重自共轭原子核中α凝聚体物理性质的理论研究(英文)

原子核多体系统中可以存在一类被称为α凝聚体的奇异物理态。该奇异态可以被视为玻色-爱因斯坦凝聚在原子核物理中的推广。一般认为,α凝聚体不仅可以存在于12C中,也可以存在于诸如16O,20Ne,24Mg,28Si等质量更重的自共轭原子核中。重自共轭原子核中的α凝聚体的物理性质是核结构理论重要的研究课题,相关理论计算可以为实验研究提供有益参考。主要介绍了该研究方向的基本理论框架,包括Tohsaki-Horiuchi-Schuck-Röpke波函数方法、Yamada-Schuck模型,以及近期提出的半解析近似方法。还讨论了α粒子间四体相互作用对α凝聚体物理性质的影响,并对α凝聚体破裂和一维α凝聚体等可能的研究方向做了简要论述。α condensates are exotic states in nuclear many-body systems, and can be viewed as the generalization of the Bose-Einstein condensate in nuclear physics. It is widely believed that, α condensates exist not only in 12C, but also in heavier self-conjugate nuclei such as 16O, 20Ne, 24Mg, 28Si, etc. It is important to understand the physical properties of these α condensates in heavy self-conjugate nuclei from the theoretical perspective, and the theoretical results could be a useful reference for the experimental studies. This work reviews the basic frameworks to study α condensates, including the Tohsaki-Horiuchi-Schuck-Röpke wave function, the Yamada-Schuck model, and the recently proposed semi-analytic approximation. The impacts of the four-body interactions of α particles on the physical properties of α condensates are reported. The breakup of α condensates and the one-dimensional α condensates are discussed briefly as the possible future directions in this field.     

三体相互作用下准一维玻色-爱因斯坦凝聚体中的带隙孤子及其稳定性

具有三体相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein Condensate, BEC)束缚于雅可比椭圆周期势中,在平均场近似下可用3—5次Gross-Pitaevskii方程(GPE)描述.首先利用多重尺度法对该系统进行了理论分析,将GPE化为一定态非线性薛定谔方程(Nonlinear Schr?dinger Equation, NLSE),并给出了一类带隙孤子的解析表达式.然后采用牛顿共轭梯度法数值得到了该系统中存在的两类带隙孤子,发现孤子的振幅随着三体相互作用的增强而减小,这与多重尺度法分析所得结论一致.最后用时间劈裂傅里叶谱方法对GPE进行长时间动力学演化以考察孤子的稳定性,发现系统中既存在稳定的带隙孤子,也存在不稳定的带隙孤子,且外势的模数会对孤子的结构和稳定性产生明显影响.     

核结构研究的几个里程碑与中国核结构研究20年

原子核物理学已成为人类社会发展中不可或缺的重要组成部分. 人们对于核结构的认识, 有如下几个里程碑: 原子核的发现, 原子核的组成及其粗块性质, 原子核壳结构, 形变与集体运动(转动与振动), 对关联与超导性, 高自旋态, 奇异变形核态, 奇特原子核, 超重原子核等. 经过几代人的努力, 中国的原子核结构研究也经历了从无到有、从弱到强的发展历程. 特别是近二十年以来, 中国核结构领域在人才培养、学科地位、文章发表、学术会议等国际舞台都有一席之地, 做出了一些原创性的成果. 本文将扼要介绍20年来中国核结构研究的成果.     

SU(1,1)相干态与玻色-爱因斯坦凝聚相互作用系统中的量子纠缠

研究的系统为SU(1, 1)相干态和玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用体系,在双光子跃迁过程中,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了该系统中的SU(1, 1)相干态与凝聚体间的纠缠以及SU(1, 1)相干态的模间纠缠,分析了光场初始压缩因子、原子间相互作用对场-凝聚体间纠缠和模间纠缠的影响。     

SU(1,1)相干态与玻色-爱因斯坦凝聚相互作用系统中的量子纠缠

研究的系统为SU(1, 1)相干态和玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用体系,在双光子跃迁过程中,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了该系统中的SU(1, 1)相干态与凝聚体间的纠缠以及SU(1, 1)相干态的模间纠缠,分析了光场初始压缩因子、原子间相互作用对场-凝聚体间纠缠和模间纠缠的影响。     

用重正交化Lanczos法求解大型非正交归一基稀疏矩阵的特征值问题

在~(116)Sn原子核壳模型结构下,利用广义辛弱数截断多体空间得到的哈密顿矩阵是一个大型的实对称非正交归一基稀疏矩阵,因此求解大型矩阵的能量特征值和能量特征向量是原子核物理上的一个重要问题.为此,利用重正交化Lanczos法与Cholesky分解法和Elementary transformation法相结合的方法,实现了用内存较小的计算机求解大型实对称非正交归一基稀疏矩阵的特征值和特征向量.用这种方法计算小型矩阵得到的特征值和精确值符合得较好,且运用这个方法计算了~(116)Sn壳模型截断后的大型非正交归一基稀疏矩阵的能量特征值,得到的原子核低态能量与实验测量能量相吻合,计算结果表明Lanczos法在Matlab编程和大型壳模型计算中的精确性和可行性.此方法也有助于求解一些中质核或者重核的低态能量,同时也有利于用内存稍大的计算机求解更大的非正交归一基矩阵的特征值问题.     

