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杜九林 教授

 行政职务 无
 联系电话 +86-22-27406577
 电子邮箱 jldu@tju.edu.cn
 办公地址 天津大学北洋校区32号楼249
 专业方向 理论物理,等离子体物理,理论天体物理
 主讲课程 非平衡态统计物理;现代物理学中的数学方法;大学物理实验
 通讯地址 天津市津南区天津大学北洋校区32楼理学院
 邮政编码 300354

个人经历或学术经历

杜九林,理学博士学位。1987年至2002年, 陕西师范大学物理系, 历任讲师、副教授(1994破格)、教授(1998破格)、博士生导师、陕西师范大学校学术委员会委员; 副系主任、副院长、西安市第十届、十一届政协委员。 2003年至今, 在天津大学理学院任教授、博士生导师。
*****1998-2008 担任陕西省天文学会副理事长。在统计物理、天体物理和空间科学、等离子体物理等领域的国际学术会议上多次做邀请报告。2008年起担任历届欧洲物理学会SigmaPhi统计物理国际会议顾问委员会委员 (Advisory Committee, 2008, 2011, 2014, SigmaPhi2017---International Conferences in Statistical Physics, at http://sigmaphisrv.polito.it/ )。目前担任国家科学技术奖、教育部高等学校科学技术奖、科技部国家大科学装置前沿重点专项、教育部学位中心、中国博士后基金、国家自然科学基金等机构评审专家。
*****为下列国内外国际学术期刊担任论文审稿人:Europhys.Lett.(EPL), Physics of Plasmas, Physica A, Astrophys.Space Sci., J.Plasma Physics, Phys.Lett.A, Moden Phys.Lett.B, Inter.J.Moden Phys.B, IEEE Trans.Plasma Sci., Earth,Moon and Planets, J.Stat.Mech. Chinese Phys.B, 物理学报,西安电子科技大学学报,南昌大学学报等。

研究方向

主要从事非平衡态统计物理及其应用研究,包括非广延统计理论,等离子体物理,天体物理和化学物理等领域。
研究方向1:非平衡态统计物理及其交叉学科
研究方向2:空间和天体等离子体及特殊等离子体物理
研究方向3:非广延理论天体物理
研究方向4:幂律分布反应速率统计理论

科研项目、成果专利

已主持完成多项国家自然科学基金项目和省、部级科学基金项目。近年主持完成和在研主要科研项目有:

1.国家自然科学基金面上项目:幂律分布非平衡等离子体输运系数统计理论(2018.01~2021.12)。
***** 等离子体输运理论能够为输运系数的计算提供公式支持,对于包括等离子体在内的物理、化学、工程技术、天文学和空间科学等领域许多不同过程的理解和应用无疑是非常重要的。然而,传统理论中研究输运系数都是基于Maxwell-Boltzmann 分布,这实际上等于假定等离子体处于热平衡态并且严格遵守Boltzmann统计。当需要对非平衡等离子体中的输运过程提供在非Maxwell-Boltzmann分布或幂律分布情况下的描述时, 现有理论不再有效,这是当前等离子体输运理论面临的挑战。为解决这一问题,本项目基于等离子体系统的实验和观测事实,提出了以非广延统计理论为基础研究具有幂律分布非平衡复杂等离子体的输运问题,确定在幂律分布情况下各种不同输运过程的输运系数公式,探索建立幂律分布等离子体的输运理。

2.国家自然科学基金面上项目:幂律分布非平衡系统反应速率统计理论(2012.01~2015.12)。
*****本项目已经建立了幂律分布非平衡系统反应速率的广义过渡态理论(TST), 分别得到了一维和N维非平衡哈密顿系统的广义TST反应率系数公式,得到了幂律分布非平衡系统的广义Arrhenius速率表达式; 在幂律分布条件下分别建立了基元反应、单分子反应、无势垒反应、碰撞理论以及遂穿效应修正等各类典型反应的反应率公式。这些开创性工作对于探索研究在幂律分布条件下的非平衡复杂系统反应速率理论具有十分重要的科学意义和广阔的应用价值,为研究建立非平衡系统反应速率理论提供了合理的统计理论方法和途径,为物理、化学及生命科学和工程技术等领域中的应用提供了正确的反应率计算公式。研究了反应坐标和反应动量满足的随机运动方程,在幂律分布条件下研究了过阻尼系统、介于低到中间阻尼系统的Kramers逃逸率以及能量-扩散主导的平均第一通过时间,从而开辟了幂律分布统计理论在化学反应动力学中的应用研究。

