Personal and Research

个人简介：

Jiang-Hao Yu 于江浩

于江浩，中国科学院理论物理研究所研究员，国科大博士生导师。博士毕业于美国密歇根州立大学，先后在德克萨斯大学奥斯汀分校和麻省大学阿姆斯特分校做博士后，2017年底到理论所任副研究员，2021年起任研究员。研究领域为粒子物理理论和粒子宇宙学，研究方向为

1. 质量起源：希格斯粒子和中微子的质量起源
2. 物质起源：宇宙早期正物质和暗物质的起源
3. 场论理论：有效场论框架和非平衡量子场论

目前主要集中在希格斯质量起源和电弱相变、标准模型有效场论、重子轻子生成及低能检验、暗物质中微子宇宙学等方面，主持和参与国家自然科学基金委和科技部项目，获国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目资助，在国际学术期刊发表论文五十余篇，其中物理评论快报（PRL）三篇以及独立作者文章多篇，被PRL等国际学术期刊邀请为审稿人，多次受邀在国际会议和国际知名大学做邀请报告和大会报告。

简历介绍:

工作经历

2021.02 - 至今， 中国科学院理论物理研究所，第一研究室，研究员

2017.12 - 2021.02，中国科学院理论物理研究所，第一研究室，副研究员

2015.09 - 2017.11，麻省大学阿姆斯特分校，ACFI中心，博士后研究助理

2012.09 - 2015.08， 得克萨斯大学奥斯汀分校，Weinberg理论组，博士后

学习经历

2007.08 - 2012.08，密歇根州立大学，物理天文系，博士

2004.09 - 2007.07，北京大学，物理学院理论物理，硕士

2000.09 - 2004.07，东北师范大学，物理系，学士.

主要研究兴趣:

目前已知的物质世界的基础是粒子物理的“标准模型”，包括17种基本粒子，描述自然界中存在的强、弱和电磁相互作用。尽管粒子物理标准模型已经取得了辉煌成功，标准模型仍然存在理论和实验观测上的挑战:

1. 质量起源问题：标准模型还存在最后一个未测量的参数，就是希格斯自相互作用；希格斯粒子和中微子的质量起源仍然存在疑难；

2. 物质起源问题：粒子物理标准模型不能解释物质反物质不对称性，也不能解释暗物质的来源。

为了研究这些问题，需要理论的描述，理论基础是量子场论和群论。同时物理是一门实验的科学，优美的理论需要实验的支持，理论的实验验证十分关键。我的研究兴趣如下：

1. 希格斯和中微子的质量起源：希格斯本质和势能，电弱相变和引力波，超对称/复合/额外维

大型强子对撞机（LHC）上希格斯粒子的发现是粒子物理的一个里程碑式的进展。目前，希格斯粒子的质量和性质，已经被测量到很高的精度且和标准模型的预言基本一致。但是，LHC还没有确定希格斯粒子的自相互作用，因此也就不能确定希格斯的势能形式。希格斯物理仍然面临如下疑难：为什么势能最小值稳定在电弱能标? 希格斯的势能形式是否可以和标准模型预言的形状不同? 希格斯势能是否存在类似于超导理论的微观机制? 早期宇宙中的电弱破缺引起的电弱相变是一阶还是二阶相变？

与此同时，近些年来中微子的实验进展十分迅速，中微子振荡的发现确定了中微子的非零质量，这是目前唯一可以确定的对标准模型的扩展。这一进展加深了理论上的疑难，为什么中微子的质量远远小于标准模型的强和电弱能标，中微子是狄拉克或马约拉纳型费米子，是否存在较大的CP和轻子数破坏等。

2. 有效场论理论框架：标准模型有效场论，手征有效场论，非平衡量子场论及宇宙学应用

我们对物质世界的认识本质上是不断对不同能标的有效场论的理解，我们也许永远无法达到一个终极理论。不同能标之间相互退耦合，例如研究宏观力学并不需要量子力学的知识，原子分子并不需要核物理。目前的高能物理实验已经推进到TeV能标，但是并没有观测到新物理的迹象。标准模型有效场论以洛伦兹对称性和规范对称性为基础，系统地参数化了高能标新物理的贡献。在目前无新物理信号的时期，这会是未来高能物理的重要研究方向。

对称性虽然在高能新物理中起主导作用，可是现实世界是不断发生对称性破缺的结果，任何对称性破缺的理论都可以用手征有效场论来描述，例如复合希格斯、电弱手征理论、QCD低能手征微扰论，这些描述加深我们对希格斯粒子的本质、低能介子核子动力学等的理解。同样地，在早期宇宙，各种不同的粒子不断从热平衡中脱离出来，因此非平衡态场论描述和闭时路径积分形式，在早期宇宙演化包括重子轻子生成，非热暗物质等过程中十分重要。

3. 宇宙正物质和暗物质的起源：重子轻子生成，非热暗物质/惰性中微子/轴子，及其宇宙学

通过对星系旋转曲线、子弹星系团、大尺度结构、以及宇宙微波背景辐射的研究，人们已经确证了暗物质的存在（占宇宙能量密度的25%），但是也基本确定粒子物理标准模型并不能解释暗物质。我们并不清楚，暗物质是否是基本粒子，暗物质是否和标准模型热浴有过热平衡，暗物质怎样影响宇宙微扰的增长和大尺度结构的形成？

另一方面，我们的可观测宇宙是正物质主导的，那么反物质到哪里去了? 萨克哈罗夫提出了重子生成机制，为了实现正反物质不对称性需要三个条件：重子数破坏，C和CP破缺，和偏离热平衡。粒子物理标准模型无法提供较大的CP破缺强度，且并不存在明显的偏离热平衡过程，因此为了解释正反物质不对称性，需要对标准模型进行扩展，希格斯粒子和中微子是解决重子生成问题的主流机制。

4. 能量和亮度前沿：对撞机信号，暗物质直接探测/中微子相干散射，无中微子双贝塔衰变

物理学本质上是一门的实验科学，理论物理脱离实验会变成无水之源，因此理论的实验检验至关重要。希格斯的本质和势能形状需要未来对撞机实验的直接验证，电弱相变可以由希格斯工厂的实验结果给出佐证，实验的不同信号可以用来区分不同的新物理模型。这些都是能量前沿实验关心的重点。

在高能对撞机进展平缓的同时，低能高亮度实验由于其低成本开始显现出其探测新物理的优势来。各种暗物质直接探测试验不断刷新其探测截面的下限，中微子相干散射作为背景的重要性凸显出来。新一轮吨级无中微子双贝塔衰变正在开展，这会直接验证中微子的马约拉纳本质以及轻子生成机制，电偶极矩实验可以观测电弱重子生成相关的CP破缺效应。

专业科普介绍：

如果你想要了解更多的信息，可以看一下如下科普介绍（如下只是偶尔更新）。

• 大师温伯格，一些个人回忆 （by 于江浩）

• 物质反物质不对称性（by 于江浩）

• 粒子物理理论新的对称性

• Weinberg有效场论讲稿（汉语翻译 by 于江浩，部分）

• 极深地下实验信号 （will update）

• 原子分子物理中探索新物理 （will update）