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龚昌德

2008-11-16

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龚昌德
  物理学家。南京大学教授。现任南京大学理学院院长。2005年当选为中国科学院院士。龚昌德
  1932年生于江苏省南京市。1953年毕业于复旦大学物理系。
  长期从事固体物理的理论研究。早期与合作者利用反演技术求解Eliashberg方程,获得较精确的强耦合超导临界温度的公式。
  
龚昌德 - 基本资料

  姓名:龚昌德
  性别:男
  出生:1932年
  职业:教授
  籍贯:江苏南京人
  毕业:复旦大学物理系
  历任:南京大学副教授
  龚昌德 - 个人简历
  1953年毕业于复旦大学物理系。历任南京大学副教授、教授,国务院学位委员会第二届学科评议组成员,江苏省物理学会第四届理事长。
  多年致力于量子多体理论、凝聚态理论、低维系统的理论研究,在超导理论的研究方面获得成果。著有《热力学与统计物理》,合著《量子统计的格林函数理论》。
  
龚昌德 - 人物贡献

  较早提出二维层状结构引起的范霍夫奇异性对高温超导电性会有重要影响,与合作者分析了氧化物超导体的同位素效应,说明仅靠电-声子机制和范霍夫奇异性不能解释高温超导电性,否定了当时国际上这一观点。
  合作研究了由于准二维结构和反铁磁背景,范霍夫奇异性对高温超导体载流子色散规律、压力效应和输运性质的影响。改进了关于高温超导电性的t-j模型的Green函数方法,考虑了有限关联长度的反铁磁背景,证明了t-j模型可以导出某些非费米液体特性,还证明了t-j模型不能满意地解释光电子能谱和中子散射的实验。
  与合作者较系统地研究了锰氧化合物的电-声子耦合和空穴-轨道子耦合,以及静态和动态Jahn-Teller效应。
  
龚昌德 - 个人讲座

  龚昌德从牛顿的第二定律及万有定律(万有引力常量G)说起,详细地谈了它们的适用范围,从这出发,漫谈物理。
  从简单的机械运动说起了稍微复杂的电磁运动,以一个电荷静止,匀速运动,加速运动产生的现象(场)为例,引入基本电荷单位e,还讨论了对对称性的看法,“该对称时就对称,不对称时就不对称!”。
  从单体运动-->少体-->多体运动,单自由度-->多自由度,聊起了热,∑1/2mv^2~kT看好:k--玻尔兹曼常量;从低速运动到高速运动,自然会提到相对论,引出光速c,从宏观到微观,普朗克常量。
  还讲了惯性,但没仅限m,说了电磁中的“惯性”愣次定律。也举了热力学中的例子,对气缸加砝码。还引导人们想原子物理中的惯性。
  龚昌德建议多观注点天体物理--天然的实验室,当然了这是一个引子。
  
龚昌德 - 个人荣誉

  3月16日,中科院院士、原南京大学理学院院长龚昌德教授正式受聘为苏州大学物理科学与技术学院院长。校党委书记王卓君,校长朱秀林,党委副书记、副校长夏东民,副校长殷爱荪、白伦、张学光、葛建一等出席了授聘仪式。授聘仪式由副校长殷爱荪主持。
  校党委书记王卓君首先介绍了龚昌德院士的学术背景。从王书记的讲话中了解到,龚院士曾经担任和正在担任的职务很多,其中比较重要的包括南京大学物理系主任、理学院院长、江苏省物理学会理事长、中国物理学会常务理事、国务院学位委员会评议组成员,以及国际J.LowTemporaryPhysics杂志和中国《低温物理学报》、《物理学报》和《CommonTheoryPhysics》等杂志的编委等职务。
  龚院士多年从事凝聚态理论和统计物理的研究,其学术思想活跃,研究成果卓著,是中国思想活跃,很有影响的凝聚理论物理学家。龚院士从教50多年,桃李满天下。龚昌德严谨的学风和敏锐的物理直觉性对学生产生了深远的影响,不少学生如今都已成为一些著名院校和研究单位的学术带头人。不仅如此,龚院士作为中国理论物理科学领域里的大师,同时还对人文社会科学和艺术有着浓厚的兴趣和追求,被誉为“个性院士”。龚昌德在繁忙的科研之余,保持着对古典音乐、文学作品、哲学的强烈兴趣。
  
