研究超固体的新方法

所谓超固体（supersolid）是这样一类物质，它们自身具有互斥的性质：一方面是刚性晶体，长程空间有序；另一方面，又象是自由流动的超流体．对于超固体的研究历史，可以追溯到1969年，Andreev and Lifshitz研究了晶体中格点空位的作用．他们提出：在极低温下，空位有可能在整个晶体范围内退局域化，形成玻色-爱因斯坦凝聚；尽管原子排列规则有序，超流行为仍可能在其中发生．在实验室中观察超固体行为的研究努力，持续了35年．2004年，美国宾州大学的Kim E等报告了关于超固体的第一个实验证据．加压4^He被置于一个扭摆容器中，当样品被冷却到175mK以下，实验者观察到扭摆转动惯量的突然下降．定量的估计表明，样品中大约有1％的组分停止了随固态氦的震荡，或者说有1％成为超流．不过，其中的机制，迄今尚无共识．     

中国计量科学研究院实现74cm高的冷原子喷泉

用磁光阱和光学粘胶方法制备超冷原子样品 ,把原子冷却到绝对零度附近 (～ 10 - 6 K) ,随后赋予其一定的向上运动速度 (例如几米 /秒 ) ,让原子只在重力场作用下作弹道运动飞行 ,便形成冷原子喷泉———原子上升到一最高点然后散落下来 .这种原子喷泉首先在改进原子钟性能上获得重要应用 :在原子弹道飞行的路径上设置微波谐振腔 ,应用冷原子与微波辐射场相互作用产生的谐振信号 ,将使原子钟的准确度至少提高一个数量级 .1995年以来 ,法国、美国和德国相继研制成功铯原子喷泉钟 ,现在达到的频率不确定度约为 2× 10 - 15,相当于走时两千万年…     

激光冷却与囚禁的原子喷泉

本文介绍了激光冷却与囚禁的原子喷泉的主要环节，首先介绍了与原子喷泉有密切关系的光学粘团和原子阱的原理和结构，然后介绍了原子喷泉的实验装置、实验步骤和实验结果。     

@—激光冷却与囚禁的原子喷泉

本文介绍了激光冷却与囚禁的原子喷泉的主要环节，首先介绍了与原子喷泉有密切关系的光学粘团和原子的原理和结构，然后介绍了原子喷泉的实验装置、实验步骤和实验结果。     

温度对bcc铁中He行为影响的模拟研究

温度对bcc铁中的He行为有重要的影响,基于bcc晶格的晶格动力学蒙特卡罗（Lattice Kinetic Monte Carlo,LKMC）方法,模拟研究了298—1298 K范围内温度对bcc铁中He行为的影响.结果表明：温度对bcc铁中He行为的影响可以分为4个阶段：（1）298—598 K,（2）598—798 K,（3）798—998 K,（4）998—1298 K.第一阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度略有降低,但He泡中平均He原子个数迅速增加;第二阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度迅速降低,但He泡中平均He原子个数几乎不变;第三阶段随着温度的增加,晶粒内的He原子浓度和He泡中平均He原子个数均迅速减少;第四阶段随着温度的增加,晶粒内He原子浓度以及He泡中平均He原子个数均有所增加,到1298 K时,晶粒内He原子浓度与室温时相近,几乎没有He原子从铁晶粒内逃逸出.模拟结果与文献正电子湮灭实验结果有很好的吻合. 关键词： bcc铁 He 晶格动力学蒙特卡罗 温度     

有限温度下腔光机械系统中N个二能级原子的相变和热力学性质

研究了含有非线性相互作用的腔机械系统中N个二能级原子在有限温度下的相变和相关的热力学性质,采用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数,求得系统的有效作用量.通过对有效作用量进行变分得到系统的热力学平衡方程和原子布居数期待值的解析表达式,重点研究了原子-场耦合强度、非线性原子-光相互作用、非线性声子-光子相互作用等影响下系统的相变,发现除了会发生由正常相到超辐射相的二阶相变外,还会出现正常相和亚稳的超辐射态共存的现象,同时会发现三相(正常相、超辐射相、亚稳的超辐射态)共存点.有限温度的升高,会使正常相到超辐射相的二阶相变点向原子-场耦合强度增大的方向移动;当非线性原子-光相互作用(正或负)增强时,相变点会向原子-场耦合强度弱的方向移动;声子-光子相互作用会导致出现超辐射不稳定态;有限温度下,在正常相区熵为定值,而在超辐射相区熵随原子-场耦合强度的增强迅速递减为零.     

