分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 分类： 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间： 2022-07-29
摘要：我们人类生活的三维空间（实空间）是连续的吗？换句话说，实空间是无限可分的么？在宏观世界里，答案无疑是肯定的，因为日常生活的经验，如看到的流水，奔跑的动物，空中的飞鸟，以及自由下落的物体，无一例外的给予人们连续轨迹的印象。在经典力学中，用连续的坐标来描写运动物体被认为是理所当然的。 在量子世界里面，情况会发生戏剧性的变化。例如，当一个粒子的运动受到限制的时候，它的稳定态的能量只能取一些的离散值。一些尝试统一量子力学和引力的现代理论预测了一个最小长度的存在，通常取为普朗克尺度，这个长度大约是1.6×10-35米。然而，这个长度的实验检验是极具挑战性的，因为它远小于LIGO能测量的最小长度(大约是10-19米)。 在本项工作中，作者研究了任意形状的双势垒体系的量子隧穿现象并证明了一个定理。这个定理表明，如果两个势垒之间的间距可以连续变化，即实空间是连续的，则只要适当地调节势垒间距，入射粒子就可以完全穿透双势垒体系。这种现象通常被称为共振隧穿。反之，如果实空间是不连续的，即存在一个非零的最小尺度，则当势垒的尺寸超过某个上限值的时候，共振隧穿现象就不再发生。这个工作揭示了量子隧穿现象和量子引力理论中最小尺度的深刻联系，开辟了检验最小尺度的存在性的新途径。
分类： 物理学 >> 基本粒子与场物理学 提交时间： 2022-07-28
摘要：Komar积分公式可以方便地用于定义渐近平直时空的质量与角动量。但是，二者的表达式在形式上不一致，彼此之间存在一个差异因子。为了消除这种不一致性，
采用把保持微分形式次不变的微分算子作用于1-形式矢量场来生成守恒流的方法，得到了含Killing矢量非线性三阶导数项的修正Komar势。基于该势的守恒荷定义实现了渐近平直时空的质量与角动量在形式上的一致性。
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2022-07-25
摘要：加速器中带电粒子的运动分为横向运动与纵向运动，加速器中的纵向运动即为相运动，给出了一维近似下的相运动方程，相运动的稳定性物理机制和相位条件。给出了一个纵向运动的标准映射，可用于非线性动力学研究。模拟研究了二台S波段电子直线加速器，验证了相运动的基本理论，模拟结果与基本理论一致，吻合的很好。提出了在常规直流高压电子枪的电子直线加速器中，直接将直流高压电子枪更换成光阴极微波电子枪，并使用
束团压缩器的实验研究方案，同样可以获得高峰值电流的短电子束团。
分类： 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类： 天文学 >> 天体力学 提交时间： 2022-07-13
摘要：本文着重探索了质点动力学的相对性原理的物理逻辑。通过动力学的因果分析，发现牛顿第二定律之所以存在惯性系和惯性力疑难，根本原因是忽略了参考系动力学的因果对应。参考系的动力学性质应该归结到参考质点上，而人为划分的参考质点和被考察质点在动力学中应该处于完全平等的地位，由此构建出一个不依赖惯性系，且在所有平动参考系保持形式不变的质点动力学方程。至于转动参考系，一方面，惯性力的本质经新形式的质点动力学方程揭示为参考质点的经过质量平权以后的真实受力，已经可以明确和引力在物理上不等效。另一方面，根据因果对应的基本法则,融入转动参考系的物理则必须包含四个不共面参考质点的动力学性质,因此无法和平动参考系中的新形式质点动力学方程统一成一个简洁的方程形式。最后本文提议所有声称已推广到转动参考系的相对性原理值得重新审视，小心求证。
分类： 物理学 >> 凝聚态:电子结构、电、磁和光学性质 提交时间： 2022-06-29
摘要：基于微磁学模拟结果，发现由于单根纳米线两端处磁矩矢量方向与极化电流密度(J )方向的不一致，导致电子的自旋转移力矩（STT）只能作用于纳米线两端的磁矩。通过提高极化电流的自旋极化率(P)，这个简化模型的微波磁谱中处在18 GHz的微波磁损耗可以得到明显的抑制，同时发现与微波损耗对应的自然共振频率大小却不受STT影响。在STT效应作用下，负的磁导率虚部也是可实现的。另外，模拟结果表明通过提高STT效应中非绝热效应项中的β值，18GHz处的微波磁损耗可以得到显著的增强。基于STT效应中不同力矩的来源对磁化强度进动过程的有效阻尼常数(ɑe)的影响，上述的结果可以得到合理的解释：绝热力矩能降低ɑe数值，因而能抑制微波磁损耗的大小；非绝热力矩能提高ɑe数值，因而能增强微波磁损耗。我们的研究结果展示了一个创新性的、能主动地调控微波磁损耗的方法。
分类： 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 分类： 管理学 >> 科学学与科技管理 提交时间： 2022-06-23
• WeChat is one of the most popular social media applications in China and is widely used by publishers to promote their journals and activities.
