不均匀磁场中单层二硫化钼的朗道能谱

单层二硫化钼是一种新型的类石墨烯材料,其内部较强自旋轨道耦合作用使它表现出许多不同于单层石墨烯的物理性质.本文从量子力学的基本概念出发,借助特殊函数方程理论,研究了在不均匀垂直磁场作用下单层二硫化钼中奇异的朗道能级结构.     

在铜氧化物超导体中朗道的费米液体理论失效

朗道在 195 6年提出了著名的费米液体理论 ,在这个理论中 ,相互作用着的电子被无相互作用 (或弱相互作用 )的准粒子取代 ,后者具有与电子相同的电荷ｅ和自旋角动量 2 .准粒子与电子的惟一不同是它们的质量 ,准粒子的有效质量ｍ 与电子质量ｍ之比由电子间相互作用的强度决定 .这为单电子近似提供了理论基础 .1986年铜氧化物超导体的发现 ,使费米液体图像受到挑战 ,因为有种种迹象表明 ,这类超导体的正常态行为不服从朗道理论的预言 .尽管如此 ,15年来 ,研究人员一直未能从实验角度给出朗道理论失效的确凿证据 .最近 ,来自加拿大的Ｈｉｌｌ…     

不均匀垂直磁场中偏压AA堆积双层石墨中的朗道能谱

本文从量子力学的基本概念出发,在对称规范变换下,借助特殊函数方程理论,研究了不均匀磁场和垂直电场联合作用下AA堆积双层石墨的朗道能级结构.结果表明该体系中的朗道能级是高度简并的,特别是在狄拉克点处,而且该体系中偶然简并的零能朗道能级能够被垂直电场有效地调控.     

相对论简并电子气体的磁化

中子星内部的致密电子是高度简并的相对论气体, 其输运性质与中子星磁或热的观测现象密切相关, 被认为是中子星磁场的主要载体. 外磁场中电子的朗道能级是分立的且高度简并的, 与无外场时的能量差决定 了系统的磁化程度, 用量子统计的方法可计算理想相对论电子气体的磁化率. 结果表明弱场条件下的磁化率在数量级上接近白矮星的10^-3. 强磁场下的磁化呈现出类似在某些低温金属中出现的de Haas-van Alphen 震荡效应, 高次谐频的震荡幅度有可能超出临界磁化时的磁化率. 表明中子星内部有可能存在非稳定的磁化过程, 发生类似气液转化的一级相变过程, 出现两种磁化共存的稳定态或过冷磁化的亚稳态(若不同磁化态间存在表面能). 从亚稳态向稳定态的突然转化可能与磁星的辐射有关, 可以解释在磁星巨闪过程中观测到的额外辐射问题.     

一种由自由电子能带模型计算费米能级的方法

对面心立方（fcc)、体心立方（bcc)和六角密堆积（hcp)三种不同结构的晶体,在假设它们的原胞中包含8个价电子并将价电子近似为自由电子的情况下,采用“自由电子气理论”和“自由电子能带模型”,研究其根据费米球确定的费米能级EF与根据自由电子能带模型计算的平均键能Em。研究结果表明,由自由电子能带模型计算所得3种不同结构晶体（因而电子密度也不一样）的平均键能Em等于各自自由电子系统的费米能级EF。平均键能Em是我们在异质结带阶理论计算中建议的一种参考能级,研究结果在深化对平均键能Em物理实质认识的同时,提供了一种借助于自由电子能带模型计算自由电子系统费米能级EF的新方法。     

硅烯中受电场调控的体能隙和朗道能级

近年来, 硅烯(单层硅)由于其独特的结构和电子性质以及在量子霍尔效应等领域的潜在应用而成为理论和实验研究的一个热点. 借助于四带次近邻紧束缚模型, 详细计算和研究了硅烯中受电场调制的体能隙和电子能级. 结果表明: 硅烯原胞中的两个子格处于不同的平面上, 可以通过外电场区分和控制这两个子格, 这将破坏在纯石墨烯中无法被破坏的K-K'对称性, 并消除由这一对称性导致的电子能级的二重简并; 外加电场还会引起硅烯中次近邻格点之间的Rashba自旋轨道耦合, 这一作用会在不同狄拉克点有选择地消除电子能级在部分电场点的简并, 相邻能级从交叉状态变为反交叉状态; 电子能级中除一些孤立的交叉点外, 每个能级都具有确定的自旋取向, 石墨烯中电子能级的四重简并在硅烯中被完全消除, 从而导致填充因子ν=0, ±1, ±2, ±3,…的量子霍尔平台.     

弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.     

单一杂质半导体费米能级的普适公式

利用电中性条件，导出了掺单一杂质半导体费米能级的谱适公式，在具体应用时可作相应简化。     

用正电子湮没多普勒增宽谱测量金属中电子的费米能级

高校中不少实验室具有半导体探头能谱仪,可扩展用作正电子湮没多普勒增宽谱仪,并测量金属中电子的费米能级     

Effect of superstrong magnetic fields on thermonuclear reaction rates on the surface of magnetars

A simple and efficient screening model for studying the effects of superstrong magnetic fields （such as those of magnetars） on thermonuclear reaction rates on magnetar surfaces is proposed in this paper. The most interesting thermonuclear reactions, including hydrogen burning by the CNO cycle and helium burning by the triple alpha reaction, are investigated on the surface ofmagnetars. We find that the superstrong magnetic fields can increase the thermonuclear reaction rates by many orders of magnitude. The enhancement may have a dramatic effect on the thermonuclear runaways and bursts on the surfaces of magnetars.     