3.国家自然科学基金面上项目:自引力天体物理系统的非广延统计力学研究(2007.01~2009.12)。

4.教育部博士点基金项目:幂律分布反应速率理论(2012.01~2014.12)。

论文专著

1、 非广延统计力学的基本物理性质及应用研究
*****非广延统计力学是关于幂律分布的统计理论。我们研究了这一新理论的许多基本物理性质和应用,利用广义动力学方法确定了非广延参量q 与非局域性物理量之间的定量关系, 从而给出了非广延统计力学清晰的物理含义; 提出了非广延统计适合于描述相互作用系统处于非平衡定态时的统计性质,为该理论应用于天体物理和等离子体等复杂系统提供了方向;建立了暗物质分布统计理论;提出了实验上检验非广延统计理论的方法和途径。我们还发展了非广延统计中的流体动力学方法,并将它应用于天体物理领域, 得到了引力非稳定性的广义Jeans判据和广义Chandrasekhar判据。利用关于太阳内部声速的震动测量完成了对非广延统计理论的实验检验, 使非广延参量q显著不同于1获得了太阳震动测量的实验证据支持。该课题得到国家自然科学基金项目(No.10675088)的资助, 发表论文有Physica A 335 (2004) 107; EPL 67 (2004) 893; Phys. Lett. A 329 (2004) 262; Phys. Lett. A 320 (2004) 347; EPL 75 (2006) 861; Astrophys. Space Sci. 305 (2006) 247; New Astron. 12 (2006) 60; Phys. Lett. A 367 (2007) 431; Astrophys. Space Sci. 312 (2007) 47; New Astronomy 12 (2007) 657; Phys. Lett. A 372 (2008) 340; Physica A 387 (2008) 5761; Physica A 387 (2008) 5768; Physica A 388 (2009) 4936; Physica A 389 (2010) 47; Physica A 390 (2010) 183; Chin. Phys. B 19 (2010) 040501; Chin. Phys. B 19 (2010) 070501; Chin. Sci. Bull. 56 (2011) 3689; J. Stat. Mech. (2012) P02006; Physica A 391 (2012) 2853; J Stat. Mech. (2013) P02015; EPL 105 (2014) 54002; Physica A 406 (2014) 281; Braz. J. Phys. 44 (2014) 410; Physica A 414 (2014) 414; EPL 107 (2014) 60001; Physica A 420 (2015) 41; Physica A 427 (2015) 113等30多篇。

2、 太阳核反应系统的非平衡态动力学与太阳中微子问题研究
*****由于著名的太阳中微子问题, 太阳中微子流的研究迄今已经有很长的历史。太阳中微子流的研究包括: 按照太阳模型中的核反应理论对中微子流的计算、中微子流的实验测量以及中微子振荡的粒子物理研究, 是我们对太阳内部理解正确性的关键性检验。长期以来,太阳中微子流的计算研究主要是建立在传统统计假定基础上得到的,即假定恒星内部物质是理想气体, 服从MB平衡分布。然而, 恒星是处于非平衡态的开放系统,它们通常处于流体静力平衡但并不处于热平衡态,严格讲, 应该应用非平衡态统计来研究它的性质。特别是,通过利用太阳的震动观测发现, 太阳内部等离子气体实际上并不是MB分布, 而是服从非广延统计的 q-幂律分布, 这一实验结果意味着, 我们将可能改变计算的太阳中微子流而无须改变标准太阳模型。我们曾于1991年提出将非平衡态统计理论应用于研究太阳内部的氢核反应系统的动力学性质, 1994年提出将这一理论应用于研究太阳中微子失踪问题,并已建立了关于太阳内部核反应系统的非平衡动力学和统计理论的基本框架,取得了一系列有意义的学术成果。课题得到了国家自然科学基金项目(No.19503002)和陕西省自然科学基金项目(No.19118)的资助, 曾应邀于1996年在德国马普研究院UN/ESA国际会议上作邀请报告。发表论文有Physica A 318 (2003) 334; Astrophys. Space Sci. 262 (1999) 119;Astrophys. Space Sci. 218 (1994) 267; Chin. Phys. Lett. 17 (2000) 233;Astrophys. Space Sci. 209 (1993) 221;Acta Phys. Sin. 47 (1998) 1404;Acta Phys. Sin.(OE) 6 (1997) 927;Physica A 232 (1996) 251;Astrophys. Space Sci. 218 (1994) 101;Physica A 208 (1994) 205;Astrophys. Space Sci. 207 (1993) 27;Astrophys. Space Sci. 207 (1993) 37;Astrophys. Space Sci. 195 (1992) 349;Astrophys. Space Sci. 195 (1992) 341; Acta Astronphys.Sin. 11 (1991) 143等40多篇。