龚昌德朱秀林校长宣布聘任决定
  随后,朱秀林校长宣布聘任决定,致辞,并亲自向龚昌德院士颁发聘书。朱校长在致辞中讲到,龚昌德院士受聘苏州大学物理科学与技术学院院长不仅是学院的一件大事,也是苏州大学的一件大事。一流大学必须有一流的物理学科。苏州大学物理学科曾经有过辉煌,在经过一段时间的沉寂之后,现在在振兴。在此关键时刻,必须请“智者”、“高人”来领航、来领导。龚先生就是学校所需要的“智者”、“高人”,龚昌德从热爱物理学科的高度,从关心苏州大学物理学科的友谊出发,在多个学校的诚挚邀请中,欣然接受苏州大学的诚邀,这是物理学院的幸运,是苏州大学的荣幸。学校将会创造一切有利条件,从财力、物力、人力、空间等各个方面全力支持龚院长的工作。
  龚昌德院士在授聘仪式上也发表了讲话。基于苏大工作氛围和谐,物理学科基础雄厚,校领导力争上游、真抓实干的精神,龚院士欣然接受了苏大的盛情邀请,在讲话中,龚昌德表达了受邀的兴奋之情,此外他还表示,此次受聘苏大物理科学与技术学院院长可能是人生中的最后一次尝试,因此将加倍珍惜。
  物理科学与技术学院执行院长顾济华最后发表了讲话,说龚昌德院士受聘院长一事标志着苏州大学物理学科的发展将翻开崭新的一页。
  龚昌德 - 研究领域
  
固体中某种振动或波的能量量子。固体物理中的元激发或准粒子的概念和粒子物理中的“物理”粒子或重正化了的粒子的概念相似。在固体这样一种有复杂相互作用的多体系统中,常常有一些激发态的性状可以近似地类比于一些自由粒子,虽然这些激发态是有相当复杂内在结构的集体状态。
  元激发与准粒子:声子也许是一个最为人们熟知的例子。固体的原子之间有强的相互作用,每个原子都只能在阵点附近作微小振动,每个原子的运动都要牵动周围的原子,以点阵波的形式在晶体中传播。
  在简谐近似下,点阵振动可以看作是一系列相互独立的简谐振动的叠加,每种简谐振动对应于一种点阵波,有自己的频率和波矢,它的能量变化是量子化的,能量量子叫做声子(见点阵动力学)声子具有能量(是普朗克常数除以2,是相应点阵波频率),和准动量k(k是相应点阵波的波矢)。
  但波矢空间只定义在第一布里渊区内,准动量守恒也只准确到可以相差一个倒易点阵矢量。声子是一种玻色子,遵从玻色统计。由于每种简振模式可以处于任意激发态,所以声子的数目是不确定的。只要非谐作用不很强,也可以把非谐作用用引入声子之间的相互作用来描写(见非谐相互作用)。
  
这样一来,通过引入简正坐标──点阵波模式,相互作用的原子系统的小振动,即这个系统的低激发态,可以近似看作是一个没有相互作用(或只有弱的相互作用)的准粒子──声子──的系统。这个相互作用的原子系统的热力学性质和近于平衡的某些非平衡过程都可以用声子系统的热力学和输运过程来讨论。金属中的电子气也是一个有很强的相互作用的多粒子系统。一个运动着的单电子,由于泡利不相容原理和静电库仑作用,要排斥周围的负电荷──电子,因而其周围就好像裹上一层正电荷的“云”。
  正电荷云屏蔽了该电子和其他电子间的库仑作用,使电子-电子间的作用从长程的库仑作用变成短程的屏蔽库仑作用。同时,这团裹在外面的正电荷云修正了单电子的有效质量。这种由电子和相随的正电荷云组成的复合体称为准电子。如果考虑屏蔽库仑作用引起的散射,准电子有一定寿命;对动量离费密面较远的准电子,寿命太短,使准电子的概念失去意义。因此,对相互作用的电子气,近于基态的激发态中,有一种可以近似看作是近独立的单粒子型的激发──准电子,它遵守费密统计。
  龚昌德 - 研究方向
  
在相互作用的电子气中还会有另一类型的集体激发:考虑一个进入电子气中的电子,它排斥的负电荷──电子──会被剩下的正电荷吸引,这会导致正负电荷的往返振荡。这种振荡波矢为零称等离子体振荡,类似于前述的点阵振动,它的能量也是量子化的,这个振荡量子叫做等离激元;它也是一种玻色子。如果进入电子气的电子有足够的能量,就可以激发出这种准粒子。
  准粒子的相互作用和固体的性质:各类准粒子之间也会有相互作用金属中的电子不仅排斥其他电子,还会吸引周围的正离子,正离子的位移可以表示为点阵简正坐标的叠加,这便是电子和声子的耦合这种耦合也要改变运动电子的有效质量。这样考虑的电子就不仅是电子和周围正电荷的复合体,而是它们和伴随的点阵的极化的复合体,但在电子能量不太高时,它还可看作是一个准电子。
  考虑电子-声子的耦合,不仅会改变准电子的内容与参量,而且还会改变准电子之间的相互作用一对电子之间可通过交换声子而进行能量和动量的传递,已经证明,对金属来说,在费密面附近一薄层内的电子,这种作用是吸引作用如果这种交换声子而固体中的元激发。产生的吸引作用,超过电子间的屏蔽库仑作用,则费密面附近的电子之间便是互相吸引的。在这种情况下多粒子系统的单粒子激发谱会发生本质的变化。
  因为在费密面附近一对吸引的粒子会形成束缚态,或更确切一些说,吸引作用会导致粒子系统的负的相关能,结果这部分在费密面附近一薄层内的电子的能量要比正常态的低,我们称这部分电子为凝聚相。如果激发的电子的动量是费密动量,激发能量也不是零。
  
