简介：核物理实验课题组聚焦大科学装置重离子碰撞实验中极端条件下形成的核物质状态与性质的实验研究，还通过重离子能量扫描探索强相互作用相结构，并开展粒子探测器关键技术的研发工作。
成员：刘峰，罗晓峰，毛亚显，裴骅，施梳苏，孙向明，王亚平，许怒，殷中宝，张晓明，周代翠。
夸克是组成物质的基本单元,夸克之间通过胶子传递强相互作用力。量子色动力学（Quantum chromodynamics, QCD）描述了夸克与胶子的相互作用。相对论重离子碰撞实验，通过将被剥掉核外电子的重离子加速到接近光速然后进行碰撞，进而探究极端条件（高温、高密度、高旋转和强磁场）下核物质状态，理解夸克物质相与强子相转化的相变过程。目前，在世界范围内正在运行的LHC/ALICE、RHIC/STAR与sPHENIX实验，以及多个在建的大科学装置聚焦重离子碰撞能量扫描实验，如德国的FAIR/CBM、俄罗斯的NICA/MPD、中国的HIAF/CEE、日本的J-PARC-HI和美国的EIC/ePIC等。这些核物理实验将在不同的碰撞能量范围探索强相互作用下形成的核物质性质和相结构。
核物理实验课题组的研究内容包括：
•聚焦重离子碰撞极端条件下形成的物质状态与性质；
•重离子能量扫描探索强相互作用相结构；
•开展在建和下一代核物理实验装置与关键物理问题的研究；
•与核理论研究紧密结合，检验理论。
RHIC/STAR实验
1999年，RHIC-STAR实验组副发言人Tim Halman访问华中师范大学，双方达成了我校加入RHIC-STAR实验国际合作组的协议。我校成为国内率先加入RHIC-STAR合作组的单位。多年来，我校的STAR研究团队一直致力于集体流、关联与涨落以及奇异和重味粒子产生的研究，系统测量了相对论重离子碰撞中守恒荷的涨落、各种粒子的产额，以及集体流的组分夸克标度行为。
LHC/ALICE实验
华中师范大学于1993年加入欧洲核子研究中心（CERN）大型重离子对撞机实验（ALICE）国际合作研究，是中方最早参与ALICE国际合作的单位之一。ALICE中国组现由华中师范大学、中国原子能科学研究院、复旦大学、中国科学技术大学、中国地质大学（武汉）、华中科技大学和湖北工业大学等7个主要成员单位组成。华中师范大学为中方牵头单位。
在国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金重大国际合作项目和重点国际合作专项、国家973项目、国家重点研发计划专项，以及教育部科学与技术研究重大项目等科学基金项目支持下，华中师范大学联合中国组一道，先后为ALICE研制出用于光电信号读出的大平面光敏二极管、研制出基于钨酸铅晶体的光子谱仪（PHOS）前端电子学以及数据读出和数据获取系统，研制出基于Shashlik技术的高性能双喷注取样电磁量能器（DCAL）一个超级模块，与CERN联合研制出用于DCAL/EMCAL/PHOS探测器数据高速传输的可扩展读出单元电子学主板。参与了ALICE第二代硅像素内层径迹探测器（ITS2）的物理观测可行性研究，与CERN合作研制出基于单片有源像素传感（MAPS）技术的硅像素芯片（ALPIDE）并参与硅像素芯片的性能表征，承担了ITS2五分之一硅像素模块的集成建造与安装调试。参与了ALICE第一代和第二代前向μ子谱仪的早期设计和物理观测可行性研究，承担了前向μ子径迹探测器（MFT）的电子学电路母版的设计与建造。目前正在参与基于柔性硅像素前沿技术的ALICE第三代硅像素内层径迹探测器（ITS3）研发和前向强子量能器（FoCal）的研制，以及全新的ALICE第三代探测器（2035年投入运行）预研。除此之外，还为ALICE开发了重味强子、重味μ子和喷注关联分析的软件框架。承担了ALICE数据的采集、质检、刻度、重建等重要任务。在物理研究方面，实现了对TeV能量前沿的夸克物质性质的精确标定，并发现了一批小系统碰撞中的新物理现象。成果多次被CERN《高能前沿通讯》、《高能前沿新闻》、ALICE官网“首页亮点”报道。项目组成员多次应“CERN高能前沿论坛”特邀，向国际高能物理学界汇报研究成果。自2009年底LHC开始运行至今，ALICE国际合作组已发表实验研究学术期刊论文478篇，其中，以中国组为核心贡献的论文占比超过10%。
课题组成员：毛亚显，裴骅，殷中宝，张晓明（负责人），周代翠，高超嵩，黄光明，王东，王亚平，杨萍。
NICA/MPD实验
重离子超导同步加速器（Nuclotron-based Ion Collider fAcility，NICA）是俄罗斯杜布纳联合核子研究所（JINR）正在建设的一项重离子对撞加速器大科学装置，将进行平均每核子能量2.5-11 GeV的高亮度金-金原子核对撞，以在实验室中创造极高温度和最大净重子密度的物质，研究强相互作用相图，并寻找相变临界点。该装置的核心实验之一是多用途探测器实验（Multi-Purpose Detector，MPD），致力于研究重离子碰撞中高温高密核物质性质和QCD相结构。NICA/MPD大型国际合作组于2019年4月份成立，有8家中方主要成员单位，华中师范大学是其首批加入的正式成员。在国家重点研发计划专项等科学基金项目支持下，华中师范大学联合中国组一道，自2020年以来在硅像素探测器关键技术和基于NICA能区的关键科学问题等方面开展研究。
课题组成员：刘峰、罗晓峰、施梳苏、孙向明、王亚平（负责人）。
FAIR/CBM实验
FAIR加速器装置：在法兰克福机场附近，紧邻现有重离子设施GSI的大型科研总部正在建设之中。这就是下一代高亮度综合加速器FAIR“反质子和离子研究装置”。一旦建成（现计划于2021年建成），该设施将提供从质子到周期表上所有稳定核的最高亮度光束，以全面覆盖四大科学支柱，包括强子结构、高密度核物质、天体物理学和高重子密度下核物质的状态方程。对于重离子束，FAIR将能够在2.4≤ √s≤4.9 GeV的每核子对质心能量范围内加速金离子束。
CBM实验：压缩重子物质（CBM）实验将是未来德国达姆施塔特反质子和离子研究设施（FAIR）的主要科学支柱之一。CBM研究计划的目标是利用高能核-核碰撞探索高重子密度区域的QCD相图。这包括研究中子星核密度下核物质的状态方程，以及寻找相变、手性对称恢复和（奇异）QCD物质的奇异形式。CBM探测器的设计目的是以前所未有的精度和统计量测量强子的集体行为，以及罕见的诊断探针，如多奇异超子、粲粒子和衰变为轻子对的矢量介子。其中大部分粒子将首次在FAIR能量范围内进行研究。为了达到所需的精度，测量将在高达10 MHz的反应速率下进行。这就需要非常快的辐射硬探测器、新颖的数据读出和分析概念（包括自由流前端电子设备）以及用于在线事件选择的高性能计算集群。一些CBM探测器系统、数据读出链和事件重将在FAIR第0阶段的实验中投入使用。
课题组成员：刘峰、罗晓峰（负责人）、施梳苏、张晓明、毛亚显、殷中宝、周代翠。
华中师范大学团队同时也是美国RHIC/sPHENIX实验、美国EIC/ePIC实验、中国CEE/CSR实验合作组的正式成员，承担了粒子探测器研制与关键科学问题研究等工作。