内锡法Nb_3 Sn超导线材的A15相成相动力学研究(英文)

为研究Nb3Sn超导材料的A15相成相动力学,设计并制备了四组单组元内锡法(MEIT)超导线.这四组MEIT导线设计了不同的Sn/Cu比,并在一组导线中合金化掺杂了1at%Zr,,所有导线样品先经历210℃/50hr+340℃/25kr的Cu-Sn合金化热处理,然后进行A15相成相热处理.选择四种反应温度:650℃,675℃,700℃和725℃,以研究成相热处理温度和时间的影响.用SEM技术测定所有热处理样品的A15相层厚,然后对不同温度下的热处理时间作图,并进行非线性拟合.所得结果表明四种因素促进了A15相的增长:增加反应温度,延长反应时间,增大Sn/Cu比率和合金化掺杂zr;内锡法Nb,sn超导线材的成相动力学服从Yn=K(T)t变化关系,A15相生长指数n值受热处理温度和Zr掺杂的影响.     

铌钛超导体的非合金化制备

本文研究了Nb片和Ti片在不同温度下的扩散行为，并利用Nb片和Ti片交替组配加工，经过扩散反应制备出了NbTi超导线．运用扫描电镜（SEM）观察了Nb／Ti界面的扩散形态及微结构，并对热处理工艺的合理选择进行了讨论．结果表明：经800℃，5小时扩散可得到厚度最大，Ti含量最高的NbTi超导相．该工艺制备出的NbTi超导线材的临界电流密度Jc可达到2800A／mm^2（5T、4．2K）和4200A／mm^2（3T、4．2K），与传统工艺制备出的超导体的性能相当．     

ITER用内锡法Nb3Sn超导线材的不可逆温度研究

本文采用超导量子干涉仪(SQUID)测定了一种国际热核聚变实验堆(ITER)项目用内锡法Nb3Sn超导线材的不可逆温度,测量方法是在恒定磁场下循环温度,即将温度以一定间隔从10K上升到20K,然后再返回到10K,测定磁矩的偏离温度.所得结果可用于从生成最佳Nb-Sn相组成方面来优化A15相成相热处理制度.本研究得出的结论是,对于像ITER使用的高场磁体超导线来说,鉴于其需要在较高磁场下有高的临界电流密度,就需要将超导线的热处理温度适当提高一些.本实验所用Nb3Sn超导线材的最适宜热处理制度为675°C/128小时,这样可以得到最佳不可逆温度特性,即最佳的A15相组成.     

A15 型 Nb3Al 晶格相变与热力学性质的第一性原理计算

A15 型 Nb3 Al 金属间化合物与 Nb3Sn 类似, 但其具有更好的应力应变容许特性和高场临界电流密度(J c ) . 由于 Nb3 Al 晶格原子排列的有序度较差, 其超导性能对晶格完整性不敏感, 且 Al 含量对 Nb3 Al 成相及 Tc有较大的影响. 因此对相结构的研究对 Nb3 Al 超导性及热学性质的影响具有理论和实际意义. 本文采取第一性原理以及热力学理论计算方法, 对 Nb3 Al 的结构进行晶格相结构转变、 原子位移以及热力学性质等系统计算研究. 结果发现晶格相结构转变的势垒高于原子的位移势垒, 且晶格相结构的转变温度高于 Nb3 Al 的熔化温度. 与 Nb 原子扩散位移相比,Al 原子具有更低的位移势垒, 且 Al 原子的“位移温度”低于熔化温度, 为1070 K. 对于 Nb 原子位移势垒, 通过统计方法得到 Nb 原子的“位移温度”为2333 K, 与实验中得到的 Nb3 Al 熔化温度2306 K 吻合较好,此计算结果表明高温下 Nb3 Al 的制备主要体现为 Al 原子的位移, 而 Nb 原子对该化合物的相结构稳定性具有更重要作用. 计算结论为更好地理解 Nb3 Al 制备过程中微观结构演化及扩散反应提供一定的理论依据.     

