英国物理硕士申请全指南(二):主流研究方向深度解析(上)
物理学本身覆盖的范围极广,从微观粒子到宇观宇宙,从冷原子到二维材料,不同细分方向所需要的数学工具、实验手段乃至职业出口都相差很大。选择物理硕士的研究方向,某种程度上比选校本身更重要——因为同一所大学,不同课题组之间的科研资源和活跃程度可能差异不小。英国在物理学的多个分支上都拥有shijie lingxian的研究实力,这篇文章我们按方向梳理,同时给出几个在该方向上有代表性的英国院校/研究机构,供大家参考。
一、凝聚态物理(Condensed Matter Physics)
凝聚态物理研究的是物质在固态、液态等"凝聚"状态下的性质,是现代物理里体量zuida的分支之一,也是电子器件、量子材料等应用技术的理论基础。
英国在这个方向上一个绕不开的名字是曼彻斯特大学——2004年,该校的安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)首次成功分离出石墨烯,两人也因此获得2010年诺贝尔物理学奖。曼大后续成立了国家石墨烯研究院(National Graphene Institute),目前的研究已经从石墨烯本身拓展到更广泛的"按需定制"二维材料异质结构,覆盖绝缘体、半导体、超导体、二维磁性材料等多个类别。
二、粒子物理与高能物理(Particle & High Energy Physics)
这个方向研究物质最基本的构成单元和相互作用力,很多课题会直接连接到欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)等国际合作项目。
杜伦大学在理论物理方向的一大特色,是拥有全英数一数二的粒子理论研究组——粒子物理唯象学研究所(IPPP,Institute for Particle Physics Phenomenology)。牛津大学的数学与理论物理硕士项目中,粒子理论(含弦理论)也是核心课程模块之一。
三、天体物理与宇宙学(Astrophysics & Cosmology)
从星系形成、暗物质暗能量的本质,到宇宙的起源与命运,天体物理和宇宙学关注的是极大尺度上的物理规律,计算和数值模拟能力在这个方向尤其重要。
杜伦大学同样是这个方向的重要玩家:计算宇宙学研究所(ICC,Institute for Computational Cosmology)配备了自己的高性能超级计算机COSMA,专门用于星系形成和宇宙大尺度结构的数值模拟;此外还有专注观测的河外天文学中心(CEA)和负责仪器研发的先进仪器中心(CfAI),三者共同构成杜伦的天文研究集群。在2023、2024年的《卫报》英国大学排名中,杜伦物理系曾位列全英第二。剑桥大学天文研究所(Institute of Astronomy)的Part III/MASt天体物理方向,则是另一条衔接博士研究的路径,要求申请者对本科阶段的数学与物理核心课程有扎实掌握。
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