15级数理方向。PhD in HEP @ Columbia

HEP也就是High Energy Physics。在这个身边的人都转行去一些应用性的学科的时代，相信大部分将来会申请HEP的同学都是多少有一些物理追求的理想主义者。作为一名已经经历过申请季的学长，我想和学弟学妹们谈一谈自己的一些经验、教训、以及对HEP尤其是理论方面的一些个人化的看法。

个人经历

我申请的清一色全部都是HEP理论的PhD，收到了UCSD和Columbia两个offer，最终接受了Columbia。

申请季时没有文章，90%都是靠着推荐信和科研经历拿到的这两个offer。

三封推荐信一封是南大导师刘佐伟的推荐信，一封是UCSD的Kaixuan Ni的强推，一封是Columbia的Elena Aprile的强推。

科研经历一共三段，都是关于暗物质的。第一段是在刘佐伟组内做的关于Lyman-alpha对超轻质量暗物质的限制。之后我加入了暗物质探测实验XENON合作组，第二段科研是在UCSD的Kaixuan组内做的关于暗物质的有效场论相关的理论计算，第三段是受到Kaixuan的推荐到了Columbia的Elena Aprile组内做一些关于利用XENON1T限制spin-dependent暗物质的课题。

详细经历

我本科期间就一直想要做HEP理论，最开始是想要做pure theory，后来慢慢觉得做唯象理论也不错，再到现在纠结是否要转去做HEP实验。导致我心态慢慢转变的原因有很多，下面所讲的既是我个人的经历，也是我心态转变的原因。

本科期间想要参与HEP pure theory的研究是很困难的。

  • 一是因为国内做纯理论的老师不多，南大只有张若筠算是，刘佐伟算是唯象理论并不算纯理论，其他做QCD的老师可能天空院还有几个，比如宗红石。
  • 二是因为纯理论的老师所需要的人实在太少了，甚至老师一个人都可以做。
  • 三是因为纯理论对学生的要求很高，量子场论只能算高能理论的入门，如果有志于做String Theory的话还需要熟练的广相知识以及很多黎曼流形相关的数学知识。
  • 四是即使你花了很多时间在打基础上，老师也不一定能够看到你的真实实力。而唯象理论相对来讲要好一些，量子场论只要学够一定程度就可以开始着手一些唯象相关的科研，而且唯象不仅是理论，还需要了解一定的实验、编程。最重要的原因是，我确实认为高能理论的发展前途并没有唯象理论好，这点我们放到最后再讲。于是我选择加入了刘佐伟老师的课题组，决定做一些唯象理论的研究。

之后就是暑研套磁的经历。由于前几年一直在致力学习各种基础知识，导致并没有什么特别突出的科研经历，所以并没有什么理论方面的老师接收我做暑研。反倒是高能实验XENON的组（UCSD，Kaixuan Ni）很欢迎我去做暑研，加上刘佐伟恰好也认识Kaixuan，所以就阴差阳错地去了高能实验的组。Kaixuan是一个很nice且open的教授，所以即使在实验组里他也支持我做一些唯象理论的工作。大概是前些年打的基础终于有了用，这段暑研经历特别顺利，并且在XENON合作组做了报告。并且我对有效场论的理解以及计算工作极大地提高了XENON合作组对有效场论方面工作的进度。Kaixuan后来主动向我提出可以去Elena组里去做一段科研。于是我前往了Columbia的Elena组内进行了第三段科研。

Elena是Kaixuan的PhD导师，也是XENON合作组的领导人，所以当然属于大牛。我在组内主要做了有效场论的一个子课题，也就是spin-dependent理论，并且也接触到了实验组内对于数据的处理方式以及统计推断等技术。期间由于我对理论的理解相对较深，所以我还跟不少做唯象理论的老师们发过邮件去指出他们文章中的一些错误，从而使我们在使用这些理论的时候不要再犯同样的错误。我的工作极大提升了工作完成的速度。虽然我破格成为了文章的作者（本来只有入组一年的成员才能作为作者），可惜的是，这篇文章并没有在申请之前被发表。不过文章倒没有那么重要，重要的是我拿到了Elena的强推，和Kaixuan的超强推（他邮件中说是very strong）。

经验教训

一方面我是幸运的，能够遇见Kaixuan这样nice的导师，另一方面我又不是那么幸运。虽然我满怀信心地申请HEP理论，但是除了UCSD和Columbia其他全部被拒了。虽然我的文章并没有在申请季的时候发表，但是个人感觉这并不影响。所以以后申请HEP的学弟学妹们也不用在是否有文章发表上面过于焦虑，最重要的还是看科研经历以及推荐信。

我感觉自己的科研经历还是属于比较幸运的，而且似乎有蛮多的随机性。刘佐伟恰好与Kaixuan很熟，Kaixuan恰好又和XENON的领导人Elena很熟，这种经历我个人觉得并不一定是可以复刻的。另一方面，我觉得在申请过程中人际关系的重要性似乎比我想象的要重要得多，一是可以从我的暑研经历中看出来。另一件令我觉得人际关系很重要的事情是另外一位在清华的也是申请的HEP理论的同学，我们在UCSD Kaixuan组里一起做暑研，后来她录了Chicago的Liantao Wang的组（唯象理论的大佬）。其实这位同学的科研水平在个人看来也就很一般，但是由于她在清华的导师在北美的人际关系很广，所以可以直接将她推给Liantao。

另外，南大的标签在申请中并不占优势。尤其是HEP相关的，清北、科大、上交似乎都比南大要重视HEP，而且在国外的圈子也比较广。同等水平的申请者，国外教授们大概率会选择清北毕业的学生而不是南大毕业的学生。

推荐理论学习路径

量子力学 $\rightarrow$ 简明量子场论（推荐David Tong的公开课和notes） $\rightarrow$ Lie群Lie代数（推荐梁灿彬中册的附录） $\rightarrow$ 量子场论（推荐Schwartz的书和Weinberg的书）

量子场论看一本书肯定是不够的，几乎每一本书都多多少少会有很多讲不清楚的地方。Weinberg这点相对较好，但是对新手却不友好。可以以一本书为主，其他书作为辅助（例如Peskin，Srednicki）。推荐学习Lie群的知识时学习一些几何的知识。

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