高能核物理是原子核物理学和粒子物理学的交叉学科，是在夸克层次上来研究原子核的结构与核物质的性质。夸克物质间的强相互作用由基于SU(3)非阿贝尔规范场论的量子色动力学(QCD) 来描述。1974年，李政道等人首次提出通过在较大体积内储存高能量密度或者高重子数密度的物质可以瞬间恢复真空的对称性破缺，或许能够通过这种方式产生新的核物质相。后来有研究者指出相对论重离子碰撞可以提供极端的高能高密条件。美国布鲁克海文国家实验室RHIC实验和欧洲核子中心LHC实验的运行，让相对论重离子碰撞成为研究原子核性质和相变的重要手段。此外，高能自旋物理，由于一系列强子或原子核反应中意外自旋效应的发现，成为了人们深入了解量子色动力学（QCD）的量子性质以及强子的精细结构的独特探针。
三味夸克组成核子的模型图
2017年，RHIC实验STAR合作组在能量扫描实验中首次在较低能区（7.7-32AGeV）发现碰撞产生的Lambda超子的整体极化效应，证实了梁作堂和王新年在2004年提出的与自旋有关的整体极化效应是存在的。这项工作被誉为近几年高能核物理领域最重要的突破，真正意义上开启了热密核物质围绕自旋展开相关物理研究的大门。
【代表性成果】
课题组成员在整体极化概念提出的早期就做了比较系统的工作，计算了高能重离子非对心碰撞中初始轨道角动量分布以及这一初始角动量可能导致的夸克整体极化度，得到了夸克平均碰撞能量与整体极化度之间的一般依赖关系。除了整体极化现象，相对论重离子碰撞中和自旋相关的物理现象还有手征磁效应，手征涡旋效应，手征分离效应等。为了更加深入定量的描述这些自旋效应，理论上迫切需要一套自洽系统的量子输运理论。在这方面，我们发展了基于Wigner函数的量子输运理论，成功描述阿贝尔规范场下手征磁效应，手征涡旋效应和整体极化效应。尤其我们证明了Wigner函数解耦定理，大大化简了量子输运方程的形式，把求解量子输运方程这一理论课题向前推进了一大步。高能重离子碰撞的研究离不开原子核各种部分子分布函数的性质，因为这些分布函数提供了高能重离子碰撞的初始条件。在这一方面，我们研究了高能核反应中，尤其是深度非弹性散射中的方位角不对称性，发现方位角不对称性和喷注输运系数有着直接的关系。
l 计算了高能重离子碰撞中的夸克整体极化度以及初始轨道角动量分布[详见Global quark polarization in non-central A+A collisions, Phys. Rev. C77 (2008) 044902]
l 发展了基于Wigner函数的量子输运理论,成功描述各种量子效应[详见下述文章]
1. Disentangling covariant Wigner functions for chiral fermions， Phys. Rev. D98(2018) no.3, 036019;
2. Covariant chiral kinetic equation in the Wigner function approach, Phys. Rev. D96 (2017) no.1, 016002;
3. Magnetic moment, vorticity-spin coupling and parity-odd conductivity of chiral fermions in 4-dimensional Wigner functions, Phys. Lett. B749 (2015) 542-546;
4. Chiral Anomaly and Local Polarization Effect from Quantum Kinetic Approach, Phys. Rev. Lett. 109 (2012) 232301]
l 研究了DIS和Drell-Yan过程中的各种方位角不对称性的核效应[详见下述文章]
1. Nuclear dependencies of azimuthal asymmetries in the Drell-Yan process, Phys. Rev. C89 (2014) no.3, 035204;
2. Azimuthal asymmetry in SIDIS off nuclei as probe for q, Phys. Rev. D85 (2012) 074027;
3. Nuclear dependence of azimuthal asymmetry in semi-inclusive deep inelastic scattering, Phys. Rev. C81 (2010) 065211]
l 把Ads/CFT方法引入到高能自旋物理计算了各种结构函数[详见下述文章]
1. Nonforward Compton scattering in AdS/CFT correspondence, Phys. Rev. D81 (2010) 035008;
2. Polarized Deep Inelastic Scattering Off the Neutron From Gauge/String Duality, Phys. Rev. D81 (2010) 096006;
3. Polarized Deep Inelastic and Elastic Scattering From Gauge/String Duality, Phys. Rev. D80 (2009) 015025]
