量纲分析简介

第一部分介绍我们对量纲理论的创新性看法,引入了"量类"、"单位制族"等若干非常重要的新概念,并以此为基础对"量纲"一词给出了明确的定义.第二部分在上述创新性理论的基础上给出了Π定理的严格证明,并举出两例展示了这一定理的巨大威力.     

热力学·统计物理教学中的量纲问题

本文就热力学·统计物理的一道习题的解法展开讨论,说明在物理问题推导过程有量纲物理量的规范运算方法,以及物理结果的规范表达方式。此外,论文简单说明了Π定理并举例利用Π定理对物理系统进行量纲分析。量纲分析在物理学中如此重要,因此在物理基础课教学中应予足够的重视。论文附录给出了汪志诚《热力学·统计物理》(第六版)教材中部分公式规范表达形式。     

耗散子运动方程与福克-普朗克量子主方程（英文）

发展非线性耦合环境下精确、非微扰的量子耗散方法仍然是一个巨大的挑战.本文针对线性和二次耦合热浴模型,介绍了两种刻画系统与环境耦合动力学的有效方法.一个是耗散子运动方程(DEOM)理论,最近己被扩展到处理非线性耦合环境.另一个是推广的福克-普朗克量子主方程(FP-QME)方法,将在这项工作中基于DEOM推导给出.本文对这两种方法进行了详细的比较,并重点介绍了所涉及的准粒子图像、物理含义以及实现方案.     

耗散子运动方程与福克-普朗克量子主方程

发展非线性耦合环境下精确、非微扰的量子耗散方法仍然是一个巨大的挑战.本文针对线性和二次耦合热浴模型,介绍了两种刻画系统与环境耦合动力学的有效方法.一个是耗散子运动方程（DEOM）理论,最近已被扩展到处理非线性耦合环境.另一个是推广的福克-普朗克量子主方程（FP-QME）方法,将在这项工作中基于DEOM推导给出.本文对这两种方法进行了详细的比较,并重点介绍了所涉及的准粒子图像、物理含义以及实现方案.     

几个典型的数学物理方程的物理解读

拉普拉斯方程、 泊松方程、 热传导方程( 扩散方程)和波动方程是大学物理教学中常见的几个典型的微 分方程, 分别涉及到了流体力学、 电磁学、 热学和波动等重点教学内容. 探索了如何用直观明确而容易理解的物理 语言解读这些方程. 从拉普拉斯方程的物理本质出发, 通过改变该方程右端的形式, 分别引出泊松方程、 热传导方 程( 扩散方程)和波动方程, 详细阐述了上述方程与相关物理现象之间的内在联系, 提出了一种关于以上方程的纵 向对比讲授法, 为学生深入理解典型的数学物理微分方程的物理含义提供了可行的思路     

留数定理在拓扑相变中的应用

留数定理是高校物理专业必修课程数学物理方法中的一个重要定理.传统教学中关于该定理的讲授着重于数学公式的推导和数学思想的传达,而对于其在具体物理问题上的应用鲜有涉及.本文以一维Su-Schrieffer-Heeger模型的拓扑相变问题为例,阐明了如何利用留数定理解析得到二阶位移量的表达式并用该物理量表征拓扑相变.在讲授留数定理的教学过程中引入具体物理问题的分析实例,可以使学生更深刻地理解数学定理中的物理内涵.     

