頻，時長約為5~10分鐘）、文檔（演示文稿，即配合微視頻的PPT電子課件）、隨堂測試（包括單選題，多選題，判斷題和填空題）。每單元有配套的單元作業(yè)和單元測試，課程結束后還有課程考試。討論區(qū)由教師答疑，課堂交流和學生討論組成。學習者可以在這里進行師生互動和生生互動，即可以隨時向教師就課程，作業(yè)和測試等內容提出問題，并得到教師的答疑解惑。同時，學習者還可以借助于該板塊就學習中遇到的疑難問題展開討論以獲得同伴的幫助，支持和認可，并增加學習的趣味性和認同感。資料區(qū)則提供給學習者與課程相關的各種資料和信息，如多媒體資源，包括視頻，圖像圖形，動畫，網站等。借助教育技術和互聯網的優(yōu)勢，向課程的深度與廣度延伸，給學生提供一個立體化多維度的學習環(huán)境。評價是由課程測評和學生互評組成。課程測評是系統(tǒng)對學生的單元作業(yè)和單元測試進行評分，包括課程期末考試。而學生互評則是學習者之間的互相評價。這些評價按一定的權重相加，最后給出學習者一個總評成績。

2醫(yī)用物理學微課程視頻資源庫建設

由上述可知，開展醫(yī)用物理學微課程視頻資源庫建設是醫(yī)用物理學在線課程開發(fā)和建設的重點內容。它包括與該教學主題相關的教學設計、演示文稿、媒體素材，以及學習者在微課程學習后所進行的自我評價，如在線討論，練習測試等輔助性教學資源，它們以一定的形式組合在一起，營造一個半結構化、主題式的資源單元應用“小環(huán)境”。2.1微課程選題和腳本設計。結合物理學，我們在微課程的設計上盡可能突出醫(yī)用物理學的特點。例如在振動和波部分，選擇聲波作為一個微課程系列。該部分包括了6個知識點，它們是：聲波和聲速、聲壓和聲強、聲強級和響度級、超聲波、超聲波的應用和超聲醫(yī)學診斷。在激光部分是：激光產生的原理、激光的生物效應、激光的醫(yī)學應用、醫(yī)用激光器簡介等。X射線部分是：X射線的產生、X射線譜、X射線的吸收、X射線與物質的相互作用、X射線的生物效應和X射線的醫(yī)學應用等。原子核物理部分是：原子核的基本性質、原子核的結合能和核力、原子核的放射性、輻射劑量和輻射防護、放射性核素在醫(yī)學上的應用、核磁共振的基本原理和核磁共振波譜儀等。在微課程設計過程中，除了做到突出醫(yī)學特色外，每個知識點既能獨立成篇，又在整體上具有系統(tǒng)性。在物理學的許多部分都涉及醫(yī)學現象的物理原理以及物理原理在醫(yī)學領域方面的應用，從這些方面入手進行選題，更能提高醫(yī)學類學生學習物理學的興趣，幫助他們加強對物理概念和規(guī)律的理解，培養(yǎng)和提高他們分析問題和解決問題的能力。結合我們主編的《醫(yī)用物理學》教材（由清華大學出版社出版），在腳本（課件）的設計中，更加注重課件與教材之間的關聯性以充分體現該教材的特色?？傊?，無論在教學內容的安排，課件配圖或媒體的應用，還是在課件背景的設計等各個方面都圍繞該設計理念展開，即做到：（1）知識點全面覆蓋；（2）突顯醫(yī)學知識和應用；（3）內容短小精練；（4）應用媒體資源如數字化課件，動畫，圖形圖像，演示錄像等元素。4分別是X射線部分和原子核物理部分的腳本設計案例。特別強調的是為了增加微課程視頻的可視度，在微課程腳本設計中，我們將盡可能加入題材多樣的媒體資源，如圖像、圖形，演示錄像，3D課件及動畫等元素。希望通過視覺效果，充分體現“知識脈沖”效應對學習者的“沖”擊作用，激發(fā)學習者的學習興趣，達到在“時間碎片”中學習“知識碎片”的最佳效果。2.2微視頻錄制和制作。微課程視頻的錄制形式多種多樣，可以是錄像室錄制、隨堂錄制或屏幕抓拍等。經過實踐、對比和調研，目前我們采用了以PPT為主的屏幕抓拍，以及教師的隨堂授課錄制。另外動員學生加入到我們的課程建設中來，讓學生做學習的主人。不僅調動了學生的學習積極性，而且更大程度上發(fā)揮了學生自己的創(chuàng)新思想和想象能力。事實上學生的作品（微視頻、實驗錄像、計算機課件等）都能收到學生的積極響應。除了上述的主要微課程視頻模式，我們對習題課視頻做了不同的處理。習題課在物理教學環(huán)節(jié)中有著重要的作用，但在微課程中增加配合知識點的例題講解，會導致時長的增加。為此，在課程設計中，我們將習題另外單獨錄制。形式上采用教師邊做邊講解的方式，讓學生深切感受到老師就在自己身邊娓娓分析。根據課程需要還會單獨錄制演示實驗等。除了微課程視頻庫的建設，還有配套媒體資源建設以及醫(yī)用物理學試題庫建設等工作也在進一步實施中。

