电磁场中光子-轴子的转化微分截面

运用费曼微扰方法分别计算了在磁偶极场、电偶极场和均匀静电场及静磁场中光子转化成轴子的非极化微分截面.在电偶极场中,沿光子传播方向及其反方向上的非极化微分截面为零;而在磁偶极场中,在上述方向上通常则具有非零的微分截面,但当光子传播方向平行于磁场偶极距矢量时,该微分截面为零.在均匀的静磁场和均匀静电场中,只有在光子传播方向及其反方向上具有非零的微分截面,但后者小于前者.在轴子质量趋于零的极限条件下,上述过程和光子转化为引力子的过程表现出某些非常类似的性质. 关键词： 轴子 光子 微分截面     

类星体实验可能确认轴子的存在

轴子（axion）是种尚未被物理学家最终确认存在的假想中的超轻粒子，它的质量是电子的一万亿分之一（1×10^12）．它最初在20世纪70年代被提出，用于解释强相互作用实验与理论的差异近年来，物理学家们也在怀疑轴子是一种广泛存在于宇宙空间的暗物质；一些科学家则认为在每立方厘米的空间中存在一百万亿（10^14）个轴子．     

轴子--粒子物理和宇宙学的新前沿

—、引言粒子物理、宇宙学和天文学的深度结合催生了当下粒子宇宙学研究的高速发展。继2017年引力波之后,2019的物理学诺贝尔奖再次光顾了宇宙学领域,并颁给了从事宇宙学理论研究的Peebles教授。目前,正当宇宙学研究在观测层面大步前进时,理论家和实验家们近年来将目光投向新的宇宙学热点,一个长期被理论预言的基本粒子“轴子(Axion)”。     

所谓轴子信号可能只是量子电动力学的一种新效应

2006年初PVLAS实验组宣布，在一次测量磁场中光的偏振旋转的实验中发现轴子（一种假想中的粒子）可能存在的信号。葡萄牙里斯本的一个研究组最近提出，探测到的可能不是轴子，而是量子电动力学（quantum electrodynamics，QED）的一种新效应。里斯本市高等技术学院（Instituto Superior Tecnico）的铁托·门东萨（Tito Mendonca）、迪亚士·德·迪奥斯（DiasdeDeus）和卡斯特罗·费雷拉（Castelo Ferreira）认为，光束在缓慢旋转的磁场中传播能够产生与磁场旋转频率成正比的微小频移。PVLAS的数据可能只是首次观测到了纯量子电动力学中的一种新效应，而并非轴子存在的证据。     

大口径凸非球面反射镜的拼接检测算法研究

大口径凸非球面子孔径拼接干涉检测中的各子孔径之间为离轴形式,各子孔径之间除了平移和倾斜变换外,还含有旋转变换,测量结果中不可避免地会出现参考面未对准的情况,当进行数据拟合处理时,需要把由未对准造成的误差去除。本文在平面检测的最小二乘拟合基础上,对拟合算法进行了改进,从而实现了离轴子孔径的拼接检测拟合。为了验证算法的有效性,采用Matlab对口径为1m的大口径凸非球面的子孔径拼接检测的拟合过程进行了仿真实验,实验结果表明,离轴式大口径凸非球面干涉检测的子孔径拼接可采用改进后的最小二乘法拟合而成,且拟合精度可达到0.0048λ。     

在e+e-湮灭中轴子（Axion）的产生及其实验建议

我们计算了在e⁺e^-湮灭中轴子的产生截面,建议利用β⁺放射源在e⁺e^-湮灭实验中寻找轴子。我们还进一步讨论了在这种实验中所用探测器的性能要求。     

Z′和τ的轻子味破坏衰变

许多超出标准模型的新物理预言了非普适规范玻色子Z′的存在.此新粒子可产生许多新的物理现象.本文计算了顶色辅助的人工色(TC2)模型和味普适TC2模型预言的非普适规范玻色子Z′对τ的轻子味破坏衰变过程τ→liγ,τ→liljlk的贡献.结果表明,在整个参数空间内,过程τ→liljlk的分支比比τ→liγ的分支比大.在适当的参数空间内,分支比Br(τ→liljlk)可达到10^－8.因此,在将来的高能实验中有可能探测到此新物理效应.     