3、.具有非Maxwell-Boltzmann或幂律分布的非平衡等离子体的性质
*****等离子体是粒子之间具有长程相互作用的复杂系统, 在很多情况下处于非平衡状态, 许多非MB分布和幂律分布的现象实例已经被观测到。2004年,我们在国际上最早提出研究长程相互作用等离子体的广义Boltzmann方程和q-统计动力学方法,确定了1-q 与库仑势梯度及温度梯度之间的定量关系,证明了非广延统计力学适合于描述非平衡等离子体系统处于非平衡定态时的统计性质(Du,Phys.Lett.A 329(2004)262),而后将非广延统计力学应用于研究具有非MB幂律分布(如q-分布和kappa分布)的非平衡等离子体系统中的波与不稳定性等性质。发表有Phys. Lett. A 329 (2004) 262; Trans. TJU 11 (2005) 30; J. XJU 36 (2002) 208; Physica A 387 (2008) 4821; Phys. Plasma 16 (2009) 072111; Phys. Plasma 16 (2009) 123707; Phys. Plasma 16 (2009) 123707; Phys. Plasmas 19 (2012) 023704; Phys. Plasmas 19 (2012) 043704; Phys. Plasmas 19 (2012) 083706; Phys. Plasmas 19 (2012) 063703; Phys. Plasmas 20 (2013) 092901; Ann. Physics 350 (2014) 302; Phys. Plasmas 22 (2015) 084507; EPL 116 (2016) P60005等16篇论文。这方面的工作已经引起国内外学者的广泛关注和跟进,近几年论文发表数迅速增长,已经成为当前国际前沿热点研究领域和国际会议焦点讨论议题。

4、 幂律分布非平衡系统反应速率统计理论研究
*****反应速率理论能够为反应率系数的计算提供公式支持,对于物理、化学、生物及生命科学和工程技术等领域许多不同过程的理解和应用是非常重要的。近几年来,我们基于非平衡系统的实验和观测事实,提出了以非广延统计力学为基础,研究具有幂律分布的非平衡系统反应速率理论,已经建立了幂律分布非平衡系统的广义过渡态理论(TST),分别得到了一维和N维非平衡哈密顿系统的广义TST反应率系数公式,得到了幂律分布非平衡系统的广义Arrhenius速率表达式; 在幂律分布条件下分别建立了基元反应、单分子反应、无势垒反应、碰撞理论以及遂穿效应修正等各类典型的反应率公式。我们还计算了不同阻尼情况下kappa分布时的Kramers逃逸速率,对相关Brown运动的随机动力学方法已经进行了研究。这些开创性工作对于探索研究在幂律分布条件下的非平衡复杂系统反应速率理论具有十分重要的科学意义和广阔的应用价值,为研究建立非平衡系统反应速率理论提供了合理的统计理论方法和途径, 必将为物理、化学及生命科学和工程技术等领域中的应用产生重要影响。课题得到了国家自然科学基金的资助(No.11175128)。已发表有Physica A 391 (2012) 1718; J. Stat. Mech. (2012) P02006; Physica A 391 (2012) 2930; J. Stat. Mech. (2013) P02015; Physica A 395 (2014) 416; J. Stat. Mech. (2013) P11005; Physica A 402 (2014) 299; EPL 105 (2014) 54002; Physica A 403 (2014) 244; EPL 107 (2014) 60001; Physica A 407 (2014) 119; Physica A 408 (2014) 85; Ann. Phys. 350 (2014) 302; Physica A 413 (2014) 294; J. Stat. Mech. (2014) P07012; Physica A 417 (2015) 267; Ann. Phys. 359 (2015) 187; Physica A 427 (2015) 113; Fluct. Noise Lett. 15 (2016) 1650001等论文30多篇。