3結語

摘要：核安全工程是2010年經教育部批準設置的戰(zhàn)略性新興產業(yè)相關本科專業(yè)，南華大學是目前唯一獲批該專業(yè)（方向）招生的高校。文章對南華大學核安全工程專業(yè)（方向）在人才培養(yǎng)方案制定、培養(yǎng)目標、課程體系、師資隊伍建設、實驗室建設、實習基地建設等方面的探索與實踐進行了闡述，旨在為核安全領域本科層次人才培養(yǎng)提供參考。

關鍵詞：核安全工程；人才培養(yǎng)；高校

2010年，南華大學發(fā)揮自身幾十年為我國核工業(yè)事業(yè)培養(yǎng)了大批專業(yè)人才的優(yōu)勢和特色，憑借扎實的專業(yè)建設基礎，積極申報高等學校戰(zhàn)略性新興產業(yè)相關本科專業(yè)———核安全工程，并獲得教育部批準設置。2010年即從新生中通過轉專業(yè)的方式轉入一個自然班開始培養(yǎng)工作，該專業(yè)2011年獲批湖南省特色建設本科專業(yè)，2012年獲批湖南省專業(yè)綜合改革試點專業(yè)。2012年普通高等學校專業(yè)目錄修訂后，原“核安全工程”與“輻射防護與環(huán)境工程”專業(yè)調整為“輻射防護與核安全”。2013年經湖南省教育廳批準，南華大學以“核安全工程（專業(yè)方向）”繼續(xù)招收本科學生，也是迄今唯一批準設置該專業(yè)的高校。本文從人才培養(yǎng)方案制定、培養(yǎng)目標、課程體系、師資隊伍建設、實驗室建設、實習基地建設等方面闡述南華大學核安全工程專業(yè)建設，以期為核安全領域本科層次人才培養(yǎng)提供借鑒與參考。

一、核安全工程專業(yè)培養(yǎng)方案制定的思考

隨著我國環(huán)境壓力日益突出，核能作為一種幾乎是零排放的清潔能源，在我國的能源結構調整中將發(fā)揮越來越重要的作用。為了保證我國核電建設的安全、高效發(fā)展，國家環(huán)保部核安全局已在國內實施注冊核安全工程師制度。為了適應核安全人才的強大的需求現狀，南華大學于2007年率先在安全工程專業(yè)下設置了核電安全工程和鈾礦冶安全工程兩個專業(yè)方向，并在人才培養(yǎng)目標方面進行了積極探索[1]。為了制定核安全工程專業(yè)培養(yǎng)方案，學科建設團隊首先以需求為導向，先后調研了中核福清核電站、中核三門核電站、中國原子能科學研究院、中核北方核燃料元件有限公司（二○二廠）、中核錦原鈾業(yè)有限公司等十多個核工業(yè)企事業(yè)單位，獲得了中核北方核燃料元件有限公司、中國核動力研究設計院、秦山核電有限公司、西安中核藍天鈾業(yè)有限公司等單位的信函回執(zhí)反饋意見，并利用南華大學為中核集團開辦的安全工程領域工程碩士班學生來校學習的機會，分企業(yè)類別（核電企業(yè)、研究院所、鈾礦冶企業(yè)、核燃料加工企業(yè)、核廢物處理企業(yè)等）召開學員座談會，聽取意見與建議。同時，組織南華大學相關專業(yè)（特別是核類專業(yè)）教師多次研討核安全工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案。最終確定以“核安全工程師應用型人才培養(yǎng)”為辦學宗旨，主要參照國家《注冊核安全工程師》、《注冊安全評價師》和《安全工程專業(yè)中、高級技術資格評審條件》的知識要求，根據“基礎厚、口徑寬、能力強、素質高”的原則制定該專業(yè)人才培養(yǎng)方案，并分別于2012年和2014年進行了兩次修改。