Nuclear energy generation rates on magnetar surfaces

Based on the new screening model, this paper discusses the influence of superstrong magnetic fields on nuclear energy generation rates on the surface of magnetars. The obtained result shows that the superstrong magnetic fields can increase the nuclear energy generation rates by many orders of magnitude. The enhancement may have a significant influence for further study of the magnetars, especially for the cooling, the x-ray luminosity observation and the evolution of the magnetars.     

Effect of superstrong magnetic field on electron screening at the crusts of neutron stars

The influences of electron screening (ES) and electron energy correction (EEC) are investigated by superstrong magnetic field (SMF). We also discuss in detail the discrepant factor between our results and those of Fushiki, Gudmundsson and Pethick (FGP) in SMF. The results show that SMF has only a slight effect on ES when B < 109 T on the surfaces of most neutron stars. Whereas for some magnetars, SMF influence ES greatly when B > 109 T . For instance, due to SMF the ES potential may be increased about 23.6% and the EEC may be increased about 4 orders of magnitude at ρ/μe = 1.0 × 106 mol/cm3 and T9 = 1. On the other hand, the discrepant factor shows that our results are in good agreement with FGP’s when B < 109 T . But the difference will be increased with increasing SMF.     

Effect of Superstrong Magnetic Fields on Nuclear Energy Generation Rate in the Crust of Neutron Stars

This paper shows that superstrong magnetic fields （such as those of magnetars） can increase the energy generation rate many times in the crust of neutron stars. This result undoubtedly not only influences the cooling of neutron stars and the X-ray luminosity observed of neutron stars but also the evolution of neutron stars.     

强磁场中Fermi气体的稳定性及顺磁性

运用理论解析和数值模拟的方法,研究强磁场中Fermi气体在低温下的稳定性及顺磁性, 分析温度、磁场对稳定性及磁化率的影响.研究结果显示,强磁场引起系统稳定性的改变, 这种改变与温度有关,而温度对稳定性改变及磁化率的影响又与自由气体的化学势即粒子数密度有关. 当自由系统的化学势为偶数时,磁场弱化系统的稳定性,温度升高可降低系统的磁化率; 当自由系统的化学势为奇数时,磁场强化系统的稳定性,温度升高可增大系统的磁化率. 升高温度,可以弱化磁场对系统稳定性的影响;加强磁场,可以使得系统稳定性的改变发生振荡, 使系统磁化率的振荡中心下移.     

Surface structure of quark stars with magnetic fields

We investigate the impact of magnetic fields on the electron distribution of the electrosphere of quark stars. For moderately strong magnetic fields of B ∼ 10¹³ G, quantization effects are generally weak due to the large number density of electrons at surface, but can nevertheless affect the photon emission properties of quark stars. We outline the main observational characteristics of quark stars as determined by their surface emission, and briefly discuss their formation in explosive events termed as quark-novae, which may be connected to the r-process.     

Relativistic theory of inverse beta-decay of polarized neutron in strong magnetic field

The relativistic theory of the inverse beta-decay of polarized neutron,ν _e +n → > p +e ^-, in strong magnetic field is developed. For the proton wave function we use the exact solution of the Dirac equation in the magnetic filed that enables us to account exactly for effects of the proton momentum quantization in the magnetic field and also for the proton recoil motion. The effect of nucleons anomalous magnetic moments in strong magnetic fields is also discussed. We examine the cross-section for different energies and directions of propagation of the initial neutrino accounting for neutron polarization. It is shown that in the super-strong magnetic field the totally polarized neutron matter is transparent for neutrinos propagating antiparallel to the direction of polarization. The developed relativistic approach can be used for calculations of cross-sections of the other URCA processes in strong magnetic fields.     

超强激光等离子体相互作用中的自生磁场与能量运输

采用数值方法研究了超强激光与等离子体相互作用中产生的电磁不稳定性及其产生机制。用Spitzer-Harm理论分析了电子热传导中能量的运输情况,观察到由激光的非等方加热引起的电子纵向加热现象。结果表明,不稳定性激发的强电磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。同时发现,随着自生磁场的增长,电子被磁场波捕捉,热运输受抑制。     

强磁场中相互作用费米气体的相对论稳定性

由单粒子的弱相互作用能谱及泊松公式,导出了强磁场中相互作用费米气体的相对论热力学势函数,求解了系统力学稳定性的判别式,分析了相互作用、磁场及相对论效应对系统稳定性的影响机理.结果表明,强磁场中弱相互作用费米气体的力学稳定性会受到弱相互作用的影响,强磁场对这种影响具有调节作用,而相对论效应对相互作用的影响基本没有调节作用.     

强磁场中相互作用费米气体的相对论稳定性

由单粒子的弱相互作用能谱及泊松公式,导出了强磁场中相互作用费米气体的相对论热力学势函数,求解了系统力学稳定性的判别式,分析了相互作用、磁场及相对论效应对系统稳定性的影响机理。结果表明,强磁场中弱相互作用费米气体的力学稳定性会受到弱相互作用的影响,强磁场对这种影响具有调节作用,而相对论效应对相互作用的影响基本没有调节作用。