軟凝聚態(tài)物理，顆粒物質(zhì)的集團動力學(xué)性質(zhì)的實驗研究。

過去的主要工作及獲得的成果：近五年在顆粒物質(zhì)運動行為研究方面主要承擔(dān)的項目包括有顆粒物質(zhì)在外場中的相互作用、性質(zhì)和行為的研究，顆粒物質(zhì)稀疏流u2013密集流轉(zhuǎn)變的研究，顆粒物質(zhì)受撞擊引起的噴流及沙坑形成機制的研究以及顆粒在微重力條件下的運動行為研究等工作。發(fā)表包括物理評論快報相關(guān)論文二十余篇，并多次參加、組織該領(lǐng)域的國內(nèi)和國際會議。

（1）顆粒物質(zhì)二維流動中的稀疏流-密集流轉(zhuǎn)變的研究：

用二維顆粒流的實驗研究了顆粒從稀疏流到密集流轉(zhuǎn)變。當(dāng)固定初始稀疏顆粒流量，逐漸減小出口尺寸，減小到一臨界值時；或固定出口的尺寸，顆粒流量增大到一臨界值時，都會發(fā)生流量的突然減小，從稀疏流轉(zhuǎn)變?yōu)槊芗�流。找到了發(fā)生轉(zhuǎn)變時的流量與出口尺寸、顆粒尺寸及通道寬度之間的普適標度關(guān)系。對這一規(guī)律的認識，不僅理解了日常觀察到的u2018稀流暢通u2019和u2018擁擠阻塞u2019現(xiàn)象，而且指明了如何通過改變流動狀態(tài)提高“瓶頸”處流量的途徑。此標度規(guī)律對離散態(tài)物質(zhì)的流動有普適性。這項工作成果于2003年10月在歐洲“協(xié)作粒子：從顆粒物質(zhì)到納米材料”研討會上作邀請報告。文章于2003年11月發(fā)表于物理評論快報（Phys.Rev.Lett.）。

（2）振動對顆粒運動影響的研究：

通過不同密度大球在不同尺寸顆粒床中振動，系統(tǒng)研究大球上升和下降的規(guī)律，我們解釋了美國的Shinbrot等人在1997年P(guān)RL上觀察到“反巴西果效應(yīng)”與芝加哥大學(xué)的研究小組2001年在《自然》雜志上發(fā)表的結(jié)果矛盾的原因。我們發(fā)現(xiàn)在床顆粒小于0.5mm時，當(dāng)大球比顆粒床密度大時，大球向上運動，且上升速度隨密度比增大呈冪次方變快。當(dāng)大球比顆粒床密度小時，大球向下運動，且下降速度隨密度比減小也呈冪次方變快。此一現(xiàn)象僅在空氣中觀察到。在相同條件下，抽真空的系統(tǒng)中則觀察不到大球向下運動的現(xiàn)象。我們提出了顆粒間隙氣體在振動狀態(tài)下呈負氣壓是形成“反巴西果”現(xiàn)象的主要機制。此項工作在2003年2月應(yīng)邀在韓國舉行的第七屆亞太理論物理中心“顆粒物質(zhì)與復(fù)雜系統(tǒng)”冬季班作特邀報告。論文于2003年7月發(fā)表在物理評論快報（Phys. Rev. Lett.）上。該成果在2004年3月的Reports on Progress in Physics，Vol. 67，3，2004，209-247 （物理進展報告）關(guān)于顆粒物質(zhì)的綜述文章中作為顆粒分層機制的一個重要實驗進展予以詳細介紹。

1.顆粒物質(zhì)稀疏流u2013密集流轉(zhuǎn)變的研究，

2.顆粒物質(zhì)受撞擊引起的噴流及沙坑形成機制的研究，

3.微重力下顆粒物質(zhì)運動行為的研究，

4.顆粒物對于高聚物及生物大分子的統(tǒng)計行為模擬，

5.波在顆粒物質(zhì)中的傳播，

6.顆粒物質(zhì)在外場（電磁場、重力場、振動及碰撞）中的相互作用、性質(zhì)和行為的研究。