在国内外学术期刊以第一作者和通讯作者发表论文100余篇,论文已被SCI等国内外论著引用1200多次,最高单篇SCI引用160多次。近年发表的主要SCI论文目录如下:
[1] Yu H N, Du Jiulin*: The nonextensive parameter for the rotating astrophysical systems with power-law distributions, Europhys.Lett. 116 (2016) 60005.
[2] Zheng Y H, Du Jiulin*: Nonextensive thermodynamic relations based on the assumption of temperature duality, Contin. Mech. Thermodyn. 28 (2016) 1791-1805.
[3] Zhou Y J, Du Jiulin*: The anomalous distributions and Soret coefficient in non- equilibrium colloid system, Fluct. Noise Lett. 15 (2016) 1650001.
[4] Zheng Y H, Du Jiulin*: The stationary state and gravitational temperature in a pure self-gravitating system, Physica A 420 (2015) 41-48.
[5] Guo R, Du Jiulin*: The precise time-dependent solution of the Fokker–Planck equation with anomalous diffusion, Ann. Phys. 359 (2015) 187-197.
[6] Zheng Y H*, Du Jiulin: The equivalence of isothermal and non-isothermal power law distributions with temperature duality, Physica A 427 (2015) 113-121.
[7] Zhou Y J, Yin C T: Applications of power-law transition state theory to the reaction of a hydroxy radical with molecular hydrogen and the respiration in Camellia Japonica, Physica A 417 (2015) 267-272.
[8] Abid A A, Ali S, Du Jiulin, Mamun A A, Vasyliunas–Cairns distribution function for space plasma species, Phys. Plasmas 22 (2015) 084507.
[9] Yin C T, Guo R, Du Jiulin*: The rate coefficients of unimolecular reactions in the systems with power-law distributions, Physica A 408 (2014) 85-95.
[10] Zheng Y H, Du Jiulin*: Two physical explanations of the nonextensive parameter in a self-gravitating system, Europhys.Lett. 107 (2014) 60001.
[11] Zheng Y H, Du Jiulin*: The gravitational heat conduction and the hierarchical structure in solar interior, Europhys.Lett. 105 (2014) 54002.
[12] Yin C T, Zhou Y J, Du Jiulin*: The power-law TST reaction rate coefficient with tunneling correction, Physica A 413 (2014) 294-300.
[13] Yu H N, Du Jiulin*: The nonextensive parameter for nonequilibrium electron gas in an electromagnetic field, Ann. Phys. 350 (2014) 302-309.
[14] Zhou Y J, Du Jiulin*: Kramers escape rate in overdamped systems with the power-law distribution, Physica A 402 (2014) 299-305.
[15] Yin C T, Du Jiulin*: The power-law reaction rate coefficient for barrierless reactions, J. Stat. Mech. (2014) P07012.
[16] Guo R, Du Jiulin*: Are power-law distributions an equilibrium distribution or a stationary nonequilibrium distribution?, Physica A 406 (2014) 281-286.
[17] Guo R, Du Jiulin*: The adiabatic static linear response function in nonextensive statistical mechanics, Physica A 414 (2014) 414-420.
[18] Yin C T, Du Jiulin*: The power-law reaction rate coefficient for an elementary bimolecular reaction, Physica A 395 (2014) 416-424.
[19] Yin C T, Du Jiulin*: The collision theory reaction rate coefficient for power-law distributions, Physica A 407 (2014) 119-127.
[20] Zhou Y J, Du Jiulin*: Escape rate for the power-law distribution in low-to- intermediate damping, Physica A 403 (2014) 244-251.
[21] Yu H T, Du Jiulin*: Entropy Production Rate of Non-equilibrium Systems from the Fokker-Planck Equation, Braz. J. Phys. 44 (2014) 410-414.
[22] Guo R, Du Jiulin*: Power-law behaviors from the two-variable Langevin equation: Ito's and Stratonovich's Fokker-Planck equations, J. Stat. Mech. (2013) P02015: 1-10.