强场X射线激光物理

相干X光,特别是X射线自由电子激光技术的发展提供了一种新的产生超强光场的途径.由于其较高的光子能量、高峰值功率密度与超短的脉冲长度,有望将强场激光物理从可见光波段推进到X光波段.目前,基于X射线的非线性原子分子物理已取得了初步进展,随着X射线光强的提升,相互作用将进入相对论物理、强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)物理等领域,为激光驱动加速与辐射、QED真空、暗物质的产生与探测等带来新的科学发现机会.本文对强场X射线激光在固体中的尾场加速、真空极化、轴子的产生与探测等方面进行介绍,旨在阐明X射线波段强场物理在若干基础前沿与关键应用方面的独特优势,并对未来的发展方向进行展望.     

格点Schwinger模型的一组准确解

本文找到了Naive格点Schwinger模型的一组准确解,讨论了其连续极限行为,证实Naive格点,化不能切断Schwinger模型的高能非物理状态.     

一维方势阱的扩展性讨论及应用

量子力学中的方势阱模型在半导体、激光、传感器等领域中有广泛的应用.本文通过对方形势阱模型的扩展性讨论,把量子力学的基本知识与一些最新量子器件相关的物理效应有机地结合起来,用通俗易懂的语言阐明了半导体激光器的微观物理机制,拓展了大学物理课程的教学内容.     

Top介子与HERA和THERA对撞机上的单顶夸克产生

讨论计算了TC2模型预言的Top介子在HERA和构想中的THERA对撞机上对t道eq→et过程中的单顶夸克产生的贡献.结果表明:中性Top介子对ec→et过程中的单顶夸克产生有较大的贡献.在绝大部分参数空间内,过程的产生截面在1—6pb范围内,因此,在HERA和THERA对撞机上通过eq→et过程可探测中性Top介子的可能物理迹象     

经典物理中的扰动时滞模型解

利用边界层函数法研究了一类经典物理中的扰动时滞模型. 构造了模型解的渐近表达式, 并讨论了它的渐近性态. 关键词： 经典物理 扰动 近似解     

TC2模型与轻子味破坏过程

许多超出标准模型的新物理预言了非普适规范玻色子Z′的存在.此粒子可产生许多新物理现象.本文计算了顶色辅助的人工色(TC2)模型预言的非普适规范玻色子Z′对轻子味破坏(LFV)衰变过程li→ljνlν-l的贡献.结果表明,在整个参数空间内,过程τ±→ljντν-τ的分支比比τ±→ljνlν-l(l=μ,e)的分支比大得多.考虑实验测量值上限Brexp(μ→3e)≤1×10-12对TC2模型的自由参数的限制,我们给出了一些轻子味破坏过程的上限.在大部分参数空间中,分支比Br(τ±→ljντν-τ)～10-6,Br(τ±→ljνlν-l)～10-9.这些结果可以用来部分地解释中微子振荡数据,将来的高能实验有可能探测到此新物理效应.     

TC2模型与轻子味破坏过程l_i→l_jν_l_l

许多超出标准模型的新物理预言了非普适规范玻色子Z′的存在 .此粒子可产生许多新物理现象 .本文计算了顶色辅助的人工色 (TC2 )模型预言的非普适规范玻色子Z′对轻子味破坏 (LFV)衰变过程li→ljνl νl 的贡献 .结果表明 ,在整个参数空间内 ,过程τ± →ljντ ντ 的分支比比τ± →ljνl νl(l =μ ,e)的分支比大得多 .考虑实验测量值上限Brexp(μ→ 3e)≤ 1× 10 -12 对TC2模型的自由参数的限制 ,我们给出了一些轻子味破坏过程的上限 .在大部分参数空间中 ,分支比Br(τ± →ljντ ντ)～ 10 -6,Br(τ± →ljνl νl)～ 10 -9.这些结果可以用来部分地解释中微子振荡数据 ,将来的高能实验有可能探测到此新物理效应 .     

