黑洞阴影在SSD中的位置和形状

假设旋转的黑洞在标准吸积盘内,在吸积盘的内边界等于最后稳定轨道的情况下,画出黑洞阴影在吸积盘的图像.通过定性和定量分析黑洞的形状和位置,发现对于相同质量的黑洞,黑洞阴影的大小及形状与黑洞的自旋参量有关.旋转黑洞阴影的形状和位置与它的旋转轴是不对称的,通过研究旋转轴与黑洞阴影的位置关系来确定黑洞的质量中心的位置及黑洞的旋转参量.     

认识黑洞的首个直接“视觉”证据

2019年4月10日,由黑洞事件视界望远镜（Event Horizon Telescope,EHT）合作组织协调召开新闻发布会,全球多地同时发布了黑洞的首个直接“视觉”证据。作为人类捕获的首张黑洞照片,它展示了5500万光年外的椭圆星系M87中心超大质量黑洞的图像,看到了黑洞“阴影”和周围环绕的新月状光环。EHT的此次观测结果从强引力场的角度验证了爱因斯坦广义相对论,有助于研究黑洞的吸积以及喷流的产生。文章着重介绍为什么给黑洞“拍照”,选择哪些黑洞模特“拍照”,如何给黑洞“拍照”,获得的数据经过怎样的后期处理和分析才能生成大家看到的“照片”;此外还将介绍在此次合作项目里的中国贡献,最后对黑洞高分辨率成像领域进行展望。     

Kiselev黑洞的热力学性质和物质吸积特性

本文考虑带有黑洞视界和宇宙视界的Kiselev时空.研究以黑洞视界和宇宙视界为边界的系统的热力学性质.统一地给出了两个系统的热力学第一定律;在黑洞视界半径远小于宇宙视界半径的情况下,近似地计算了通过宇宙视界和黑洞视界的热能.然后,探讨Kiselev时空的物质吸积特性.在吸积能量密度正比于背景能量密度的条件下给出黑洞的吸积率,讨论了黑洞吸积率与暗能量态方程参数的关系.     

超亮X射线源与中等质量黑洞

超亮X射线源是在邻近星系中发现的一类特殊的辐射X射线的天体.它们类似银河系中的黑洞双星,但却具有更高的亮度,因此可能包含更高质量的黑洞,即所谓的中等质量黑洞.中等质量黑洞并不像恒星级质量黑洞一样,可以是大质量恒星演化末期核塌缩的产物,因此在天体物理中具有重要意义.文章描述了超亮X射线源的一些基本性质,综述了近年来对这些源多波段观测的重要结果,以及这些结果对这些天体本质的暗示.     

UV-B诱导的大豆愈伤组织超弱光子辐射的动力学分析

为了研究细胞超弱光子辐射的动力学特征及其所揭示的生物学意义,用20μW/cm2UV-B辐射大豆愈伤组织2h,测定停止辐射后4d内大豆愈伤组织在LED光诱导下的延迟发光.通过建立延迟发光动力学方程和数学拟合得到了大豆愈伤组织超弱光子辐射中的延迟发光积分强度、初始光子数、衰减参数和自发发光,讨论了这些发光动力学参数的生物学意义.研究结果表明,在停止UV-B辐射后的4d内,大豆愈伤组织的光诱导延迟发光服从双曲线弛豫.动力学分析发现,延迟发光积分强度和初始光子数随处理后时间的进行呈现波动变化,停止UV-B辐射后,自发发光和丙二醛(MDA)含量均呈现升高的趋势,在辐射后2d附近达到峰值,此后同步下降.用延迟发光积分强度和自发发光的比值定义细胞的状态参量Q和序参量R,发现UV-B辐射后大豆愈伤组织细胞Q值或R值的变化反映了UV-B辐射对大豆愈伤组织细胞的损伤以及细胞的恢复过程.     

泵浦光强度对纠缠光子品质的影响

纠缠源亮度和品质直接决定其作为量子信息处理资源的应用价值,研究参量转换过程中纠缠对的产生效率和品质随泵浦激光强度的变化关系对制备高品质纠缠源具有基础意义.利用参量下转换、极化后选择和符合计数技术,制备了Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)偏振纠缠态.研究了泵浦激光强度对纠缠光子产生效率、对比度和保真度的影响.结果表明,随泵浦激光强度增大,纠缠对产生效率保持不变,也即纠缠源亮度随激光强度增大而线性增大;纠缠光子的对比度、保真度随激光功率增大而下降.     

UV-B诱导的大豆愈伤组织超弱光子辐射的动力学分析

为了研究细胞超弱光子辐射的动力学特征及其所揭示的生物学意义,用20 μW/cm2UV-B辐射大豆愈伤组织2 h,测定停止辐射后4 d内大豆愈伤组织在LED光诱导下的延迟发光.通过建立延迟发光动力学方程和数学拟合得到了大豆愈伤组织超弱光子辐射中的延迟发光积分强度、初始光子数、衰减参数和自发发光,讨论了这些发光动力学参数的生物学意义.研究结果表明,在停止UV-B辐射后的4 d内,大豆愈伤组织的光诱导延迟发光服从双曲线弛豫.动力学分析发现,延迟发光积分强度和初始光子数随处理后时间的进行呈现波动变化,停止UV-B辐射后,自发发光和丙二醛（MDA）含量均呈现升高的趋势,在辐射后2 d附近达到峰值,此后同步下降.用延迟发光积分强度和自发发光的比值定义细胞的状态参量Q和序参量R,发现UV-B辐射后大豆愈伤组织细胞Q值或R值的变化反映了UV-B辐射对大豆愈伤组织细胞的损伤以及细胞的恢复过程.     

