中国科学家发现电荷-宇称-时间反演对称性破缺迹象

一个由中国科学院高能物理所和中国科学院国家天文台科研人员组成的研究小组，通过一种用宇宙微波背景辐射偏振检验CPT对称性的新方法。取得了重要成果：发现电荷-宇称-时间反演（CPT）对称性破缺迹象。     

有关宇宙微波背景辐射的最新报告

2006年3月15日在普林斯顿大学的一个记者招待会上，WMAP^＊（威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星）小组发布了他们关于宇宙大爆炸后辐射残留的最新报告．报告提供了首张偏振宇宙微波辐射图谱，其内容有助于了解字宙诞生10埘秒之后的情况，也使标准宇宙模型通过了目前最严格的数据检验．他们还宣称我们生活在一个扁平状的宇宙中，这个宇宙仅含有4％的常规物质，但有22％的暗物质和74％的暗能量，这些结果与宇宙标准模型相吻合．WMAP成员Lyman Page说：     

普朗克卫星:揭开宇宙深层次的秘密

文章对宇宙微波背景辐射这一学科做了简单的介绍,并根据普朗克卫星2015年的主要宇宙学结果,重点阐述了测定宇宙学参数、测量引力透镜、测量B-模式极化及其与南极BICEP实验的关系、检验宇宙暴胀模型、检测暗能量模型,以及寻找"丢失的重子物质"等问题,并对观测宇宙学未来的发展进行了展望。     

遗迹引力波对宇宙微波背景辐射极化的影响

根据宇宙大爆炸理论的预言,宇宙经历了由暴涨阶段到辐射阶段到物质阶段再到如今的加速膨胀阶段.在辐射阶段所残留的退耦的自由光子便形成了现在人们所观测到的宇宙微波背景辐射.如果没有扰动,微波背景辐射将是各向同性的,但是在宇宙形成的初期存在各种各样的扰动,因此宇宙微波背景辐射呈现各向异性.针对由遗迹引力波对微波背景辐射极化所产生的各向异性的影响,重点讨论电场型极化和磁场型极化. 关键词： 遗迹引力波 微波背景辐射 极化各向异性     

中微子在其他学科研究中的应用

 目前宇宙学研究认为,中微子生成于137亿年前宇宙诞生后持续扩张、冷却的过程中。理论认为,这些中微子形成了绝对温度为1.9K(-271.2℃)的宇宙背景辐射(有别于另一种宇宙大爆炸理论所预言的"微波背景辐射",其温度为2.7K)。宇宙中其他能量的中微子源于星体活动和超新星爆发的过程。因此,随着宇宙的诞生,便有了中微子的存在。     

大尺度有效引力的E(2)规范理论模型

微波背景辐射的低l极矩的各向异性可能不能用微波背景辐射静止系boost到本动参考系来解释,我们推断boost对称性在宇宙学尺度上缺失,又由于单纯结合广义相对论和物质结构的标准模型不能解释星系以上尺度的引力现象,需要引入暗物质和暗能量.而迄今为止所有寻找暗物质粒子的实验给出的都是否定结果,暗能量的本质更是一个谜.因此,我们假设洛伦兹对称性是从星系以上尺度开始部分破缺,以非常狭义相对论对称群E(2)为例,用E(2)规范理论来构造大尺度有效引力理论,并分析了此规范理论的自洽性.从这些讨论中发现,当物质源即使为普通标量物质时,contortion也一般非零,非零contortion的存在会贡献一个等效能量动量张量的分布,它可能对暗物质效应给出至少部分的贡献.我们从对称性出发修改引力,有别于其他的修改引力理论.     

宇宙双折射?

微波背景辐射(CMB)是宇宙中最古老的光,其偏振越来越受到关注,以寻求新物理的迹象.偏振方向的微小旋转即为一种征兆,正如光经过不同偏振方向折射率有异的双折射材料那样.这种"宇宙双折射"未被标准模型预言,可能是由CMB光子跟假想的粒子和场耦合所致.已有的实验尚未发现双折射,但实验灵敏度受到系统误差的限制.     