He—LiH的从头算势能面

采用超分子CCSD(T)方法和由键函数3s3p2d1f组成的大基组，计算得到了He—LiH体系的全程势能面。计算结果表明该势能面存在2个势阱：较深的势阱在Rm=4．25a0，阱深为177．53cm^-1，对应于线性He—LiH构型；较浅的势阱在Rm=10．0a0处，阱深仅为9．88cm^-1，对应于线性He—HLi构型。     

GdBa2Cu3O7-x超导体失氧与超导电性的关系--GdBa2Cu3O7-x淬火样品的EXAFS研究

本文采用EXAFS方法研究了GdBa2Cu3O7-x高Tc超导陶瓷在不同温度下淬火后各金属原子周围氧配位数及键长的变化,得出该123相超导体随淬火温度升高失氧的具体位置为O1及O4,Cu-O平面未被破坏.指出Cu-O链及O4在123相超导体中应具有重要作用.     

超冷原子陷阱中的精确光谱学

超冷原子陷阱中的精确光谱学￥中国科学院物理研究所＠徐积仁超冷原子陷阱中的精确光谱学当用磁场及激光冷却原子使其温度小于ｍＫ量级时，原子被捕获于冷阱中，这时原子的热运动速度已接近为零．在另一束激光作用下，彼此相撞的原子可以结合成分子，这种由光作用形成的分子，称...     

激光冷却和捕陷中性原子③

6 激光冷却和捕陷中性原子技术的应用 前面已经提到,激光冷却和捕获中性原子技术最主要的应用是在精密计量和超冷原子物理两个方面.在精密计量方面最为典型的是可用于原子频标的"原子喷泉"(atomic fountain)技术;而在超冷原子物理方面最为典型的是玻色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)和原子波激射器(atom laser)的实现.     

单模光腔中N个二能级原子系统的有限温度特性和相变

本文研究单模光场中N个二能级原子Dicke模型的有限温度特性和相变. 把原子赝自旋转换为双模费米算符, 用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数, 对作用量变分求极值得到系统的热力学平衡方程, 及原子布居数期待值和平均光子数随原子-光场耦合强度变化的解析表达式. 重点研究了在量子涨落起主导作用的低温区, 由耦合强度变化产生的从正常相到超辐射相的相变, 指出该相变遵从Landau连续相变理论, 平均光子数可作为序参数, 零值表示正常相, 大于零则为超辐射相. 在零温极限下本文的结果和量子相变理论完全符合. 另外, 本文也讨论了系统的热力学性质, 比较有限温度相变和量子相变的异同. 发现, 在强耦合区低温稳定态的光子数和平均能量都和绝对零度的值趋于一致, 而超辐射相的熵则随耦合强度的增强迅速衰减为零.     

超流He的宏观量子特性

196 4年国际计量委员会通过议案 ,以铯原子钟作为守时的基准 :1ｓ =9192 6 31770× (1/ν铯) ,其中ν铯 是13 3 Ｃｓ原子基态超精细结构能级Ｆ1=3和Ｆ2 =4之间的共振跃迁微波频率 .按照现代原子钟的测量 ,地球的自转周期竟然也会发生变化 :一昼夜的长度可能有 0 0 0 2ｓ的上下起伏 .本文所要讨论的是 ,用超流Ｈｅ的位相相干特性探测地球的自转 .想像有一只尺度仅数厘米的汽车轮胎 ,里面充满了超流4 Ｈｅ .在“轮胎”内部用一块隔板将环状的超流体阻断 ,并且在隔板上钻一个直径小于 1μｍ的针孔 .这样 ,便构成了一个单结超流约瑟夫森环——…     