基于光子技术的UV-B辐射对植物细胞伤害评价方法

用50 μW/cm2 UV-B连续辐射大豆愈伤组织16 h,发现大豆愈伤组织的自发发光强度逐渐增长,延迟发光呈现衰减的趋势.通过对延迟发光动力学过程的分析,得到了UV-B辐射下大豆愈伤组织延迟发光的特征参数积分强度I(T)、初始光子数I0、相干时间τ和衰减参数β的变化规律.结果表明,大豆愈伤组织延迟发光初始光子数I0、...     

基于普通物理分析LIGO引力波数据

LIGO小组首次直接探测到双黑洞并合过程中产生的引力波辐射,打开了观测宇宙的一个全新窗口.本文利用牛顿力学,量纲分析,以及将引力波与电磁波类比等方法分析了LIGO小组观测到的引力波数据.这些简单的分析能够解释LIGO数据的主要物理结论,估算结果在数量级上与LIGO数据基本一致.本文对黑洞质量,引力波源到地球的距离,双黑洞并合前的初始距离,以及辐射的总能量等参数的估算与LIGO和VIRGO小组给出的结论基本一致.(2017美国物理教师协会)     

单模光腔中N个二能级原子系统的有限温度特性和相变

本文研究单模光场中N个二能级原子Dicke模型的有限温度特性和相变. 把原子赝自旋转换为双模费米算符, 用虚时路径积分方法推导出系统的配分函数, 对作用量变分求极值得到系统的热力学平衡方程, 及原子布居数期待值和平均光子数随原子-光场耦合强度变化的解析表达式. 重点研究了在量子涨落起主导作用的低温区, 由耦合强度变化产生的从正常相到超辐射相的相变, 指出该相变遵从Landau连续相变理论, 平均光子数可作为序参数, 零值表示正常相, 大于零则为超辐射相. 在零温极限下本文的结果和量子相变理论完全符合. 另外, 本文也讨论了系统的热力学性质, 比较有限温度相变和量子相变的异同. 发现, 在强耦合区低温稳定态的光子数和平均能量都和绝对零度的值趋于一致, 而超辐射相的熵则随耦合强度的增强迅速衰减为零.     

Einstein-Bumblebee引力理论中的Kerr-Sen-like黑洞玻色子隧穿辐射

Lorentz-breaking理论不仅对弯曲时空背景有影响,而且对于在弯曲时空中的玻色子和费米子的动力学方程都有一定的修正.因此,我们需要在不同的黑洞时空中对玻色子和费米子的量子隧穿辐射进行适当的修正.从而得到经过Lorentz-breaking理论修正后的黑洞Hawking温度等物理量的新表达式及其物理意义.本文根据Einstein-Bumblebee引力理论中得到的Kerr-Sen-like (KSL)黑洞时空度规,在标量场作用量中引入aether-like场矢量修正项和弯曲时空中的d’Alembert算符并应用弯曲时空中的变分原理,研究了此时空度规中的Lorentz-breaking修正项及KSL时空中自旋为零的含有Lorentz-breaking修正项的玻色子动力学方程的新形式.通过正确选择与KSL时空度规相对应的aether-like场矢量,求解修正的玻色子动力学方程,得到了修正的量子隧穿率,并在此基础上研究了含有Lorentz-breaking修正项的此黑洞的Hawking温度和Bekenstein-Hawking熵.此外,还研究了Lorentz-breaking效应对玻...     

超透镜聚焦光环的产生及其在冷分子光学囚禁中的应用

超表面可以对入射光场的相位、偏振、幅度等自由度进行精确调控,为发展下一代基于量子态片上实验平台提供了一种新途径,具有重要的应用前景.本文提出了一种新型的超表面结构,即具有不同占空比的硅结构光栅单元构成的超透镜,在焦平面上可形成聚焦光环.研究了在焦平面上环形光场的强度分布和不同数值孔径超透镜的聚焦特性.采用这种超透镜聚焦光环来构建一个氟化镁(MgF)分子的光学存储环,计算了MgF分子在聚焦光场中所受的光学势和偶极力,对MgF分子束在存储环运动过程进行了Monte-Carlo模拟.研究结果表明,设计的超表面结构具有很好的聚焦特性,聚焦光环的光场强度比入射光增强了55.1倍;同时可以实现对MgF分子的装载并囚禁在表面存储环内.     