• The Chinese Laser Press (CLP) has four WeChat accounts; approximately 1 million reads were recorded in 2018.
• The most influential WeChat account of the CLP had almost 43,000 subscribers at the end of 2019.
• WeChat is a successful tool for connecting journals with readers and can increase the visibility of the journals both within China and elsewhere.
• Connecting with researchers via WeChat is helping CLP maintain relations with researchers throughout their career.
分类： 物理学 >> 基本粒子与场物理学 提交时间： 2022-06-21
In this article, I shall propose an enlightening view on the origin of dark matter abundance, in which I introduce a neutral primordial field, which is a new field beyond the standard model, the mass of the primordial field is confined in the vicinity of neutrino mass (or 1-2 orders of magnitude different from the neutrino mass). All the standard model elementary particles are produced spontaneously from this field in the Big Bang epoch of the universe and then these produced elementary particles decayed or annihilated in the well-known standard model interactions. The relic of the primordial field appears in a form of vacuum energy can not only give naturally the correct abundance of dark matter in the present universe, but provide a natural solution to the cosmological constant problem as well. We find that the conventional methods of detecting dark matter either fail or have great difficulties to detect the remaining vacuum energy of the primordial field, and how to confirm the existence of the remaining energy of the universe's original energy in experiment is still an open problem.
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2022-06-13
Shanghai Laser Electron Gamma Source (SLEGS) is a powerful gamma source to provide MeV gamma-ray beams for nuclear science and technology. It is developed as one of the sixteen beamline stations in Phase II Project of the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF). The slant-scattering mode is for the first time systematically employed in the laser Compton scattering (LCS) at SLEGS to produce energy-tunable quasi-monoenergetic gamma-ray beams. SLEGS officially completed its commissioning from July to December 2021. Gamma-rays in energy range of 0.25 - 21.7 MeV with the flux of 2.1 × 104 - 1.2 × 107 photons/s and the energy spread of 2 – 15 % are produced during the test. This paper reports results of the commissioning of the SLEGS beamline.
