量子电动力学—粒子模拟极端等离子体动力学研究（英文）

新一代拍瓦激光装置有望将激光强度提升至10~(23)~10~(24)W·cm~(-2),在此极端强场条件下非线性量子电动力学效应对等离子体动力学过程产生重要影响.相对论电子在强电磁场作用下会同步辐射大量伽马光子,当后者穿过超强电磁场时会级联产生正负电子对.与此同时,这些量子电动力学效应也会反作用于激光等离子体相互作用过程,如辐射阻尼严重影响电子运动过程.为了研究这样极端的等离子体动力学,我们介绍最近几年发展的量子电动力学数值模拟模块,并将其耦合到传统的粒子模拟程序中,即量子电动力学-粒子模拟程序.由于大量新辐射的光子和产生的正负电子对会造成模拟粒子数目的不断增加,我们发展了粒子融合技术来减小模拟规模.利用此量子电动力学-粒子模拟程序,我们对极端强场激光物质相互作用以及极端天体物理现象开展了数值模拟研究.     

强相互作用理论的渐近自由--2004年诺贝尔物理学奖介绍

瑞典皇家科学院把2004年度的诺贝尔物理学奖授予了美国的戴维·格罗斯(David J. Gross),戴维·玻利泽(H. David Politzer),弗兰克·维里茨克(Frank Wilczek)三位理论物理学家,以表彰他们揭示出了强相互作用的'渐近自由'特性.文章按历史顺序,简要回顾了强相互作用理论--量子色动力学的基本"要素".介绍了理论上如何得出强相互作用"渐近自由"和"渐近自由"的含义,引述了实验检验理论上的"渐近自由"最典型和最新的情况,展示了强相互作用"渐近自由"的高度正确性.介绍了基于"渐近自由"的微扰量子色动力学.指出"渐近自由"的发现和证实是确立量子色动力学为描述强相互作用的正确理论的依据,同时列举了当前量子色动力学的"色禁闭"等一些前沿问题."渐近自由"的发现和证实确实深刻地影响了粒子物理,如量子色动力学成了标准模型的重要组成和导致相互作用的大统一理论等.     

量子色动力学

量子色动力学(QCD)是一种尝试性强相互作用基本理论.在对强相互作用规律还没有完全认识的情况下,人们根据实验已经观测到的强相互作用性质以及寻找相互作用理论形式的一般原理——规范场论[1],提出了量子色动力学. 目前,虽然这个理论的物理结果还不完全清楚,可是许多物理学家却     

量子电动力学—粒子模拟极端等离子体动力学研究

新一代拍瓦激光装置有望将激光强度提升至10²³~10²⁴ W·cm^-2,在此极端强场条件下非线性量子电动力学效应对等离子体动力学过程产生重要影响.相对论电子在强电磁场作用下会同步辐射大量伽马光子,当后者穿过超强电磁场时会级联产生正负电子对.与此同时,这些量子电动力学效应也会反作用于激光等离子体相互作用过程,如辐射阻尼严重影响电子运动过程.为了研究这样极端的等离子体动力学,我们介绍最近几年发展的量子电动力学数值模拟模块,并将其耦合到传统的粒子模拟程序中,即量子电动力学-粒子模拟程序.由于大量新辐射的光子和产生的正负电子对会造成模拟粒子数目的不断增加,我们发展了粒子融合技术来减小模拟规模.利用此量子电动力学-粒子模拟程序,我们对极端强场激光物质相互作用以及极端天体物理现象开展了数值模拟研究.     

基本粒子及其相互作用的标准模型

 “标准模型”是用来描写一种量子理论的术语,这种理论包括了强相互作用理论(量子色动力学)和弱电统一理论.图中也把引力相互作用包括了进来,尽管它不属于标准模型.     

强相互作用理论的渐近自由——2004年诺贝尔物理学奖介绍

瑞典皇家科学院把 2004年度的诺贝尔物理学奖授予了美国的戴维·格罗斯 (DavidJ. Gross),戴维·玻利泽(H. DavidPolitzer),弗兰克·维里茨克(FrankWilczek)三位理论物理学家,以表彰他们揭示出了强相互作用的 '渐近自由 '特性.文章按历史顺序,简要回顾了强相互作用理论———量子色动力学的基本“要素”.介绍了理论上如何得出强相互作用“渐近自由”和“渐近自由”的含义,引述了实验检验理论上的“渐近自由”最典型和最新的情况,展示了强相互作用“渐近自由”的高度正确性.介绍了基于“渐近自由”的微扰量子色动力学.指出“渐近自由”的发现和证实是确立量子色动力学为描述强相互作用的正确理论的依据,同时列举了当前量子色动力学的“色禁闭”等一些前沿问题.“渐近自由”的发现和证实确实深刻地影响了粒子物理,如量子色动力学成了标准模型的重要组成和导致相互作用的大统一理论等.     