能带论教学拓展：紧束缚模型的离散形式及应用

紧束缚模型的离散形式具有形式简洁且抓住物理本质等特点,成为科学研究工作中的重要表达形式.本文主要介绍紧束缚模型离散形式的推导过程,并以固体物理课程中两个常见模型为例进行了相应结果展示.本文的讨论一方面可以为固体物理课堂教学提供进一步研讨的素材,另一方面还可帮助学生顺利从课本学习过渡到前沿研究.     

在北京正负电子对撞机(BEPC)上τ质量的实验测量

在北京高能物理研究所正负电子对撞机(BEPC)上进行了τ轻子质量测量.τ⁺τ^－事例由北京谱仪(BES)探测,总积分亮度为5000nb^－1.用最大似然函数法选择逼近阈值的测量点能量,并最终确定τ轻子的质量为1776.9±0.4±0.2MeV.     

Z‘和τ的轻子昧破坏衰变

许多超出标准模型的新物理预言了非普适规范玻色子Z’的存在．此新粒子可产生许多新的物理现象．本文计算了顶色辅助的人工色(TC2)模型和味普适TC2模型预言的非普适规范玻色子Z’对τ的轻子味破坏衰变过程τ→liγ，τ→liljlk的贡献．结果表明，在整个参数空间内，过程τ→liljlk的分支比比τ→liγ的分支比大．在适当的参数空问内，分支比Br(τ→liljlk)可达到10^-8．因此，在将来的高能实验中有可能探测到此新物理效应．     

干涉法测量非球面顶点半径和二次常数

非球面顶点半径和二次常数干涉测量是对二次曲面离轴子孔径在弧矢、子午和中间焦点位置直接干涉测量,拟合得到初级像差系数,并结合化置差计算出顶点曲率半径和二次常数.详细介绍了该方法的基本原理,在此基础上将子孔径中心法线与光轴夹角分解为两个倾角分量α和β引入,改进了现有模型.提出在子孔径对称情况下,可通过调整、控制特定项的泽尼克系数值,消除β分量.进而对新的模型进行了简化,只考虑α分量的影响,给出了仅存在该分量时的非球面顶点半径和二次常数的计算公式,编写了仿真程序.在α=0.03 °,β=0时.直径100 mm,F数为3的抛物面反射镜离轴子孔径的初级像差系数的理论计算和数值仿真结果最大偏差仅为0.0002 λ.研究表明:在子孔径中心法线与光轴的调整存在一定误差时,在弧矢、子午和中间焦点处的初级像差系数特征关系仍然成立.     

理想流体近似的讨论

针对大学物理中的理想流体模型进行了讨论, 从热力学方程和纳维 斯托克斯方程出发, 给出了理想 流体模型的近似过程, 澄清了理想流体模型的概念, 阐明了理想流体的运动过程是等熵过程. 通过对造成熵增( 耗 散)项的物理分析, 本文给出了理想流体近似可以视为冷流体近似的观点     

李代数嵌入法实现一例——相互作用玻色子模型

本文应用李代数嵌入法严格地处理相互作用玻色子模型(IBM-1型). 采用标准A₁子代数和嵌入指标的讨论, 找出了IBM-1模型的所有子代数链. 它证实了U(6)模型确实仅存在三个有物理意义的子代数链. 用玻色子的产生, 湮灭算符实现嵌入法的元素, 适当选择子代数的表示空间的基矢, 便可得出由F.Iachello等人推出的各子代数生成元. 角动量的考虑是应用嵌入法于物理问题的关键.