Physics World揭晓2010年物理学10项重大突破

(1)反氢原子研究的成功:2010年11月下旬,ALPHA国际合作组宣布他们将38个反氢原子俘获在阱中长达170ms之久.这么长的时间足够对反氢原子的光谱特性进行详细的测量.仅仅几周以后,在CERN的ASACUSA合作组宣布,他们在产生适合做光谱研究的反氢束流方面获得重要突破.这两项突破性进展使得首次对反氢原子能级进行详细研究成为可能.反氢     

西欧原子核研究中心产生上万个冷却的反氢原子

西欧原子核研究中心(CERN)的ATHENA合作组于2002年9月间宣布,在低能下可控产生了数目很大的反氢原子,即正电子与反质子组成的束缚态.Nature杂志提前在网上发表了此项结果.该中心主任Maiani L评论道:“ATHENA组观察到的反氢可控产生是一个伟大的技术与科学事件,其所以这样说,更在于它以未曾预期到的众多数量产生出反氢原子来.”反氢原子的首次观察应当追溯到1995年,当时西欧中心的PS210实验组记录了9个反氢原子;次年,美国费米实验室的E862实验组也记录到了7个反氢原子.但是,这两个实验组的反氢原子都是在飞行过程中产生的,也就是说,…     

反氢原子

报导并评述了反氢原子的发现，反氢原子是反地撮简单的原子的束缚态，它是一个全新的原子，将对ＣＰＴ定量提供一个根本性的检验。     

反物质与反氢原子

 1996年1月,欧洲核子研究中心庆祝在一次实验中合成了11个反氢原子,人类第一次真正看到了反物质原子.1996年底,美国报道位于美国伊利诺州巴达维亚的费米国家实验室也制成了7个反氢原子.反氢原子的制造成功打开了反物质研究的大门.     

理论研究强激光场中2pz态氢原子的电离

运用强场近似速度规范理论研究了激发态氢原子的电离情况,当 a.u. 时（ω是激光场的频率,γ是Keldysh绝热参数）,在线性极化激光场中推导了2pz态氢原子电离率的简单表达式,从公式中可以看出在低频极限的情况下,电离率和激光场频率ω成正比,这一公式对激发态氢原子电离机制的研究提供了重要的理论参考。     

理论研究强激光场中2pz态氢原子的电离

运用强场近似速度规范理论研究了激发态氢原子的电离情况,当ω1a.u.,γ1时(ω是激光场的频率,γ是Keldysh绝热参数),在线性极化激光场中推导了2pz态氢原子电离率的简单表达式,从公式中可以看出在低频极限的情况下,电离率和激光场频率ω成正比,这一公式对激发态氢原子电离机制的研究提供了重要的理论参考.     

反质子与电子偶素碰撞而形成反氢原子的探讨

本文从理论上讨论了反质子与电子偶素碰撞而形成反氢原子的一些特点,进而分析了在实验室中制备反氢原子的可能性.     

反氢原子与原子的反物质

反氢原子与原子的反物质最近，欧洲粒子物理实验室（ＣＥＲＮ）在国际著名期刊《Ｎａｔｕｒｅ》上宣告［１］：该实验室的物理学家已经获得了反氢原子，即首次探测到了反原子．反氢原子的产生说明试验基本物理原理的新型实验设计已经进入一个新的台阶．ＣＥＲＮ物理学家们...     

激光强度依赖的阈下谐波产生机制

利用广义伪谱方法精确数值求解了氢原子在强激光场中的三维含时薛定谔方程,获得了强激光中氢原子的含时波函数,利用时间依赖的偶极矩的傅里叶变换得到了高次谐波谱,研究了氢原子在强激光场中发射低于电离阈值的谐波谱对激光强度的依赖性.研究发现,激光强度在低于电离阈值的谐波产生的通道选择的过程中扮演着重要角色,主要有两种量子通道对阈下谐波的产生有贡献,即广义的短轨道和长轨道,其中长轨道对激光场强度比较敏感.结合小波时频变换、经典轨道分析、以及强度依赖的量子通道选择分析,本文阐明了其背后的物理机制.     