《网络拓扑学与关系式P=m n-1的证明》一文的更正

我在本刊1985年第3期发表的、网络拓扑学与关系式p=m n-1的证明》一文,有两个地方需要更正. 第一,由于疏忽,在付印前重抄稿时少抄了定理9的征明及定理10的命题,使定理10的证明“张冠李戴”地成了定理9的“证明”.现把少抄的那段文字补写如下(应插于第12页右侧第10行与11行之间):(补)证;每一单链回路的电压方程含有一个不出现于其他单链回路方程中的链电流,故彼此独立. 定理10:任何多链回路的电压方程都可由单链回路方程组导出,因此独立的回路方程数m=p-n 1(补完) 第二,文中倒数第二段实际上肯定了“使每一回路含有至少一条新支路”是回路方…     

通过味改变过程探测TC2理论中的中性toppion介子

在Topcolor辅助的Technicolor(TC2)模型下,研究了一个产生中性toppion介子(Π0t)的味改变过程:e+e–→tcΠ0t.研究结果表明,在TESLA对撞机上,当质心能量高时,在大多数参数区间,e+e–→tcΠ0t的产生截面可达到0.1fb量级,每年可有数十个Π0t介子事例产生.当Π0t质量较小时,由于共振效应,产生截面可达几个fb.由于背景干净,有可能在TESLA对撞机上探测到Π0t介子事例.另一方面,研究发现,可以在实验中清晰地探测到toppion-charm不变质量分布中的共振峰.因此,Π0t介子的产生过程e+e–→tcΠ0t为人们提供了一个极好的机会,来探测中性Π0t介子,从而检验TC2模型.     

刚体力学(续)

二、刚体动力学 1.概述 解决刚体动力学问题的依据是质点组动力学的几个普遍定理.在刚体运动学中已证明,虽然刚体可看作由无穷多质点组成,但描述其最复杂的运动──自由运动只需六个独立变量,因此解决刚体自由运动的动力学问题也只需六个独立的方程.质心运动定理(即质点组动量定理)可确定刚体质心的运动(即平动的规律);动量矩定理(相对固定点的、或相对质心的)可确定刚体转动的规律,这两个定理正好提供六个独立的方程,足以解决刚体动力学的全部问题.因此,对刚体来说,质点组动能定理虽然仍然适用,但它必然是上述两个定理联合的结果,不会给出…     

经典物理中新发现的几个小定理

本文简要介绍经典物理中新发现的几个小定理及其证明方法:(1)交/直流并联电源的一个等效定理及其推广;(2)N个并联耦合线圈的等效自感系数的一个定理;(3)静平衡共点力系统的一个几何定理;(4)一对倒置的镜像对称电流元的合成磁场及其应用;(5)凸柱体表面缠绕软绳的横向摩擦力的曲率无关性.     

AgO分子C~2Π-X~2Π(0,0)带高分辨光谱再研究（英文）

本文利用激光诱导荧光技术对AgO分子C~2Π-X~2Π(0,0)带光谱在～0.02 cm-1分辨率水平开展了高分辨研究.在超声射流条件下利用银针电极对O_2/Ar混合气高压放电制备AgO分子,利用自行研制的窄线宽单纵模光参量振荡器作为可调谐激光光源,实验记录了同位素分辨的~(107)Ag~(16)O和~(109)Ag~(16)O分子C~2Π-X~2Π(0,0)带的高分辨光谱.通过对实验光谱的转动分析获得了两个同位素分子的精确光谱常数,其中~(107)Ag~(16)O分子C~2Π态常数为首次实验测定.结合文献和理论计算,实验观测的C~2Π态自旋-轨道耦合效应很可能来自于与四重解离态~4∑-或~4Π的态混合.     

Ab initio方法研究~(40)Ca~(35)Cl分子的自旋轨道耦合效应和跃迁性质

本文研究了~(40)Ca~(35)Cl分子低态的自旋轨道耦合分裂以及获得更精确的光谱常数和更高的激发态.以从头算理论为基础,使用多参考组态相互作用方法获得了该分子的势能曲线和自旋轨道分裂,之后求解径向一维薛定谔方程获得光谱常数.得到了~(40)Ca~(35)Cl分子7个Λ-S低电子态的势能曲线和永久偶极矩,以及A~2Π→~2Σ~+,1~2Δ和C~2Π→~2Σ~+,1~2Δ跃迁的跃迁偶极矩,得到的光谱常数(不管是考虑了自旋轨道耦合(SOC)还是没有考虑SOC)与实验值非常符合,且要好于之前的理论计算结果 .值得注意的是,目前的计算还首次得到了C~2Π→~2Σ+,1~2Δ跃迁的跃迁性质,为之后实验观察~(40)Ca~(35)Cl分子的高激发态光谱和跃迁性质提供有益的理论参考.     