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2022-06-13
本文提出了束团压缩物理的产生背景，束团压缩的基本原理、种类。运用束流光学的基本理论，给出了
束团压缩的基本理论公式，论证了束团压缩的高阶限制。分析讨论了单级压缩、两级压缩中存在的设计
物理问题，总结了束团压缩设计中经常遇见的一些物理问题。关于束团压缩的束流动力学问题，给出了
束团压缩器中的粒子运动方程，以及完整的动力学方程-Vlasov方程。讨论了相干同步辐射效应和微束团
不稳定性。最后，分析了磁压缩器中的误差问题。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 分类： 物理学 >> 地球物理学、天文学和天体物理学 提交时间： 2022-06-08
本文研究了质点动力学的相对性原理的物理逻辑。 通过对动力学中因果关系的分析，找到了牛顿力学中存在惯性力和惯性系问题的根源，发现在牛顿第二定律的形式体系中忽略了考虑参考物的因果对应。 参考系的动力学的特性应归因于参考物。 由此，参考物和被考察对象应被置于完全平等的地位。 因此，本文介绍了一个新的不受惯性系影响、并在所有平动参考系中都能直接适用的质点动力学的新方程。 对于旋转参考系，一方面由于前面已经揭示了惯性力的性质，即作用在参考物上的经过质量比加权后的真实受力。 因此，引力的物理效应已经明确不等同于惯性力的物理效应。 另一方面，根据因果对应的精神，动力学的相对性要拓展到旋转参考系，就要确定旋转参考系的物理，进一步则必须包含确定该参考系的至少四个不共面的参考物体的动力学性质。 因此，从数学上讲，还没有办法统一构建成一个简明的公式。 正是基于这两方面基础物理的考量，本文指出当前的任何广义相对性原理都是缺乏足够依据的。而对动力学的相对性原理进行拓展的关键是保证动力学方程两边的参考物的因果对应。
分类： 材料科学 >> 电子、光学、磁材料 分类： 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 提交时间： 2022-05-08
本文研究近紫外飞秒激光脉冲在聚甲基戊烯内部刻写的应用技术。我们发现该热塑材料具有偏振敏感性的特征。首先刻写实验使用数字孔径为0.05的透镜聚焦, 通过对超连续光谱的分析，测得稳定成丝刻写的激光脉冲功率在2.2MW - 9.2MW区间内，并由此推断该种材料的非线性折射率为n2387=2×10-16cm2W-1，推算三阶susceptibility χ(3)为 1.1×10-14esu。稳定成丝加工长度在300μm-1500μm。然后，实验使用数字孔径为0.4的组合物镜聚焦刻写厚度为~700μm，栅距为5μm的布拉格光栅。通过对光栅产品的衍射效率测试，推断最大折射率的变化为~0.01，这比文献中的记录数据，提高一个数量级。实验结果证明了激光脉冲峰值强度对于诱导非线性吸收的重要性，而双光子吸收为温和可控改性的物理机制。本工作为科研人员和光学器件设计和制作提供了最新的参考。
分类： 物理学 >> 凝聚态:电子结构、电、磁和光学性质 提交时间： 2022-04-30
Strain engineering of 2D materials is capable of tuning the electrical and optical properties of the materials without introducing additional atoms. However, there are still great challenges in realizing straining of 2D materials with CMOS compatibility. Here, a method for large-scale ultrafast strain engineering of CVD-grown 2D materials is proposed. We introduce locally non-uniform strains through the cooperative deformation of materials and metal/metal oxide core/shell nanoparticles through cold laser shock. Raman and PL spectra reveal that the tensile strain of MoS2 changes and the band gap decreases after laser shock. MD simulations are used to investigate the mechanism of the ultrafast straining of CVD-grown 2D materials. Field effect transistors of CVD MoS2 were fabricated, and the performances before and after straining of the same devices are compared. By adjusting the strain level of MoS2, the field effect mobility can be increased from 1.9 cm2V-1s-1 to 44.1 cm2V-1s-1. This is the maximum value of MoS2 FETs grown by CVD with SiO2 as dielectric. As an environment-friendly, large-scale and ultra-fast manufacturing method, laser shock provides a universal strategy for large-scale adjustment of 2D materials strain, which will help to promote the manufacturing of 2D nano electronic devices and optoelectronic devices.
分类： 信息科学与系统科学 >> 信息科学与系统科学基础学科 分类： 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间： 2022-04-26
The notion of information and complexity are important concepts in many scientific fields such as molecular biology, evolutionary theory, and exobiology. Most measures of these quantities, such as Shannon entropy and related complexity measures, are only defined for objects drawn from a statistical ensemble and cannot be computed for single objects. Based on assembly theory, we attempt to fill this gap by introducing the notion of a ladderpath which describes how an object can be decomposed into a hierarchical structure using repetitive elements. From the ladderpath two measures naturally emerge: the ladderpath-index and the order-index, which represent two axes of complexity. We show how the ladderpath approach can be applied to both strings and spatial patterns and argue that all systems that undergo evolution can be described as ladderpaths. Further, we discuss possible applications to human language and the origins of life. The ladderpath approach provides a novel characterization of the information that is contained in a single object (or a system) and could aid in our understanding of evolving systems and the origin of life in particular.