正则黑洞熵与相变

应用隧道效应对黑洞Hawking辐射研究得到的辐射谱,对非旋转黑洞的正则熵进行讨论.所得熵遵守Bekenstein-Hawking 面积定律,并带有修正项,主要修正项与面积的对数成正比,另有与黑洞热容量有关的修正项.利用所给出的正则熵,对黑洞的相变进行讨论,得到当黑洞的热容量出现发散时,正则熵在该处并不出现复数,由此认为此相变为二级相变. 关键词： 正则系综 量子修正 黑洞相变     

银河系中心超大质量黑洞

通过对位于银河系中心的非热、致密射电源人马座A*（Sagittarius A*）的高分辨率甚长基线干涉(VLBI)观测,文章作者及其合作者成功地得到人马座A*的固有辐射区域的直径仅为1个天文单位,支持其是超大质量黑洞的物理解释.文章在较详细地介绍此研究的同时,也简要提及了从黑洞概念的最早提出至今的200多年里人们在黑洞物理认知上的一些重大进展.可以预期,未来亚毫米波VLBI观测将有望揭示银河系中心超大质量黑洞的阴影结构.     

泵浦光强度对纠缠光子品质的影响

纠缠源亮度和品质直接决定其作为量子信息处理资源的应用价值,研究参量转换过程中纠缠对的产生效率和品质随泵浦激光强度的变化关系对制备高品质纠缠源具有基础意义．利用参量下转换、极化后选择和符合计数技术,制备了Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)偏振纠缠态．研究了泵浦激光强度对纠缠光子产生效率、对比度和保真度的影响．结果表明,随泵浦激光强度增大,纠缠对产生效率保持不变,也即纠缠源亮度随激光强度增大而线性增大;纠缠光子的对比度、保真度随激光功率增大而下降．     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制|根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

液滴透镜在电场中的变形研究

利用电场作用操控液滴面形获得非球面液滴透镜,并实时检测其光学性能,利用紫外光固化技术使液滴透镜固化得到固体非球面透镜.实验测量了液滴透镜的面形并经过图像处理提取面形轮廓,经多项式拟合得出液滴透镜的面形表达式.比较了不同强度电场作用下的液滴透镜面形,计算了主曲率随电场的变化规律,讨论了液滴透镜在电场中的变形机制;根据透镜面形表达式,采用光线追迹法得出了液滴透镜的焦距随电场的变化规律,结合ZEMAX软件计算了3 550 V时液滴透镜的最大波像差为0.32个波长,Strehl Ratio为0.74,及光学传递函数等参数,计算了所制作的非球面透镜的像差,为低像差非球面透镜的研制提供了依据.     

Kerr解的新形式及其隧穿辐射

Parikh最近将黑洞辐射视为半经典的隧穿过程,在考虑了自引力相互作用后,得出静态球对称Schwarzschild和Reissner-Nordstrm黑洞的辐射谱不是纯热谱.采用Doran给出的Kerr黑洞解的新形式,将Parikh的工作推广到Kerr黑洞,研究转动黑洞的隧穿辐射,得到了修正的辐射谱,它与黑洞的Bekenstein-Hawking熵变有关,不是纯热谱,但满足量子力学中的幺正性原理. 关键词： Kerr黑洞 隧穿辐射 自引力修正 Bekenstein-Hawking熵     

蝎虎天体OJ287中等时标光变的周期特性研究

收集了蝎虎天体OJ287光学B, V, R, I波段37年的观测数据, 获得了从1972年至2009年的光变曲线. 运用Lomb-Scargle傅里叶变换方法分析中等时标光变的周期性特性, 发现存在52.0±1.1 d与255±23 d的主要周期成分,并模拟了存在倍周期分岔的准周期信号, 与不同时段观测数据的相图和关联维数进行对比. 结果表明, OJ287具有多周期尺度特征, 不同时段准周期光变中谐波成分不同, 谐波成分的变化与次黑洞对主黑洞吸积流的扰动有关, 光变中的谐波成分可能是主黑洞吸积流受强扰动时分岔形成的.     

双通道自校准光谱辐射源光电探测效率的定标

基于相关光子的新定标技术,设计了一种自校准光谱辐射源原理样机,该原理样机兼有自校准和目标观测功能,其中观测通道光电探测效率的精确测量是目标观测精度的有效保证。搭建了两通道自校准光谱辐射源原理样机,通过相关光子定标原理实验测量了观测通道的光电探测效率,其测量不确定度优于0.35%。自校准光谱辐射源能够对观测通道的光电探测效率进行实时自校准,观测通道中的任一光学元件透射率的变化不会影响目标的辐亮度测量精度。在待定标通道探测器之前插入一片衰减片来模拟观测通道光电探测效率的改变,以及自校准光谱辐射源对观测通道衰变的敏感度。通过测量插入衰减片前后的光子计数或者符合计数,计算得到衰减片的实际透射率为20.12%,与插入衰减片前后观测通道光电探测效率20.11%的变化率一致,两者相对偏差优于0.049%。实验结果表明,自校准机制下光谱辐射源能够精确监测观测通道光电探测效率的衰变情况。验证了自校准光谱辐射源设计的合理性与可行性,为后续的多通道自校准光谱辐射源原理样机的研制及辐射定标提供技术基础。