相对论性非广延分布等离子体自生磁场方程

磁场是等离子体中重要的非线性结构。有关等离子体中磁场的产生机制是等离子体物理学研究的重点课题,在激光等离子体及核聚变物理中有重要应用。近年研究结果表明,非广延分布函数在描述等离子体系统时更具优越性,现已成为国际研究热点。考虑波-波、波-粒相互作用,从弗拉索夫方程及麦克斯韦方程组出发,利用自生磁场理论,建立起相对论非广延分布等离子体中的低频磁场控制方程。 更多还原     

负色散上混杂层的色散关系

取消了准中性近似，研究了低密度均匀磁等离子体中负色散上混杂层的模耦合过程，包括电子伯恩斯坦波分别与离子等离子体波，短波长下混杂波，低频电磁波耦合的非线民生过程，得到了三种非线性过程的耦合方程和色散关系。     

阿尔芬波在低纬电离层中传播的数值模拟

从描述空间冷等离子体波动的双流体动力学方程出发，模拟了低纬电离层顶部的周期场向电流脉冲激发的阿尔芬波在电离层中的传播过程，分析了阿尔芬波在低纬电离层中的反射和耦合．结果表明，在谐振器下边界沿磁力线方向传播的剪切阿尔芬波会发生明显反射（反射系数（R）≥0．6），当剪切阿尔芬波频率位于谐振器共振频率附近时，剪切阿尔芬波在反射过程中将激发垂直于背景磁场传播的压缩阿尔芬波，其扰动磁场将可能形成当地观测的短周期地磁脉动．该结果为从理论上解释地磁脉动现象提供了一种理论依据．     

KdV方程的孤子-椭圆周期波解及其准孤立子行为

以KdV方程为例讨论了孤子-椭圆周期波解的准孤立子行为及其相互作用性质. 首先应用推广的tanh函数展开法构造了KdV方程的孤子-椭圆周期波解及其准孤立子极限, 并由孤子-椭圆周期波解的“穿衣服”结构给出了周期波的相移公式. 此外, 结合国内外研究前沿, 讨论了该解的物理应用.     

线偏振激光在等离子体中的调制相互作用

激光在等离子体中传播时,横等离激元与驱动的离子声波发生调制相互作用,出现调制不稳定性。随着调制不稳定性的非线性发展,将使得激光场峰值越来越大,最终导致激光场的坍塌。利用电磁波在等离子体中的非线性色散关系以及Karpman方程,首次得到在一般情况下调制不稳定性的时间增长率与扰动态波数之间的函数关系。结果表明,调制不稳定性的时间增长率随着激光强度的增大而增长;越接近等离子体临界面处,调制不稳定的时间增长率的峰值显著增长。同时从线偏振激光场波包所满足的非线性控制方程出发,利用维里定理,讨论调制不稳定发展后期的波包坍塌动力学问题,证明了激光场具有塌缩行径。更多还原     

非相对论性等离子体纵振荡的色散关系

从等离子体动力论方程出发,通过对由原色散函数表示的色散方程进行数值计算来研究非相对论性等离子体纵振荡的色散关系.得到了除朗缪尔波、离子声波和离子等离子体波外其它纵波的色散曲线和拟合色散关系.在对色散曲线进行拟合时,得出了曲线中不同部分的最佳拟合式.     

CO:LiCl(001)-(1X1)表面电子激发态及其随时演化

采用多体摄动理论研究CO:LiCl(001)-(1X1)表面的激发态性质、CO分子激子态随时演化及其寿命. 首先用局域密度近似的密度泛函理论计算CO分子吸附在LiCl(001)-(1X1)表面的几何结构; 随后运用GW近似研究LiCl块体、LiCl(001)-(1X1)干净表面以及CO:LiCl(001)-(1X1)表面的准粒子能带结构, 引入电子-空穴相互作用, 求解二粒子格林函数的Bethe-Salpeter方程(BS方程), 并得出其电子-空穴激发态及光学吸收谱, 将计算得到的光吸收谱与实验数据进行比较; 最后基于吸附系统CO:LiCl(001)-(1X1)的BS方程的解, 求解含时薛定谔方程得出的分子激发态的随时演化. 因衬底和吸附分子之间的耦合作用, CO分子激子态在随时演化的初始阶段呈现非常快的衰减, 其寿命仅为0.75fs. CO分子激子态的空穴大幅度地向衬底转移, 而激子态的电子仍然滞留在CO分子上.     