二、核安全工程專業(yè)的培養(yǎng)目標

摘要：目的探索基礎核醫(yī)學課的教學方法。方法選取2016年級臨床醫(yī)學專業(yè)本科生216名為研究對象，按學號隨機將其分成試驗組和對照組，每組108名。對照組以傳統(tǒng)核醫(yī)學教學模式進行授課，試驗組以問題教學法（PBL）結合核醫(yī)學物理演示實驗進行授課。比較兩組的教學效果。結果試驗組對“有助于了解核輻射防護知識”“認為核醫(yī)學工作及檢查不可怕”“對核醫(yī)學工作、學習深造感興趣”教學效果問卷調查的認同人數占比高于對照組（P<0.05）。試驗組的見習課和理論成績均高于對照組（P＜0.05）。結論PBL結合核醫(yī)學物理演示實驗方法可提高學生的綜合能力和學習成績，值得在基礎核醫(yī)學課中推廣應用。

關鍵詞：核醫(yī)學；問題教學法；物理演示

實驗核醫(yī)學是開展核技術在醫(yī)學中的應用及其相關理論研究的學科，包括基礎、臨床、實驗和分子核醫(yī)學等分支學科[1]，其是核電子學、核化學和生物學等現代學科與醫(yī)學相結合的產物[2]。然而，當前核醫(yī)學教學中存在重視理論課程、忽視實習課程的問題，實習課程中主要集中在醫(yī)學相關實習討論，忽視核物理、儀器設備和放射性藥物等基礎核醫(yī)學的見習課程[3]，導致學生對核醫(yī)學學習和理解欠缺，且易產生輻射恐怖，從而失去興趣。問題教學法（PBL）是以學生為主體，問題為中心，老師為導向的新型教學模式，其核心在于促使學生通過自主學習探究問題的答案，被廣泛應用于高校教學當中[4-5]。本研究通過應用PBL教學法結合核醫(yī)學物理演示實驗方法，探討基礎核醫(yī)學課的教學方法，旨在改善基礎核醫(yī)學課的教學效果和提高學生學習效率。

1資料與方法

1.1一般資料。選取2016年級臨床醫(yī)學專業(yè)本科生216名為研究對象，按學號隨機將其分成試驗組和對照組，每組108名。試驗組平均年齡（20.51±1.43）歲；男生49名，女生59名。對照組平均年齡（20.86±2.21）歲；男生47名，女生61名。兩組的一般資料無顯著差異（Р>0.05）。兩組均使用張永學、高再榮主編的《核醫(yī)學》（第3版，科學出版社出版）。教學內容包括核醫(yī)學物理基礎、儀器設備、放射性藥物及輻射防護等章節(jié)。見習場所為廣西醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學科，擁有SPECT/CT、PET/CT、醫(yī)用回旋加速器、藥物合成器及放射性藥物質控等設備。在試驗教學前，已經對兩組學生的醫(yī)學基礎課程學習成績進行分析、整理，根據學生基礎課程的理論考試成績情況進行分組分班教學，因此兩組學生的學習能力基本均等。1.2方法。試驗組理論課教學采用PBL教學法，具體如下：①根據教學大綱要求的知識概念熟練掌握知識點；②7~8名學生為一組，學生各自發(fā)揮自己的優(yōu)勢，制訂問題并建立假設；③文獻資料查找，尋找解決方案，提出假設；④由教師主持，組內討論、歸納和總結方法，論證研究假設；⑤教師整合結果，進行總結、拓展及補充，點明知識重點和疑難點。見習課采用核醫(yī)學物理演示實驗，由教師演示和學生參與、配合完成，具體如下：①放射性藥物制備與質控；②ECT藥物的制備；③放射性輻射監(jiān)測核醫(yī)學物理實驗，引出放射性核素示蹤及顯像原理、特點、臨床應用及輻射防護。對照組理論課教學采用傳統(tǒng)面授版書教學，見習課以教師講解-學生參觀為主的傳統(tǒng)見習模式：見習老師帶領學生進入核醫(yī)學現場，對醫(yī)用回旋加速器、PET/CT室、SPECT/CT室進行參觀學習。1.3觀察指標及評價標準。教學結束后對試驗組和對照組學生各發(fā)放了108張問卷進行調研（調查問卷已進行預調查，保證其穩(wěn)定性和可靠性），包括接觸核醫(yī)學前認知調查（核醫(yī)學了解程度、核醫(yī)學了解途徑）、教學效果[是否有助于了解核輻射防護知識、是否認為核醫(yī)學工作及檢查可怕（或不可怕）、對核醫(yī)學工作、學習深造是否感興趣]。設計基礎核醫(yī)學課的考核測試題（內容主要以核醫(yī)學物理、儀器設備、放射性藥物及輻射防護等知識為主），統(tǒng)一進行理論考核測試（卷面100分）和見習課考核（50分）。理論考核內容包括核物理基礎、儀器設備、放射性藥物及輻射防護等非診斷、治療和體外分析等；見習課程考核內容包括核醫(yī)學科現場的工作場所、儀器設備、顯像操作及輻射防護等。1.4統(tǒng)計學方法。采用SPSS23.0統(tǒng)計學軟件進行數據處理，計數資料用n/%表示，用χ2檢驗，計量資料用x軃±s表示，用t檢驗，以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2結果