BCl分子X~1Σ~+,a~3Π和A~1Π态的光谱性质

采用Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用方法(MRCI+Q)及Dunning等的相关一致基aug-ccpV6Z计算了BCl分子X1Σ+,a3Π和A1Π态的势能曲线.利用总能量外推公式,将这3个态的总能量分别外推至完全基组极限.对势能曲线进行核价相关修正及相对论修正计算,得到了同时考虑这两种修正的外推势能曲线.拟合势能曲线得到了3个态的主要光谱常数Te,Re,ωe,ωexe,Be,αe和De等,它们与已有的实验结果较为一致.利用获得的势能曲线,通过求解双原子分子核运动的径向Schrdinger方程,找到了BCl分子X1Σ+,a3Π和A1Π态的全部振动态,并得到了相应的振动能级和惯性转动常数等分子常数.还计算了a3Π—X1Σ+和A1Π—X1Σ+的跃迁偶极矩、Franck-Condon因子,预测了若干跃迁的辐射寿命.     

icMRCI+Q理论研究Cl_2~+离子 X~2Π_g和A~2Π_u态的光谱性质

利用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法结合相关一致基组aug-cc-pV6Z计算了Cl_2~+离子X~2Π_g和A~2Π_u态及其它们所产生的4个Ω态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正.基于得到的势能曲线,获得了X~2Π_g、A~2Π_u态和4个Ω态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果非常符合.分析表明首次报道的A~2Π_(u,1/2)态的光谱常数以及X~2Π_g, A~2Π_u, A~2Π_(u,3/2)和A~2Π_(u,1/2)态的振动能级也应是可靠的.     

Photodissociation Exploration for Near-Visible UV Absorption of Molecular Bromine

对Br2分子在可见-近紫外吸收带的光解离行为进行了研究. 运用波包动力学方法在ab initio势能面的基础上获得了分立电子态的激发截面和电子态跃迁的吸收光谱,同时也确定了溴原子碎片的相对量子产额. 对解离途径中可能涉及到的非绝热机制进行了考察.结果表明, 电子-振动耦合作用对(Br*+Br)产物通道的影响是可以忽略的,并借助于Landau-Zener模型获得了两个不同对称性的电子态B3Π+0u和C1Πu之间的耦合强度.     

基于ab initio计算的CF~-离子低激发态光谱性质研究

基于相关一致基组aug-cc-pV5Z,采用高精度的内收缩多参考组态相互作用方法计算了CF~-离子两个最低解离极限C(~3p_2)+F~-(~1S_0)和C(~1D_2)+F~-(~1S_0)对应的5个A-S态(X~3Σ~-,a~1Δ,b~1Σ~+,A~3Π和c~1Π)的势能曲线.计算中考虑了Davidson修正和标量相对论修正以提高数据的可靠性.根据A-S态的势能曲线,求解径向薛定谔方程得到振转能级,通过拟合获得了这些电子态的光谱常数.此外,研究了5个A-S态的电偶极矩随核间距变化的曲线,分析了电子态的组态变化对电偶极矩的影响.计算了A~3Π-X~3Σ~-的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,获得了A~3Π的5个最低振动能级的辐射寿命,分析了两个电子态之间的跃迁特性,并给出了振子强度.最后,研究了A~3Π态的预解离机理,并计算得到了高振动能级的解离寿命.     