基于多体摄动理论的CaO电子能带结构及光吸收谱的研究

使用多体摄动理论研究了碱土金属氧化物CaO的电子激发态和光吸收谱. 运用GW近似方法来改进DFT对电子交换关联的处理, 并计算了CaO电子能带结构. 考虑到电子与空穴的相互作用, 运用二粒子格林函数理论来求解Bethe-Salpeter方程, 计算电子-空穴激发态, 并在此基础上计算光吸收谱. 计算结果CaO能隙为7.0eV, 与实验结果7.1eV符合很好; 并且CaO光吸收谱的理论结果与实验数据也相符合.     

伴随磁场重联哨声波的观测与统计分析

利用GEOTAIL卫星探测得到的磁场、粒子和波的数据，通过观测伴随着磁场重联的哨声波、静电孤立波、高频静电调制波等波，统计分析了地球磁尾伴随重联过程的哨声波的频率、空间位置分布等特性．结果表明：伴随磁场重联的哨声波，其频率在10～500Hz之间，在磁尾主要分布于等离子体片及其边界层．通过卫星观测结果证实：在导向磁场By较小时（By〈7nT），哨声波在磁场重联过程中起到重要的调制作用，从观测上证实了理论预测和计算机模拟结果．     

非线性系统的非局域对称及其应用

非局域对称作为对称理论重要组成部分, 近年来逐渐引起人们关注. 本文以势Korteweg-de Vries (KdV)方程、修正Korteweg-de Vries (mKdV)方程和Kadomtsev-Petviashvili (KP)方程为例, 分别介绍了对应非线性系统与B?cklund变换相关的非局域对称、非局域留数对称与Darboux变换相关的非局域对称. 通过引入3个辅助变量, 将KP方程与Darboux变换相关的非局域对称局域化为Lie点对称. 运用对称约化方法简单概述了KP方程的相似约化解, 其中包括孤立子和Boussinesq波相互作用解、孤立子和KdV型波相互作用解以及非均匀背景下的单孤立波解.     

磁重联X线附近区域的等离子体结构分布及其演化

高能电子是磁重联中产生的重要现象,卫星Wind和Cluster在磁重联的多个区域都观测到了高能电子。针对X型磁重联,结合粒子动力学方程的部分解析表达式和Hall MHD计算机数值模拟结果,研究了X线附近区域的电子和离子运动的分离特性,得到了该区域垂直重联平面的磁场分量和速度分量随时间的演化特征。研究结果表明,磁重联过程中起支配作用的电子的运动是高度结构化的,受多种因素作用,其运动速度呈现非线性变化的特点,在垂直重联平面z方向的磁场分量和速度分量都存在拐点,拐点前后磁重联的电场分量的波动特性有明显差异。     

磁场中的相对论性带电粒子的双波描述

本文用双波函数描述均匀磁场中的相论性带电粒子，得到的结果与相对论电动力学和粒子力学的结果相一致。     

电离层ULF Alfvén谐振的空间测量

利用ＡＵＲＥＯＬ－３卫星对空间ＵＬＦ／ＥＬＦ电场、磁场分量以及电子密度同步测量数据,通过对数据的高分辨率谱分析,首次得到电离层Ａｌｆｖéｎ谐振器的谐振谱结构的空间直接测量结果．本文结果表明：对于近似垂直与地磁场方向的电场扰动分量,其一阶本征谐振频率为 ７．８ Ｈｚ,二阶谐振频率为 １４ Ｈｚ,且存在 ＳＲＳ谱谐振结构．但对于磁场分量,仅在南北分量和垂直分量上发生谐振,而对水平东西方向的分量,在同一测量时间段内没有发生Ａｌｆｖéｎ谐振现象．     