20世紀是科學技術飛速發(fā)展的時代。在這個時代，目睹了人類分裂原子、拼接基因、克隆動物、開通信息高速公路、納米加工和探索太空。很難設想，若沒有科學技術的飛速發(fā)展，沒有原子能、沒有計算機、沒有半導體，現代生活將是什么樣子。與科學技術的發(fā)展一樣，物理學也經歷了極其深刻的革命?？梢哉f，物理學每時每刻都在不停的發(fā)展，其活躍的前沿領域很多，是最有生命力、成果最多的學科之一。

一、21世紀物理學的幾個活躍領域

蒸蒸日上的凝聚態(tài)物理學

自從80年代中期發(fā)現了所謂高臨界溫度超導體以來，世界上對這種應用潛力很大的新材料的研究熱情和樂觀情緒此起彼伏，時斷時續(xù)。這種新材料能在液氮溫區(qū)下傳導電流而沒有阻抗。高臨界溫度超導材料的研究仍是今后凝聚態(tài)物理學中活躍的領域之一。目前，許多國家的科學工作者仍在爭分奪秒，繼續(xù)進行競爭，向更高溫區(qū)，甚至室溫溫區(qū)超導材料的研究和應用努力。可以預計，這個勢頭今后也不會減弱，此外，高臨界溫度的超導材料的機械性能、韌性強度和加工成材工藝也需進一步提高和解決?？茖W家們預測，21世紀初，這些技術問題可以得到解決并將有廣泛的應用前景，有可能會引起一場新的工業(yè)革命。超導電機、超導磁懸浮列車、超導船、超導計算機等將會面向市場，屆時，世界超導材料市場可望達到2000億美元。

由不同材料的薄膜交替組成的超晶格材料可望成為新一代的微電子、光電子材料。超晶格材料誕生于20世紀70年代末，在短短不到30年的時間內，已逐步揭示出其微觀機制和物理圖像。目前已利用半導體超晶格材料研制成許多新器件，它可以在原子尺度上對半導體的組分摻雜進行人工“設計”，從而可以研究一般半導體中根本不存在的物理現象，并將固態(tài)電子器件的應用推向一個新階段。但目前對于其他類型的超晶格材料的制備尚需做進一步的努力。一些科學家預測，下一代的電子器件可能會被微結構器件替代，從而可能會帶來一場電子工業(yè)的革命。微結構物理的研究還有許多新的物理現象有待于揭示。21世紀可能會碩果累累，它的前景不可低估。

近年來，兩種與磁阻有關的引起人們強烈興趣的現象就是所謂的巨磁阻和超巨磁阻現象。一般磁阻是物質的電阻率在磁場中會發(fā)生輕微的變化，而巨磁和超巨磁可以是幾倍或數千倍的變化。超巨磁現象中令人吃驚的是，在很強的磁場中某些絕緣體會突變?yōu)閷w，這種原因尚不清楚，就像高臨界溫度超導材料超導性的原因難以捉摸一樣。目前，巨磁和超巨磁實現應用的主要障礙是強磁場和低溫的要求，預計下世紀初在這方面會有很大的進展，并會有誘人的應用前景。