[23] Guo M L, Du Jiulin*: Electronic and optical properties of C-N-Codoped TiO2: A First-Principles GGA+U investigation, Inter. J. Mod. Phys. B 27 (2013)1350123.
[24] Du Jiulin*: Characteristics of the nonequilibrium plasmas with power-law distributions, First ICTP-NCP International College on Plasma Physics, 2013. 11.11-15, Isalamabad.
[25] Du Jiulin*: Transport coefficients in Lorentz plasmas with the power-law kappa- distribution, Phys. Plasmas 20 (2013) 092901.
[26] Zhou Y J, Du Jiulin*: The mean first passage time in an energy-diffusion controlled regime with power-law distributions, J. Stat. Mech. (2013) P11005: 1- 15.
[27] Du Jiulin*: Transition state theory: A generalization to nonequilibrium systems with power-law distributions, Physica A 391 (2012) 1718-1728.
[28] Gong J Y, Du Jiulin*: Secondary electron emissions and dust charging currents in the nonequilibrium dusty plasma with power-law distributions, Phys. Plasmas 19 (2012) 063703.
[29] Du Jiulin*: Power-law distributions and fluctuation-dissipation relation in the stochastic dynamics of two-variable Langevin equations, J. Stat. Mech. (2012) P02006: 1-12.
[30] Gong J Y, Du Jiulin*: Dust charging processes in the nonequilibrium dusty plasma with nonextensive power-law distribution, Phys. Plasmas 19 (2012) 023704.
[31] Du Jiulin*: Erratum to Transition state theory: A generalization to non- equilibrium systems with power-law distributions, Physica A 391 (2012) 2930.
[32] Gong J Y, Liu Z P, Du Jiulin*: Dust-acoustic waves and stability in the permeating dusty plasma: II. Power-law distributions, Phys. Plasmas 19 (2012) 083706.
[33] Gong J Y, Liu Z P, Du Jiulin*: Dust-acoustic waves and stability in permeating dusty plasmas: I. Maxwellian distribution, Phys. Plasmas 19 (2012) 043704.
[34] Guo M L, Zhang X D, Du Jiulin*: Electronic structure and enhanced visible light absorption of N, B-codoped TiO2, Phys. Stat. Sol. RRL 6 (2012) 172-176.
[35] Guo M L, Du Jiulin*: First-principles study of electronic structures and optical properties of Cu, Ag, and Au-dopedanataseTiO2, Physica B 407 (2012) 1003- 1007.
[36] Guo R, Du Jiulin*: Energy distribution and energy fluctuation in Tsallis statistics, Physica A 391 (2012) 2853-2859.
[37] Liu Z P, Guo L N, Du J L: “Nonextensivity and the q-distribution of a relativistic gas under an external electromagnetic field” Chinese Sci. Bull. 56 (2011) 3689-3692.
[38] Guo L N, Du J L: “Thermodynamic potentials and thermodynamic relations in nonextensive thermodynamics” Physica A 390 (2011) 183-188.
[39] Guo L N, Du J L: “The two parameters (k, r) in the generalized statistics”Physica A 389 (2010) 47-51.
[40] Du J L: “Some dynamical properties of the Tsallis distribution from a Fokker-Planck equation” Chin. Phys. B 19 (2010) 040501.
[41] Du J L: “A new form of Tsallis distribution based on the probabilistically independent postulate” Chin. Phys. B 19 (2010) 070501.
[42] Du J L, Song Y L: “Solar wind speed theory and the nonextensivity of solar corona”, P.93-102, Eds. Hans J. Haubold and A.M. Mathai, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2010.
[43] Liu Z P, Du J L: “Dust-acoustic instability driven by drifting ions and electrons in the dust plasma with Lorentzian kappa distribution” Phys. Plasmas 16 (2009) 123707.