尼尔斯·玻尔的原子核裂变理论及其发展近况

尼尔斯·玻尔对原子核物理的最直接、最重要的贡献,是他创立了核反应复合核模型与原子核的裂变理论. 原子核裂变是指一个重核自发地或者通过中子或其它带电粒子打进原子核产生的核反应,使这个核分裂成两个质量相差不多的碎片.这一现象是哈恩(Hahn)和斯塔兹曼(Stra-ssmann)于193     

凝聚态理论和材料计算研究进展

文章介绍了中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室的历史渊源和发展现状,重点介绍了该室研究人员自2001年以来在表面与半导体物理、强关联物理、自旋与轨道电子学、冷原子与玻色-爱因斯坦凝聚体、固体物理中的贝里相位效应、低维量子输运与量子信息等方向所做的研究工作.     

极端条件下的核结构

本文评述了原子核结构研究的新进展和面临的新挑战。指出当今原子核结构发展方向的基本特点是“极端条件下的核结构”，它的主要内容是高自旋态物理和远离稳定线直至滴线原子核两个方向。     

高压物理学及其应用

高压物理学是研究物质在高压作用下物理行为的一门学科．高压是一种极端条件,泛指一切高于常压的压力条件．高压物理的研究对象多数是凝聚态物质．所以,高压物理实际上主要是指在高压这种极端条件下的凝聚态物理学．其研究领域实际上包含凝聚态物理学的全部分支．高压物理被划为一门学科,还因为高压力的产生和高压下各种物理行为的检测,都需要发展特殊精巧的专门的实验技术和方法． 高压下物质的物理行为的研究内容主要包含凝聚体的状态方程．高压下凝聚体的各种相变,以及高压下凝聚体物理性质的变化规律等．由大量原子或分子组成的凝…     

稀薄原子气体玻色-爱因斯坦凝聚近期研究进展简介

论述了自1999年涡旋态在稀薄碱金属原子气体的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中成功实现以来有关的BEC理论和实验研究的进展及作近期的部分探索，并介绍了相关的基本概念和理论。     

μ~-介子在He~3原子核上的俘获

本文计算了μ介子在He~3核上俘获的几率、末态H~3核的角分布和极化。所采用的理论是带有重正化效应(包含弱磁矩及赝标项)的V-A普适弱作用理论。在计算中考虑了μ和He~3核在始态有极化及处于不同超精细态上的情况。在计算中假定了He~3核的基态是纯S态,这时忽略了由张量力以及其他自旋轨道耦合力引起的其他态。介子交换电流的效应也没有考虑。在以上这两个假定下,我们证明了俘获几率中只包含一个未知的原子核矩阵元,这个矩阵元恰好是原子核密度函数的富氏分量。利用μ介子(或电子)与He~3(或H~3)原子核的散射可以确定这个未知矩阵元。     

类氢原子核质量对电子状态的影响

在孤立的两体复合系统中,讨论其中一体的变化如何影响另一体的状态,有助于了解单粒子混合态与纯态的关系.本文讨论5个孤立的一维类氢原子模型系统,原子核的质量互不相同.这5个两体(电子与原子核)复合系统的相对运动状态都处于纠缠态,其中电子状态都用约化密度矩阵表示的混合态描述.在原子核质量趋近无穷大的一维氢原子模型中,电子处于纯态.为比较这里的纯态和混合态,在位置表象中计算了这些混合态的纯度、它们分别与纯态的保真度、以及所有这些态的相干性.研究表明,原子核的质量越大,纯度和保真度越接近1,混合态的相干性与纯态的也越接近.这样的纯态及其相干性可以是这种混合态及其相干性的近似,并与原子核及库仑相互作用有关.     

基于扭曲A-π-D-π-A构型的蓝色荧光材料的π-共轭桥与光物理特性间的关系（英文）

蓝色荧光材料在作为有机发光器件(OLED)的蓝光发光层材料方面具有很大的商业应用潜力。本文将4-(9H-咔唑-9-基)苯胺(CzPA)作为电子给体单元、三氟甲基苯基(FMP)作为电子受体单元,通过在CzPA和FMP之间分别引入苯,9,9'-二辛基-9H-芴和双(9,9′-二辛基-9H-芴)作为π-共轭桥,设计并合成了一系列基于扭曲A-π-D-π-A构型的蓝色荧光材料(CzPA-B-FMP,CzPA-F-FMP,CzPA-DF-FMP),并研究π-共轭桥与材料光物理性质之间的关系。通过对材料的相关光物理性质以及电荷转移特性的详细比较,可以分析得出:CzPA和FMP之间的π-共轭桥长度的增加可以增强激发态的局部激发特性,进而提高这些材料的荧光量子效率和器件的外量子效率。但是,过长的π-共轭桥将导致更大的分子间共轭效应,不利于材料光物理性质的优化。     