孤立纯光子系统与背景辐射

从能量角度论述了孤立纯光子系统是不稳定的. 它与观测到的宇宙微波背景辐射的光子平衡态是截然不同的. 所以, 正在膨胀着的宇宙不会来自一团“纯能量”. The unstability of any isolated pure photon system is indicated from the angle of energy. The nature of this system is completely different from the one of an equilibrium state of photons, which is just the cosmic microwave background radiation observed. Therefore, our expanding universe can not come from a group of pure energy.     

第六讲超弦理论与宇宙学的挑战

超弦理论从根本上改变了人们对时空的看法，时空在弦论中只是一种宏观体现．弦论中的非经典时空影响早期宇宙的发展，在一些观测宇宙学的实验中人们也许会发现弦论的效应，例如微波背景辐射的功率谱的反常．最近发现的暗能量也对弦论宇宙学提出了挑战．     

宇宙背景辐射的短波畸变

1987年2月23日,日本名古屋大学和美国加利福尼亚大学伯克利分校组成的合作小组.利用当天从日本发射的试探火箭,对宇宙背景辐射进行了高精确度测量.结果发现宇宙背景辐射在亚毫米波段大大偏离了黑体辐射.这与1981年Herbert Gush和 Mark Halpern报道的结果很相似. 根据大爆炸理论模型,宇宙背景辐射的光子产生于高红移时期.红移公式为1 Z=λ0/λe,其中λ0和λe分别是观测到的和发射的波长.在宇宙的早期,辐射与物质处于热平衡,产生的光子具有黑体辐射谱.到Z<10 6时,各种产生光子以维持热平衡的过程的产生率将变得不足以维持辐射的黑体谱.但是…     

南极望远镜首次探测到宇宙微波背景辐射中的B-模式光偏振

<正>一个观测团队使用南极望远镜(SPT),已经对宇宙微波背景辐射(CMB)中的B-模式光偏振做出了首次探测(见图1)。在CMB中,这种具有微妙卷曲特性的偏振光组分早已被预言存在。作为宇宙大爆炸模型的关键预言之一,它的被证实将为暴胀理论的最终测试铺平道路。Chuck Bennett是美国马里兰州霍普金斯大学CMB观测站的首席科学     

相位-偏振编码的量子保密通信系统的研究

提出了一种新型的量子信息编码和解码新方法，并用全量子力学方法，对这种量子信息编码 技术进行了系统的理论分析.根据态叠加原理，可以用两个正交的偏振态，通过偏振干涉方 法合成一个新的偏振态.这个合成的偏振态由两个正交偏振态的相位差决定.改变相位差，就 可以合成各种不同的偏振态.而相位差的改变可以通过相位调制器来实现，从而可以用相位调制方法，实现对光子偏振态的编码和解码.这种方法可以随机地制备各种非正交偏振态， 也可以随机地产生各种非正交偏振态测量基，对各种非正交偏振态的光子进行检测和解码. 这种编码方法既具有相位编码方法传输距离大的优点，同时又克服了该方法信息损失过半的 缺点，还可以对光子的位相和偏振态进行精确补偿，有效地降低误码率. 关键词： 量子密钥分配 相位编码 偏振编码     

哈密顿量宇称-时间对称性的刻画

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归一化特征函数,提出了算子F的定义.然后,在找到算子CPT和算子F的对易子和反对易子的特性后,给出了刻画了无量纲情况下哈密顿量的PT对称性的第一种方法.进一步研究发现,该方法还可以量化哈密顿量在无量纲情况下的PT对称性.此外,提出了另一种基于哈密顿量特征值实部和虚部来描述哈密顿量PT对称性的方法,该方法仅用于判断哈密顿量是否具有PT对称性.     