蜂窝材料在面内压缩下的动力坍塌(英文)

基于我们近年来的实验研究和数值模拟,主要概述了蜂窝材料受面内压缩时的准静态和动态坍塌行为.在准静态加载条件下,对圆胞蜂窝材料的方形试件施行了面内的双向等量压缩实验,观察到非均匀变形模式的发生和演化.为了研究加载速率的影响,对此过程也进行了有限元模拟,揭示了当加载速度增加到某一临界速度时,试件的变形由总体坍塌模式向渐进坍塌模式(即冲击波模式)转化.最后,将根据几种模型所作数值模拟得到的临界冲击速度同波的陷阱理论作了比较.     

同轴腔体的第二类电型并矢格林函数

基于场的矢量波函数展开理论，采用Gm方法构造并矢格林函数的本征函数展开式时，无需用到无旋矢量波函数L，能够简化推导过程．结合散射叠加法、并矢切向磁场边界条件，得到了同轴腔体的第二类电型并矢格林函数的矢量波函数展开式，该方法可以推广用于构造其它形体的并矢格林函数．结果能够直接用于分析开缝、孔隙耦合等电磁场边值问题．     

超强磁场下简并电子气体的磁化

致密天体（白矮星和中子星）内部的电子气体是简并的费米系统,它们的零点费米动能远大于热运动动能。根据零点费米能与电子静止能的比较可区分为非相对论和相对论两种情况,按电子拉莫尔轨道动能与零点费米能的比较又可区分为强和超强两种外磁场作用情况。本文研究了电子费米系统在超强磁场作用下的磁化问题,发现在非相对论和相对论两种情况中的磁化都呈现出de Haas-van Alphen 震荡效应,但微分磁化率难以大于临界值1,说明在超强磁场下的电子气体难以发生Condon磁相变,只有当电子占据刚好填满第一朗道量子能级时,微分磁化率才能大于一。     

4个单畴磁性粒子体系反转能垒

研究由4个单畴磁性粒子组成体系的磁化反转能垒问题.通过数值计算,得到体系能量处于鞍点时的磁化矢量状态,计算出实现磁化矢量从初始态反转至目标态所需克服的能垒.并得到了反转能垒与相互作用常数和外磁场的关系,且相互作用常数增大至一定值时,能垒出现突变,说明体系反转模式存在转变.     

冲击加载下纤维增强水泥的动态损伤和失效特性研究

为了研究纤维增强水泥(FCEM)在冲击加载下的损伤演化特性，我们发展了一种基于压剪联合加载的横向剪切波跟踪技术(SWT)。该技术可以实时跟踪测量试样内部损伤失效行为．初步实验结果表明，FCEM的P—V Hugoniot线具有4个特征点A、B、C、D，分别对应材料的HEL点，剪切强度极限点(损伤至失效转变点)，孔洞崩塌点和密实介质再压缩点，其中孔洞崩塌约产生10％的体积压缩．本文采用三维离散元方法(DM3)对脆性材料中的孔洞崩塌进行了数值模拟，得到较满意的结果．     

用于测量冷原子温度的时序脉冲发生器的设计

近年来人们在激光冷却和捕获原子方面取得了辉煌的成就.对捕获的冷原子团温度、密度的精确测量也成为一个重要的研究课题.在冷原子温度测量中需要在较短时间内(最长不超过几个毫秒)迅速关断俘获冷原子的磁光阱(包括磁场和光场).作者针对时间飞行法测量冷原子温度对光场和磁场的关断要求,设计并制作了一种简单、实用的可调脉冲延时和脉宽的脉冲发生器,应用其产生的脉冲在较短时间内有效地关断磁场和光场,达到冷原子温度测量的要求.     

非均匀磁场对XY模型三量子比特热纠缠度的影响

利用海森堡XY模型,通过密度矩阵的方法研究了三量子比特在外加磁场下的热纠缠,计算了纠缠的度量--并协度,给出了有限温度条件下不同外加磁场下的纠缠行为.在此基础上,可以通过对外加磁场的调节对量子比特进行有效的控制,实现量子计算和得到最有利的纠缠.