四方相BaTiO3铁电性的第一性原理研究

在广义梯度近似下，利用超软赝势对立方相和四方相BaTiO3晶胞中Ti原子沿c轴位移时体系的能量、原子间电子云重叠布局数和各原子上的净电荷等进行了自洽计算.结果显示，当Ti原子沿c轴位移0012nm时，四方相BaTiO3体系能量最低，其自发极化强度为0261C/m2，该结果与实验数据相符合；同时表明，O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道的杂 化是BaTiO3晶体出现铁电性的重要原因. 关键词： 四方相BaTiO3 铁电性 位移 态密度     

原子喷泉频标:原理与发展

介绍了喷泉频标的原理与发展.喷泉频标是一项近20年来发展起来的原子钟技术,它以激光冷却技术为基础,利用该技术实现了冷原子介质的俘获与上抛.冷原子介质在上抛下落过程中首先完成原子态制备,然后两次通过微波谐振腔实现Ramsey作用,在两次作用之间原子经历自由演化,最后原子经过探测区,通过双能级荧光探测法探测原子跃迁概率得到鉴频的Ramsey干涉条纹,并实现频率锁定,其中心条纹的线宽在1Hz左右.频率稳定度和频率不确定度是喷泉频标的两个重要指标.影响喷泉钟频率稳定度的因素主要有量子投影噪声和电子学噪声,目前喷泉钟的短期稳定度为(10~(-13)—10~(-14))τ~(-1/2),长期稳定度在(10~(-16)—10~(-17))量级.喷泉频标的频率不确定度主要受二阶塞曼频移、黑体辐射频移、冷原子碰撞频移以及与微波相关的频移等的影响.目前喷泉钟的不确定度在小的10~(-16)量级.作为基准频标,喷泉钟的工作介质主要是~(133)Cs,~(87)Rb.国际各大计量机构都研制了喷泉频标,它在各地协调世界时的建立、国际原子时的校准等方面发挥着越来越重要的作用.此外,喷泉频标还用于研究高精度时频基准和时间比对链路、验证基本物理理论等.     

无铅四方相钙钛矿短周期超晶格压电效应机理研究

超晶格压电行为与内部正离子之间的内在联系尚缺乏相关的研究.本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三种无铅四方相钙钛矿铁电超晶格(BaTiO_3/SrTiO_3,KNbO_3/KTaO_3和BaTiO_3/KNbO_3)中A,B位正离子对整体的极化和压电贡献.通过计算超晶格不同轴向应变条件下原子结构和Born有效电荷,获得了超晶格和各个正离子的极化值和压电系数.结果表明,在轴向压缩应变条件下(-0.15—0 A),无铅超晶格中的正离子位移D(A)和D(B)受到抑制,在拉应变时位移才显著增大,因此极化和压电行为不明显.在轴向拉伸应变作用下(0—0.15 A),无铅超晶格中各原子的极化贡献显著增大,特别是B位原子Ti,Nb和Ta的极化贡献使得总的极化强度也显著提高,并当拉应变达到一定值,超晶格才会出现明显的压电行为.无铅超晶格的极化和压电行为主要由B位正离子贡献.     

Nb-17at%Si合金的压力温度相图

我们知道,Nb3Si有三种同素异构体,其中L12相(Cu3Au型)是由粉末烧结得到的[1],A15相Nb3Si可能是一种高温超导体,但一般只能得到偏离化学配比的化合物[2,3],在常压下往往是Ti3P型结构[4]。 高压有利于形成高密度相.Ti3P结构Nb3Si的平均原子体积为 16.79埃3/原子,稍大于 A15相Nb3Si的平均原子体积(16.39埃3/原子),其晶格常数a大约为5.08埃[5].在高压下,Ti3P结构是转变为A15相还是发生其他何种转变?这是一个值得研究的课题. 实验表明,Nb-1 7 at% Si合金比较容易形成Ti3P型结构.而按照化合物成分配制Nb-2 5at% Si合金一般得不到 Ti3P…