这样单粒子激发的能谱就和前述准电子的能谱有本质不同:在基态与单粒子激发态之间出现能隙。在这个情况下,系统成为超导相(见超导电性、超导微观理论)超导态的单粒子激发谱是温度的函数,温度升高就有更多的凝聚相里的粒子激发为准粒子,凝聚相相关能随之减小,到某个临界温度时,能隙减小到零,单粒子激发谱又变回到通常的准电子能谱显然,超导态的准粒子数目并不守恒以上一些例子告诉我们,作为多体系统的集体运动的一种模式的准粒子,不仅其能量动量关系可能与平常的粒子不同,而且有时也可以没有粒子数守恒的要求。
  金属中电子气体的各类元激发的概念是在朗道提出的正常费密液体基础上发展起来的。朗道理论普遍说明了低温下一个相互作用费密粒子系统的性状,可以用一些只有弱相互作用的准粒子系统的性状来表达。这不仅为理解金属性质提供了理论基础;而且对研究He的量子流体性质,甚至对研究重原子核的特性和认识某些天体的特性都起了重要影响。
  元激发的概念对理解半导体和绝缘体的性质也很重要。在有离子性的半导体中,载流子对正负离子的作用是相反的,结果形成围绕它的点阵的电极化场,这实质上是电子和光频支声子的耦合。这种耦合形成新的复合体,称作极化子。它其实是在这种情况下的准电子。
  如果这个晶体是立方点阵,库仑作用耦合的是纵向光频支声子。不仅对认识电子的运动,就从认识光波与晶体的相互作用来说,准粒子的概念也很重要。如果点阵振动能产生伴随的电偶极矩,光波与这个电偶极矩的作用实质上便是光子与某几支声子的耦合,这引起点阵对光的吸收与色散现象。
  假如某一支光频声子能和光耦合,那么,对于满足方程(k)=k的波矢k附近的点阵波来说,它和光波的耦合由于两者的频率与波矢都近于相等,而变得很强;这时就形成一种新的激发模式,它其实是点阵波与光波的耦合波,对应的元激发称极化激元。
  这是黄昆在1950年首先提出的。假如光波的频率近于或大于禁带宽度,在晶体中它就会产生电子和空穴。但带负电荷的电子与带正电荷的空穴之间有库仑吸引作用,它们会组成电子-空穴对的束缚态,就好像一个氢原子一样。这种束缚态称作激子,它是电中性的,在晶体中传输时将不能运载电流,但可以运载能量。激子有自己的质心动量和质心动能,相当于一个质量为+的粒子(是电子有效质量,是空穴有效质量)。
  束缚态能量是一些分立的值,激子对光的吸收表现为在带间吸收边下面的一些吸收峰。
  龚昌德 - 学术论文
  1、杨展如,龚昌德,蔡建华正常导体-超导体的界面电子态低温物理Vol.2No.2P.82121980.06
  2、龚昌德,姚希贤,蔡建华,杨展如超导体表面态低温物理Vol.2No.3P.17581980.09
  3、Ding-yuXing,Chang-deGongONTHEPROXIMITYSTRUCTUREPhysica108DP.987-98821981
  4、邢定钰,龚昌德超导体-正常导体界面的邻近效应低温物理Vol.3No.3P.183111981.09
  5、龚昌德,表面和界面对超导性的影响统计物理与凝聚态理论的新进展(论文集)P.33141982
  6、龚昌德,强耦合超导理论的物理基础(Ⅰ)物理Vol.11No.6P.37261982
  7、龚昌德,强耦合超导理论的物理基础(Ⅱ)物理Vol.11No.7P.43551982
  8、邢定钰,龚昌德正常导体-超导体(n-s)多层薄膜系统的电子态物理学报Vol.31No.5P.633131982.05
  9、刘建民,龚昌德Thom系统标度性的证明物理学报Vol.31No.9P.127871982.09
  10、XINGDing-yu,GONGChang-deEffectofsurfaceandinterfaceonthephonondensityofstatesChinesePhysicsVol.3No.3P.72181983
  11、刘建民,龚昌德Ising晶格系统可容纳的相数物理学报Vol.32No.10P.

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