[44] Guo L N, Du J L: “Heat capacity of the generalized two-atom and many-atom gas in nonextensive statistics” Physica A 388 (2009) 4936-4942.
[45] Liu Z P, Liu L Y, Du J L: “A nonextensive approach for the instability of current-driven ion-acoustic waves in space plasma” Phys. Plasmas 16 (2009) 072111.
[46] Liu L Y, Du J L: “Ion acoustic waves in the plasma with the power-law q-distribution in nonextensive statistics” Physica A 387 (2008) 4821-4827.
[47] Liu L Y, Du J L: “Energy fluctuations and the ensemble equivalence in Tsallis statistics” Physica A 387 (2008) 5417-5421.
[48] Ou C, Li W, Du J L, Tsobnang F, J Chen, Mehaute A, Wang Q A,“Possible canonical distributions for finite systems with nonadditive energy” Physica A 387 (2008) 5761-5767.
[49] Du J L, “Erratum to the property of k-deformed statistics for a relativistic gas in an electromagnetic field: k parameter and k-distribution” Phys. Lett. A 372 (2008) 340.
[50] Du J L: “Property of Tsallis entropy and principle of entropy increase” Bull. Astr. Soc. India, 35 (2007) 691-696.
[51] Du J L, “Nonextensivity and the power-law distributions for the systems with self-gravitating long-range interactions” Astrophys. Space Sci. 312 (2007) 47-55.
[52] Du J L, “Corrigendum to the Chandrasekhar's condition of the equilibrium and stability for a star in the nonextensive kinetic theory" New Astron. 12 (2007) 657.
[53] Guo L N, Du J L, Liu Z P: “The property of k-deformed statistics for a relativistic gas in an electromagnetic field: k parameter and k-distribution” Phys. Lett. A 367 (2007) 431-435.
[54] Zheng Y H and Du J L: “An application of nonextensive parameter: the nonextensive gas and real gas” Inter. J. Mod. Phys. B 21 (2007) 947-953.
[55] Guo L N, Du J L:“The κ parameter and κ-distribution in κ-deformed statistics for the systems in an external field” Phys. Lett. A 362 (2007) 368-.
[56] Du J L: "Test of nonextensive statistical mechanics by solar sound speeds" Europhys. Lett. 75 (2006) 861.
[57] Du J L: "The Chandrasekhar's condition of equilibrium and stability for a star in the nonextensive kinetic theory" New Astron. 12 (2006) 60.
[58] Du J L: "What does the nonextensive parameter stand for in self-gravitating systems?" Astrophys. Space Sci. 305 (2006) 247.
[59] Du J L: "Hydrostatic equilibrium and Tsallis equilibrium for self-gravitating systems" Centr. Eur. J. Phys. 3 (2005) 376.
[60] Du J-L, Shen H: “Dynamical behavior of core 3He nuclear reaction-diffusion systems and sun’s gravitational field” Trans. TJU. 11(1)(2005) 30-34.
[61] Du J L: “The nonextensive parameter and Tsallis distribution for self-gravitating systems” Europhys. Lett. 67 (2004) 893.
[62] Du J L: "Nonextensivity in nonequilibrium plasma systems with Coulombian long-range interactions" Phys. Lett. A 329 (2004) 262.
[63] Du J L:“Jeans criterion in nonextensive statistical mechanics ” Physica A 335 (2004)107.
[64] Du J L:“Jeans criterion and nonextensive velocity distribution function in kinetic theory” Phys. Lett. A 320 (2004) 347.
[65] Du J L:“Fluctuation in the nuclear reaction-diffusion system and oscillations inside stars” Physica A 318 (2003) 334.

奖励、荣誉和学术兼职

为我国高等教育做出突出贡献的政府特殊津贴专家(国务院1995年)
天津市科学技术奖-自然科学奖 (2011年)

指导研究生情况

迄今指导培养已毕业博士研究生10名、已毕业硕士研究生15名。目前在读博士研究生3名,硕士研究生3名。
目前研究生招生学科专业: 硕士生:1.理论物理 2.凝聚态物理;博士生:材料物理与化学

(最后更新于2017-08-21 16:14:57)