中高能核子物理

　　原子核子物理學和粒子物理學交叉的前沿領域。研究原子核受到高能粒子（大於10²兆電子伏）及其次級粒子束（如π介子、K介子及反質子等）轟擊所表現出來的各種現象、特點以及由此揭示出來的物理規律。中高能核子物理與低能核子物理比較，它具有三個特點：①入射粒子能量高，可研究高動量轉移及高能量轉移下的現象；②入射粒子種類多，增加瞭變革原子核的手段，擴大瞭核反應的研究範圍；③一般都牽涉到誇克、膠子和介子等等非核子自由度。其主要研究方面有：

　　介子核物理　用介子作為探針研究介子與核子(N)、介子與原子核相互作用以及原子核結構的領域。其實驗基礎主要來自於π介子和K介子束流實驗。πN實驗為研究πN這一基本強相互作用過程和核子激發態（N^*和Δ^*共振態）提供瞭主要實驗信息；KN實驗為研究KN這一基本奇異強相互作用過程和超子激發態（Λ^*、Σ^*和Ξ^*共振態）提供瞭主要實驗信息。介子–原子核反應為研究核內介子自由度的影響提供直接的知識，也為探測核內核子密度分佈提供瞭又一有效方法。π核雙電荷交換和π核吸收反應由於涉及至少兩個核子，為研究核內核子關聯提供瞭有效途徑。K核反應是產生超核的主要手段，對於研究核子–超子、超子–超子相互作用，以及超子進入原子核後對其運動形態的影響都有重要作用。

　　高能輕子、光子核物理　用高能輕子（電子、μ子、中微子）及光子做探針，研究核子、核子激發態及原子核內部結構的領域。用輕子、光子作為探針的一個最大優點是它們不參與強相互作用，隻參與可微擾計算的電磁相互作用和弱相互作用，通常隻考慮一步過程就已是相當好的近似。高能輕子–核子、光子–核子碰撞實驗主要是通過測量核子的各種結構函數及產生重子激發態來研究重子內部的誇克–膠子結構。而高能輕子、光子–核碰撞實驗則可精確測量原子核內部的電荷密度分佈，產生原子核的各種高激發態（包括高自旋態、巨共振態），研究束縛在核內的核子的誇克動量分佈與自由核子的分佈的不同（EMC效應），探索核內非核子自由度（介子、核子激發態、六誇克態等），研究產生的強子在原子核中傳播的性質等。

　　重子譜及重子結構　重子是構成自然界且能夠獨立分割出來的最基本單元，是體現強相互作用理論——量子色動力學(QCD)中三種顏色合成無色及誇克禁閉特性的最簡單的體系。研究重子內部誇克–膠子結構是探索物質微觀結構的最前沿課題之一。而各類重子譜的研究是瞭解QCD在禁閉能區中誇克的本質及重子內部結構的重要途徑。由於禁閉能區QCD非微擾計算的復雜性，尚無法直接通過QCD理論計算出重子譜，理論研究主要基於各種唯象的誇克模型，實驗信息主要來源於π介子、K介子束流實驗。存在的一個突出問題就是誇克模型預言的重子激發態很多都沒有被實驗觀測到，即“失蹤”的重子激發態問題。考慮其重要性，新一代采用電磁探針研究核子激發態N^*的新的實驗設施紛紛創建，如美國的CEBAF、德國的ELSA、法國的GRAAL和日本的SPRING8等。中國北京正負電子對撞機(BEPC)實驗通過J/ψ衰變研究重子譜，已引起國際關註。

　　重子–重子相互作用及雙重子態　核子之間的強相互作用（核力）問題一直是原子核物理中一個基本問題。與之密切相關的是重子之間（包括核子–反核子、核子–超子、超子–超子等）的相互作用。其主要實驗信息來源於核子（反核子）–核子碰撞和超子實驗。理論方面，傳統的介子交換理論在解釋重子相互作用方面取得瞭一定的成功。由於重子是由誇克組成的復合粒子，原則上講，重子之間的作用應該由誇克、膠子層次的作用得出。這方面的工作正在從各種不同的途徑展開研究。雙重子態是另一個研究兩個重子體系的六誇克結構和誇克間相互作用的重要場所，是強相互作用理論與實驗研究的核心課題之一。中國核理論工作者在雙重子的預言，特別是多奇異數雙重子態的預言方面，取得瞭一些新進展，正準備在相對論重離子碰撞實驗中尋找這類雙重子態。

　　高能重離子反應　高能重離子束轟擊靶核形成的高溫度、高密度核環境，提供瞭研究各種極端條件下核物質性質及核物質中強子性質的實驗途徑，是國際上核物理研究中的前沿領域。對強作用物質的液相、氣相、誇克膠子等離子體相、高密色超導相等問題的探索，將豐富對物質結構的認識和對強相互作用QCD理論的理解。

　　中高能核物理的研究領域還有原子核中的弱相互作用問題，高能質子與核碰撞、反核子湮沒所引起的各種現象等。