奇A核Pd同位素中h_(11/2)入侵轨道的形状驱动效应研究

过渡区原子核的形变与准粒子占据的轨道密切相关。采用推转壳模型首次系统性地研究了奇A核~(99)Pd,~(101)Pd和~(103)Pd原子核中h_(11/2)轨道对核芯的形状驱动效应,基于Total-Routhian-Surface(TRS)方法的计算结果表明,当过渡区原子核~(99)Pd,~(101)Pd和~(103)Pd中的准粒子开始占据h_(11/2)入侵轨道时将会使原子核产生稳定的四极形变。另外,对A≈210质量区近滴线核的高自旋态研究现状及今后进一步的工作也进行了概述。     

远离稳定线的原子核的研究

纵观近年来召开的一系列有关原子核物理的国际会议,可以发觉,由于固体探测器、电子计算机技术的进展和广泛应用,由于高能物理和原子核物理的相互靠拢,特别是利用了高能加速器,利用了介子探针的结果。还由于高质量重离子束的产生,使原子核物理的实验广度和精度有了大大的扩展和提高[1-4],原子核物理的发展正进入一个新的阶段,正处于可能发生重大突破的前夕.本文就这些发展中的一个重要方面,即对于远离稳定线的原子核的研究,给以适当介绍[5] 一、什么是远离稳定线的 原子核? 在自然界中,人们发现了原子序数Z-1—94的各种原子核(大多是稳定的)…     

Bi同位素链上原子核α衰变性质的理论研究

采用结团模型(clustermodel)计算了从10752Te到292116共443个核素α衰变的半衰期,所得结果与实验值符合得很好,显示了结团模型可以成功地应用于研究原子核α衰变的性质。同时研究了Bi同位素链上奇A核α衰变的半衰期,计算结果与已有的实验值的偏差一般在3倍以内,进而对实验上未知α衰变半衰期的原子核的性质进行了预言。这有助于将来在实验室探测与鉴别这些原子核以及研究它们的α衰变性质。理论与实验的比较将加深人们对原子核结构的认识。     

虚光场对双模SU(1,1)相干态光场与原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中量子纠缠的影响

在双模SU(1,1)相干态光场和原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中, 应用全量子理论, 在非旋波近似下, 分别利用量子约化熵和量子相对熵, 研究了双模SU(1,1)相干态光场与原子玻色-爱因斯坦凝聚体间的量子纠缠和双模光场的模间纠缠, 讨论了虚光场、原子-场的耦合常数和光场参数对场-凝聚体原子纠缠和光场模间纠缠的影响.     

超重原子核与超重元素

研究超重原子核和超重元素,探索原子核的电荷和质量极限,是重要的科学前沿领域。超重原子核的存在源于量子效应。上个世纪60年代,理论预言存在一个以质子数114和中子数184为中心的超重稳定岛,这极大地促进了重离子加速器及相关探测设备的建造和重离子物理的发展。到目前为止,实验室合成了118号及之前的超重元素。其中116号、114号和113号以下的新元素已被命名。利用重离子熔合反应合成更重的超重元素还面临着很多挑战,需要理论与实验密切结合,探索超重原子核性质与合成机制,以登上超重稳定岛。文章概要介绍了超重原子核和超重元素的研究背景、实验进展以及面临的挑战,并展望了未来的发展。     

半无限深势阱中自旋相关玻色-爱因斯坦凝聚体的量子反射与干涉

玻色-爱因斯坦凝聚体与势垒或势阱的量子反射及干涉是考察宏观物质波奇特物性的最有效途径之一.利用传播子方法和基于冷原子实验广泛采用的飞行时间吸收成像方案,研究自旋相关玻色-爱因斯坦凝聚体在半无限深势阱中的反射和干涉演化动力学,得到了自旋相关的凝聚体波函数的严格解析解.结果表明,当自旋相关光晶格关闭后,非局域于不同格点中相同自旋态的物质波在自由膨胀过程中发生量子干涉,形成了对比度明显的干涉条纹.与此同时,扩张的自旋相关物质波包与半无限深势阱壁相遇发生量子反射,反射波与入射波产生二重干涉,在密度分布两边对称的局部位置出现剧烈的振荡,干涉条纹表现出显著的调制效应.分析讨论了自旋态、相干输运距离和相对相位等因素对干涉条纹的影响.该研究有助于促进对自旋相关凝聚体宏观量子特性的认识,为深入检验自旋相关光晶格中凝聚体干涉的理论模型和物理机理提供依据和新方案.