宇宙将永远膨胀下去

 大部分宇宙学家认为,宇宙─-它目前的膨胀速度比以往任何时候都缓慢─-最终或者会逐渐地实际上停顿下来,不再膨胀;或者膨胀停止后会重新开始收缩。现在,两位研究人员表明,根据来自宇宙背景辐射探测卫星（ＣＯＢＥ）测量到的数据,可以判断;宇宙将会无限期地膨胀下去．微波背景辐射存在的踪迹遍及整个宇宙,它被认为是宇宙大爆炸的遗迹．在天空的不同区域,这一辐射的温度有着轻微的差别,其数值为十万分之一左右．人们认为,这种差别为星系的形成──当宇宙处于青的期时──提供了线索．爱因斯坦的广义相对论指出,宇宙会拥有三种可能模型中的一种,每种模型同时也决定了宇宙的命运．     

神光-Ⅱ和神光-Ⅲ原型内爆对称性实验的模型分析

内爆靶丸的X光辐射驱动对称性分析和控制能力演示是惯性约束聚变(ICF)研究最重要的课题之一, 目前国内外已展开许多实验和模拟研究.建立了一种ICF内爆对称性分析的简化模型, 利用该模型分析了神光-Ⅱ和神光-Ⅲ 原型激光装置上的内爆对称性实验. 与实验结果比较表明,计算最佳腔长与实验值基本相符;靶丸压缩变形因子计算结果也与实验测量值接近. 模型的有效性得到验证,可为即将开展的神光-Ⅲ 主机内爆对称性实验参数设计和结果分析提供参考.     

中子有无电偶极矩?

测量中子电偶极矩的新方法更好地约束了关于宇宙早期对称性破缺的理论。虽然中子整体上是电中性,但它内部电荷的分布也可能并非对称,定量上用电偶极矩(EDM)来描述这种不对称性。有些试图拓展粒子物理学标准模型的理论预言中子EDM非零,而最近一个国际合作组给出了新的测量上限。他们通过测量一团中子跟电磁场的相互作用来得到这一限制。该发现有望帮助理论学家更好地解释宇宙正反物质的不对称。     

电子-质子对撞机上的Primakoff物理

Primakoff效应具有独特的动力学筛选条件,是研究原子核和粒子物理的强大的实验工具。未来电子-离子对撞机(EIC)机器具有质心能量高、亮度高、动力学范围广、本底低、探测器探测效率高以及碰撞离子种类丰富等优点。这将为我们开启一扇通往Primakoff物理研究的新时代的大门。在EIC机器上开展Primakoff物理实验可以严格检验量子色动力学的基本对称性,研究强子的电弱相互作用性质,并探索超出标准模型的新物理。Primakoff效应实验是EIC物理研究的又一亮点。     

通信波段硅基气孔光子晶体的带隙特性及其物理模型研究

用平面波展开法对硅背景下的通信波段不同晶格类型和气孔形状光子晶体的能带结构进行数值计算与分析,提出了相应的物理模型.结果表明:利用光子受限效应和晶格对称性效应可以有效地调控光子带隙.随光子晶体填充率的增加,其约束光子的能力增强,光子带隙在一定范围内展宽且其中心频率蓝移;带隙随晶格对称性增加而变宽.对基元形状和旋转角度的研究发现,光子带隙随基元旋转角度变化具有周期性和对称性,表现出各向异性,由此优化出对应的不同晶格的最佳谐振腔型结构.     

光速在减慢吗?

量子电动力学是物理学理论中最精确的.这一理论,描述带电粒子的亚原子行为和它们与电磁辐射的相互作用.理论推导结果与实验数据吻合得非常好,相差不到千万分之一.但R.Tarrach[1]揩出,至今只验证了理论的零温度形式.因此,他考虑了光子(电磁能或光波的波包)在温度相对低的我们现在的宇宙中传播的效应.Tarrach指出,使光子速度减慢占主导地位的效应,是传播光子与热辐射背景的光子相互作用.遗憾的是,这一效应非常非常小,很难用实验检验.在室温下(～300K),该效应只改变光速的 2.5 ×10-34!光速在减慢吗?@许槑[1]R.Tarrach,Physics Letters,133…     

原子-原子相互作用影响下Dicke模型的量子相变

原子与光腔相互作用的动力学特性的研究一直是量子光学研究的热点,本文利用自旋相干态变换和基态变分法从理论上求解光腔中冷原子系统的基态能量表达式,并且给出丰富的基态相图。在正常相时给出基态能量稳定值的解析解;而超辐射相时,我们可以利用迭代的方法近似得到原子布居数、平均光子数和基态能量随原子-场耦合强度的变化。本文主要呈现出原子-原子相互作用强度改变正常相到超辐射相的量子相变点,且是一阶相变,但未出现新的量子相和量子相变。