分类： 物理学 >> 基本粒子与场物理学 提交时间： 2022-04-02
We give how to calculate the vacuum stability conditions of scalar potential for two Higgs doublet model with explicit CP conservation. Moreover, the analytical sufficient and necessary conditions are obtained. The argument methods are first used to study the tensor with two parameters.
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 分类： 物理学 >> 凝聚态:电子结构、电、磁和光学性质 分类： 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类： 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间： 2022-03-24
非厄米的引入扩展了传统厄米量子系统中的概念并诱导出许多新奇的物理现象, 比如非厄米系统所独有的非厄米趋肤效应, 这使得对非厄米量子模型的模拟成为大家关注的热点. 相比于量子平台, 经典系统具有成本低廉、技术成熟、室温条件等优势, 而其中的经典电路系统则更加灵活, 原则上可以模拟任意维度、任意格点间跃迁、任意边界条件下的量子紧束缚模型, 已经成为模拟量子物态的有力平台. 本文利用经典电路通过 SPICE 成功模拟了一个重要的非厄米量子模型 —— 非互易 Aubry-Andr\'e 模型 —— 的稳态性质, 此模型同时具有非互易的格点跃迁和准周期的格点在位势. 以此为例, 详细介绍了如何建立经典电路的拉普拉辛形式与量子紧束缚模型哈密顿矩阵在不同边界条件下的映射, 尤其是如何利用电流型负阻抗变换器构建模型的非互易性. 然后, 根据电路的格林函数, 通过 AC 电流驱动并测量电压响应的方式, 用 SPICE 模拟了周期边界条件下的复能谱和相应的能谱缠绕数, 以及开边界条件下的趋肤与局域模式的竞争. 其中, 为了使电路的响应不发散, 本文还解析地给出辅助元件的设置原则. 结果显示, SPICE 模拟与理论计算很好地吻合, 为进一步的实验实现提供了详细的指导. 由于本文电路设计与测量方案的普适性, 原则上可以直接应用于其他非厄米量子模型的电路模拟.
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2022-03-03
The paper proposes a statistical fields theory of quantum reference
frame underlying the Perelman's analogies between his formalism of
the Ricci flow and the thermodynamics. The theory is based on a $d=4-\epsilon$
quantum non-linear sigma model (NLSM), interpreted as a quantum reference
frame system which a to-be-studied quantum system is relative to.
The statistic physics and thermodynamics of the quantum frame fields
is studied by the density matrix of them obtained by the Gaussian
approximation quantization. The induced Ricci flow of the frame fields
and the Ricci-DeTurck flow of the frame fields associated with the
density matrix is deduced. In this framework, the diffeomorphism anomaly
of the theory has deep thermodynamic interpretation. The trace anomaly
is related to a Shannon entropy in terms of the density matrix, which
monotonically flows and achieves its maximal value at the flow limit,
called the Gradient Shrinking Ricci Soliton (GSRS). A relative Shannon
entropy w.r.t. the maximal entropy gives a statistical interpretation
to Perelman's partition function, which is also monotonic and giving
an analogous H-theorem to the statistical frame fields system. We
find that a temporal static 3-space of the GSRS spacetime is in a
thermal equilibrium state, and Perelman's analogies between his formalism
and the thermodynamics of the frame fields in equilibrium can be explicitly
given in the framework. As a possible underlying microscopic theory
of the gravitational system, the theory is also applied to understand
the thermodynamics of the Schwarzschild black hole. The cosmological
constant in the effective theory of gravity at cosmic scale is also
briefly given.