强激光短脉冲的引力效应

研究了强激光短脉冲产生的引力场中氢原子能级的移动.指出在目前高功率激光脉冲条件下，高激发态氢原子的能级移动大小将达到可观察值. 关键词：     

超强激光场中氢原子辐射高次谐波蒙特卡罗模拟

运用蒙特卡罗方法，模拟和计算出在超强激光场中，氢原子在相对论领域的电离几率和辐射出的高次谐波，并且讨论了氢原子的电离几率和辐射出的高次谐波与激光场的电场和磁场的关系。     

费米实验室制造出反氢原子

美国费米实验室利用反质子累积器的气体喷注靶制造并探测到反氢原子,从而验证了去年年初欧洲粒子物理实验室(CERN)成功制造反氢原子的实验结果。     

激光场中电子与氢原子的散射：Ⅱ.低频近似下的计算

本文在多重散射理论的框架下,研究了低频激光场中电子与氢原子的散射。计算了激光场中电子与基态氢原子弹性散射的微分截面,讨论了微分截面随光子数、散射角以及入射电子能量的变化规律,并与别人的结果作了比较。     

电四极矩对高次谐波产生的贡献

通过数值求解强场近似下单电子原子的含时薛定谔方程,研究了在强线偏振激光场下,氢原子电四极矩对高次谐波产生的贡献.研究结果表明,在强激光场的作用下,在偶极矩的影响下氢原子能够产生奇次谐波,当激光场强度增加到一定值时,氢原子在电四极矩的作用下产生了偶次谐波.根据谐波功率谱和时频分析图并结合半经典"三步模型"分析了偶次高次谐波产生机制,并对产生的物理现象做出了合理的解释.     

脉冲形状对氢原子高次谐波的影响

在含时密度泛函理论框架下,采用经典和量子相结合的模型,模拟了氢原子在超强飞秒激光脉冲作用下的高次谐波产生现象,并研究了激光脉冲形状对氢原子高次谐波的影响.结果表明,氢原子的高次谐波谱具有典型的原子谐波谱的特征;具有“下降－平台－截止”的结构和偶次谐波被禁闭仅出现奇次谐波的选择性特征;不同的脉冲形状会导致高次谐波的截止频率和谱线强度的变化.     

飞秒激光脉冲作用下氢原子径向和角向波包的产生与演化

采用劈裂-伪谱方法求解激光场中的含时薛定谔方程,探讨飞秒激光脉冲中氢原子波包的演化过程.研究了氢原子激发态的径向分布,角向分布、各态布居和电子云密度随时间的变化关系.在用共振激光脉冲控制氢原子波包演化的过程中径向分布、角向分布、各态布居和电子云密度随时间发生变化,但发现径向分布和角向分布在变化的过程中始终经过一些特殊点,并从理论上分析了存在这些特殊点的原因.     

强激光场中模型氢原子和真实氢原子产生高次谐波的比较

通过数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的特性。结果表明,有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的截止位置相同,但是高次谐波强度变化特征明显不同,进一步的研究表明,无库仑奇点的模型氢原子产生的高次谐波谱相对变化趋势与三维真实氢原子的高次谐波谱变化趋势是完全一致的。     

强激光场中模型氢原子和真实氢原子产生高次谐波的比较

通过数值求解原子在强激光场中的含时薛定谔方程,研究了有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的特性.结果表明,有库仑奇点和无库仑奇点的一维模型氢原子和三维真实氢原子产生高次谐波的截止位置相同,但是高次谐波强度变化特征明显不同,进一步的研究表明,无库仑奇点的模型氢原子产生的高次谐波谱相对变化趋势与三维真实氢原子的高次谐波谱变化趋势是完全一致的.     

二能级三维氢原子模型中强激光场的谐波发射

在强激光场中三维二能级氢原子模型的基础上, 对其含时Schr\"{o}dinger方程进行了非微扰的数值求解, 得到了激光场的高次谐波谱.     

强激光场中模型氢原子的势函数对产生高次谐波强度的影响

在保证一维模型氢原子基态能量不变的前提下,通过构造一个可调参数的势函数,研究了在单个周期和多个周期激光作用下,取不同参数势函数一维模型氢原子产生的高次谐波谱规律.结果表明,在过垒电离区域,一维模型氢原子的高次谐波强度与势函数势阱的深度有关,与势函数是否存在库仑奇点没有直接关系. 关键词： 强激光场 一维模型氢原子 势函数 高次谐波