光学腔量子电动力学的实验进展

研究受限在微腔中的光场与原子的相互作用可以帮助我们深刻认识原子与光子作用的动力学过程，腔量子电动力学是研究光子与原子相互作用的一种有力工具，强作用腔量子电动力学的研究为量子信息提供了一种实现量子逻辑运算的途径，文章简要介绍该研究领域的背景、现状及发展动态。     

基本粒子及其相互作用的标准模型

“标准模型”是用来描写一种量子理论的术语,这种理论包括了强相互作用理论(量子色动力学)和弱电统一理论.图中也把引力相互作用包括了进来,尽管它不属于标准模型.     

新书预告——推荐一本好教材《量子色动力学引论》

中国科学院高能物理研究所研究员黄涛撰写的一本新书《量子色动力学引论》即将由北京大学出版社出版,可望在2011年春节后与读者见面.量子色动力学(quantum chromodynamics,简称QCD)是20世纪70年代初发展起来的新理论,曾获得2004年度诺贝尔物理学奖,现已被公认为强相互作用的基本理论.《量子色动力学引     

耦合原子与腔场多光子相互作用过程中的量子信息传递

建立了"多耦合原子--腔"系统的多光子相互作用模型. 利用腔量子电动力学理论, 研究了原子与腔场相互作用过程中量子信息传递的特性, 分析了原子间耦合作用对量子信息传递的影响. 结果表明: 在一定的相互作用时间内, 量子信息可以在腔场与原子间可逆传递或保持, 原子间的偶极作用导致量子纠缠信息非完全传递和非完全保持.     

高能物理学de发展及其展望

 高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.     

超强激光驱动的辐射反作用力效应与极化粒子加速

光强超过10~(22) W/cm~2的极端超强激光将光与物质的相互作用推进到辐射主导区域,激发高能伽马光子辐射,产生明显的辐射反作用力效应.辐射反作用力可以显著影响强场中带电粒子的动力学行为,并从根本上改变了极端强场区域的激光等离子体相互作用规律.如何理解和验证辐射反作用力效应是强场物理研究的核心内容之一.本文结合该方向的国内外研究进展,论述了辐射反作用力的经典形式与强场量子电动力学的理论计算与模拟方法,详细讨论了单粒子在强场中的反射、量子随机辐射、自旋-辐射耦合等效应,介绍了激光等离子体相互作用中的电子冷却、辐射俘获、高效伽马辐射等机制,并给出了目前辐射反作用力效应的实验验证方法与进展.针对自旋在强场量子电动力学方面的效应,介绍了激光加速产生极化粒子源的方法.     

2004年诺贝尔物理奖和强相互作用70年

2004年诺贝尔物理奖颁发给美国格罗斯(D.J.Gvoss)、泡利策尔(H.D.Politzer)和维尔切克(F.Wilczek)3位科学家,以奖励他们在1973年发现了强相互作用的渐近自由性质,这一性质奠定了量子色动力学理论的基础,对认识自然界中强相互作用本质极为重要。     

走向统一的自然力 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅲ)

<正>(3)量子电动力学量子电动力学是在量子力学和相对论的基础上发展起来的描述电磁力的基本理论。如果说电动力学是描述电磁力的经典场论,那么量子电动力学就是描述电磁力的量子场论。场是连续分布的、具有无穷维自由度的系统;场论是关于场的性质、相互作用和运动     

夸克强相互作用动力学--量子色动力学简介

夸克是人类目前所知道的最基本的粒子．所有强子（包括构成原子核的质子、中子）都是由夸克组成的．夸克的运动变化遵守什么规律呢？它们之间的强相互作用有什么特点？物理学家用量子色动力学描写夸克之间的强相互作用．本文拟对量子色动力学作个扼要介绍．     

高能物理学de发展及其展望

高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.这四种基本相互作用的强度可以用下列四个无量纲常数表达:     

量子理论的发展过程与浅评

量子理论,亦称量子物理学,是20世纪与相对论并肩崛起的又一场物理科学的重大变革,是探索微观粒子运动规律的物理学新理论。到目前为止,它的发展过程历经了旧量子论,量子力学,量子电动力学,量子味动力学和量子色动力学五个阶段。这里作简要介绍如下。     

格点量子色动力学在中国

1.格点量子色动力学概述经过多年努力,人们已经成功地将自然界四种基本相互作用(强、弱、电磁、引力)中的前三种统一在量子场论的框架之中,即粒子物理的标准模型(Standard Model,SM)。     

QCD 揭秘

 俗称为QCD 的量子色动力学是强相互作用的现代理论。从历史上看,它源于原子核物理及对常规物质的描述--理解质子和中子是什么以及它们是如何相互作用的。如今QCD 被用来描述大部分高能加速器中发生的现象。     

微扰量子色动力学理论

量子色动力学(QCD)是强作用理论最好的候补者。本文从理论和唯象观点方面介绍了微扰量子色动力学理论的几个主要研究课题、基本成果和存在问题。