分类： 物理学 >> 地球物理学、天文学和天体物理学 分类： 物理学 >> 电磁学、光学、声学、传热、经典力学和流体动力学 分类： 天文学 >> 星系和宇宙学 提交时间： 2022-02-04
本文以物理学中标准钟和标准尺的定义实质和爱因斯坦的相对论物理为基础，从自然哲学层次出发讨论了物理的时空观。提出在已有的时空标度的概念基础上，应该进一步明确区分时空标度和时空背景。根据爱因斯坦相对论的实际逻辑可以作如下理解，满足相对论性变化的是时空标度，而时空标度是人为地根据物质实体中发生或存在的固有物理事件定义的，时空背景作为反映时空标度的长短或大小变化的必备基础和参考背景，应该是绝对的。空间标度的长短尺度在本质上应该理解为固有物理事件在空间的绝对背景上截取的线段的长度。最后以此时空观为基础，探讨了经典力学框架下的质点动力学方程，自然地得出了新形式的质点动力学方程。新动力学方程可以直接应用到任何实际的，（相对宇宙绝对背景）无转动的参考系中。而惯性力的本质正是作用到参考物体上的真实受力。这一经典质点动力学改造的本质是修正了牛顿第二定律传统体系中存在的一个理论缺陷。然而，可能更为重要的是，在形式上具备明显优越性的新质点动力学方程反过来强烈地暗示了时空背景的绝对性。文章最后结合广义相对论的引力几何化思想，探讨了引力对时空标度的物理效应。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2022-01-26 合作期刊: 《干旱区研究》
草地是重要的陆地生态系统类型，草地生态系统健康评价是干旱区草地健康研究的重要组成部分。新疆位于中亚干旱区，典型的“山盆”地形结构孕育的天然草地具有鲜明的垂直地带性，又因水热组合差异形成了丰富多样的草地类型，这使得新疆草地生态系统健康评价成为一项系统的复杂工作，急需构建适用于新疆的草地生态系统健康评价体系。本研究以新疆草地生态系统为研究对象，构建新疆草地生态系统健康评价总体框架，从数据来源与评价方法阐述了新疆草地生态系统健康评价体系。基于草地样方、生物气象与多源遥感数据建立草地生态系统基础数据库，针对草地健康评价方法，明确评价目标，确定评价区域与参照系统，进而筛选评价指标，最后通过选择评价方法开展草地健康评价，采用四分法将评价结果划分为健康、亚健康、警戒与崩溃。采用该体系在新疆和田地区民丰县开展草地生态系统健康评价，结果显示围栏内的温性荒漠类草地处于健康状态，围栏外的温性荒漠类草地为亚健康状态。通过构建新疆草地生态系统健康评价体系，能够为基层草原部门开展草地生态健康评价提供参考，促进草地可持续发展。
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2022-01-21 合作期刊: 《Nuclear Science and Techniques》
Configurational information entropy (CIE) theory was employed to determine the neutron skin thickness of neutron-rich calcium isotopes. The nuclear density distributions and fragment cross-sections in 350 MeV/u 40-60Ca + 9Be projectile fragmentation reactions were calculated using a modified statistical abrasion-ablation model. CIE quantities were determined from the nuclear density, isotopic, mass, and charge distributions. The linear correlations between the CIE determined using the isotopic, mass, and charge distributions and the neutron skin thickness of the projectile nucleus show that CIE provides new methods to extract the neutron skin thickness of neutron-rich nuclei.
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2022-01-21 合作期刊: 《Nuclear Science and Techniques》
By implementing an additional heavy quark–antiquark pair production trigger in a multiphase transport (AMPT) model, we study the effect on anisotropy flows of identified particles with a focus on charged particles and quarkonium (J/Ψ and Υ). A systematic increase in the collision rate for active partons in the AMPT model with such an implementation has been observed. It leads to a slight increase of identified particles anisotropy flows as a function of transverse momentum (pT ) and rapidity, and gives a better description of the experimental data of elliptic flow toward larger pT . Our approach provides an efficient way to study the heavy quark dynamics in the AMPT model at LHC energies.
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