用耦合簇理论及相关一致五重基研究OH(X2Π)自由基的光谱性质

利用耦合簇理论CCSD(T)和相关一致五重基aug-cc-pV5Z对OH自由基X2Π态的光谱性质进行了计算, 获得的De, Re和ωe分别为4.6225 eV, 0.09701 nm和3743.1644 cm-1, 这与实验结果非常相符. 在0.06-2.45 nm的核间距范围内对OH(X2Π)进行单点能计算, 并将计算结果拟合成了Murrell-Sorbie函数. 利用得到的解析势能函数, 首先计算了该自由基的其余3个光谱常数(ωeχe, αe和Be), 其结果与实验值也很相符. 接着通过求解双原子分子核运动的径向Schrödinger方程, 找到了J = 0时OH(X2Π)的全部15个振动态. 最后还计算了每一振动态的振动能级、振动经典转折点、惯性转动常数和离心畸变常数.     

强子对撞机上中性top-pion介子产生过程pp(pp)→Π0tΠ0t,bΠ0t的研究

在TC2模型框架下研究了强子对撞机Tevatron和LHC上中性top-pion介子Π0t的产生过程pp(pp)→Π0tΠ0t和pp(pp)→bΠ0t. 研究结果表明, 在Tevatron上, 这两个过程的产生截面都很小, 通过这两个过程我们无法探测到中性top-pion介子. 在LHC上, 产生截面会大大增加, 但通过Π0tΠ0t的产生仍无法探测到中性top-pion介子. bΠ0t在LHC上的产生截面能达到几百个fb甚至pb的量级, LHC每年能产生10⁴—10⁵个bΠ0t事例. 另外, 味改变耦合Π0t tc的存在, 使得实验能通过背景非常干净的衰变道Π0t→tc来探测Π0t. 因此, 通过bΠ0t这一产生机制, 未来的LHC实验应能获得足够多的可鉴别的Π0t事例. 我们的研究结果, 可为LHC上寻找中性top-pions介子检验TC2模型提供有价值的理论指导.     

CP~+正离子低激发态的从头计算研究

基于相关一致基组aug-cc-pcV5Z,采用内收缩多参考组态相互作用方法对CP~+正离子5个Λ-S态(X~3Π,A~3Σ~-,a~1Π,b~1Σ~+和c~1Σ~-)以及考虑了自旋-轨道耦合效应后两个三重态(X~3Π,A~3Σ~-)分裂的五个Ω态的势能曲线做了从头计算。通过求解核运动的径向薛定谔方程,获得了这些电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_eχ_e,B_e,α_e,D_e)。最后,对b~1Σ~+-a~1Π和A~3Σ~--X~3Π跃迁特性进行了讨论,并给出了它们跃迁偶极矩、Franck-Condon因子、辐射寿命τ。     

基于ab initio的BD~+离子激光冷却理论研究

基于相关一致基组aug-cc-pV5Z,采用内收缩多参考组态相互作用方法计算了BD~+离子两个最低解离极限B~+(~1Sg)+D(~2Sg)和B+(~3Pu)+D(~2Sg)对应的5个Λ—S态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ+,a~4Π和b~4Σ~+)的势能曲线和跃迁偶极矩.根据计算结果,求解核运动的径向薛定谔方程得到相应电子态的振-转光谱常数、Franck-Condon(F-C)因子和振动能级辐射寿命.其中A~2Π—X~2Σ~+的F-C因子(f_(00)=0.923)、辐射寿命(τ=235 ns)满足激光直接冷却的条件.因此,我们基于分子转动跃迁提出了一个可实现Doppler激光冷却的光循环方案:A~2Π_(1/2)(υ′=0)—X~2Σ+(υ′′=0,1),其中υ′=0中包含2个转动能级,υ′′=0和υ′′=1中分别包含6个和4个转动能级.根据方案,模拟了激光冷却过程中的分子布居数动力学变化过程,并计算了初速度为100 m/s的BD~+,历经5.4 ms散射1150个光子可减速到4.6 m/s、温度为13 mK.