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关于新型阿秒钟实现对量子隧穿时间问题的研究
量子隧穿是微观世界的基本现象,它是指粒子可以像波一样地穿过有阻碍的区域(即势垒),是微观粒子的波粒二象性的一个具体表现。如今,量子隧穿的概念已经渗透到物理学的方方面面,比如广泛使用的扫描隧道电子显微镜、半导体异质结等。然而,关于量子隧穿却有一个基本问题充满着争议,那就是隧穿的过程是否需要时间?如果需要时间那又该如何测量呢?自量子力学诞生以来,这个问题一直伴随着量子力学的发展而争论至今。 随着超短激光脉冲的问世,人们一直努力、希望在强场隧道电离的范畴来解决这个的重要争议问题。随即,学术界提出了可以通过阿秒钟方案测量隧道电离的发生时间(即时间延迟),阿秒钟巧妙地将隧穿时间延迟转化为光电子发射角的偏移,然而对于实验结果,大家一直未取得一致的看法。学术界通过十多年的研究,基本上形成了两种对立的观点,即瞬时隧穿(隧穿几乎不需要时间)与延时隧穿(隧穿需要百阿秒量级的时间),各自都有相应的理论与实验支持。似乎这两种观点充满矛盾、不可调和!量子隧穿的示意图量子隧穿可以看作是微观粒子的“穿墙术”增强型阿秒钟的原理。(a)线偏振的二次谐波打破了圆偏振的基频光的对称性,标记了最大值激光电场的方向与时刻。(b)不加二次谐波时测量的光电子动量谱。(c)加入标记光场后测量的光电子动量谱。 传统的阿秒钟是采用单个椭圆偏振或近圆偏振的激光脉冲,因此传统阿秒钟的校准依赖于少周期激光的载波包络相位和椭偏率的确定,它们的噪声抖动会给阿秒钟的测量带来很大的误差。日前,北京大学物理学院、人工微结构和介观物理国家重点实验室“极端光学创新研究团队”刘运全教授和龚旗煌院士领导的研究小组,提出并实现了一种全新改进型阿秒钟,在一束圆偏振飞秒激光场中加入了另一束线偏振的倍频光来校准阿秒钟,使得光电子发射角的偏移量的定标更加精准。这种增强型阿秒钟使得隧穿时间的测量更加准确可靠。理论上还证明了上述两种看似对立的隧穿图像可以被统一在同一个理论框架下进行描述。在强场近似理论框架下,他们分别建立了瞬时隧穿图像以及基于Wigner表象的延时隧穿图像,对于增强型阿秒钟的实验结果,这两种隧穿图像的理论结果都与实验结果相符合。因此,这是第一次使用同一个理论框架和同一个实验完美地统一了这个长期的学术争议,为隧穿时间研究提供一种思路。
北京大学 2021-04-11
或存在会“二重唱”的新型引力波天体
从天体物理动力学理论出发,阐释一类新的引力波天体的形成和演化过程。和此前已知的其他引力波源不同,这类新的天体同时辐射毫赫兹和百赫兹两种频率的引力波,因此可能被空间和地面引力波探测器同时观测到。 爱因斯坦的广义相对论预言引力能够在时空中激起涟漪,并且这种“引力波”以光的速度传播。自2015年9月14日美国的激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory,简称LIGO)首次探测到两个黑洞合并所激发的引力波后,引力波天文学立刻升级成为一门新兴的实测科学。目前LIGO和欧洲的另一台地面探测器Virgo协同观测,已经探测到了五起双黑洞并合事件和一起双中子星绕进事件。 传统的天体物理动力学理论预言:一个数百万倍太阳质量的超大质量黑洞和一个数十倍太阳质量的恒星级黑洞会形成“极端质量比旋进系统”,即extreme-mass-ratio inspiral,简称“EMRI”。这种系统会辐射0.001赫兹左右的低频引力波。这种引力波是未来的空间引力波探测器,比如欧美的激光干涉空间天线(Laser Interferometer Space Antenna,简称“LISA”)和中国提出的“太极”、“天琴”等计划,最重要的探测目标之一。图一:双星极端质量比旋进系统想象图。图二:b-EMRI系统的形成(i)、圆化(ii)、和终结(iii)示意图。 陈弦和韩文标的研究发现,EMRI系统中的“小家伙”其实可能是由两个恒星级黑洞组成的双星(binary)。他们把这种恒星级双黑洞和超大质量黑洞组成的三体系统称作“双星极端质量比旋进系统”,即binary extreme-mass-ratio inspiral,简称“b-EMRI”(如图一所示)。 在文章中,陈弦和韩文标系统阐述了恒星级双黑洞如何被超大质量黑洞潮汐捕获(图二中i过程),又是如何旋进(inspiral)到超大质量黑洞几十倍视界半径处,从而可能被空间低频引力波探测器观测到(见图二中ii过程)。 这项工作的独到之处在于作者引入了先进的相对论三体数值模拟技术,用于追踪恒星级双黑洞在超大质量黑洞附近的动力学演化。因此他们发现两个恒星级黑洞有较高的概率并合,从而辐射地面天文台也能够探测到的高频引力波(见图二中iii过程)。 因为b-EMRI同时辐射低、高频两种引力波,就像高、低两声部同时进行演唱,所以作者形象的称之为“二重唱”引力波天体。未来联合地、空探测器寻找到这类天体,将有助于人们进一步理解引力波的产生、传播、以及强引力场所造成的多种非线性动力学过程。
北京大学 2021-04-11
新型叠合板式混凝土剪力墙结构抗震性能的研究
通过基于性能的抗震设计方法中叠合板式混凝土剪力墙结构非线性分析研究,确定了叠合构件连接和边缘约束的构造措施,提出了叠合板式混凝土剪力墙结构基于性能的抗震设计方法。
安徽建筑大学 2021-01-12
新型低能耗无离合器与制动器的冲床
目前,国内外的冲床都带有离合器与制动器,这就造成冲床在工作时离合器与制动器每接合制动一次,使从动系统产生冲击与振动,造成机身产生由于制动力矩引起的晃动,对周围环境也产生振动污染,并且还要产生相当于冲床从动系统正常工作时所具有动能两倍的能量损耗。据不完全统计,我国现有50万台左右的冲床,并且还以年近一万台产量的新冲床不断推向市场,所以冲床离合器与制动器件动作
西安交通大学 2021-01-12
后 E 级时代的新型高能效处理器体系结构
研发阶段/n拟突破传统的控制流模式,开展新型高能效处理器体系结构的研究,主要研究 内容包括:(1)新型的并行计算模型,拟研究支持控数协同的新型并行计算模型, 为高能效处理器体系结构提供理论指导;(2)新型的高能效处理器体系结构,拟 研究新型计算模型指导下的控数协同处理器体系结构,兼顾通用性和高能效;(3) 基于新器件的高能效体系结构,拟研究基于超导器件的高能效体系结构设计,以进 一步提升处理器能效比;(4)高能效体系结构和应用的协同优化,拟研究后E级计 算典型应用和控数协同体系结构的协同优化,验证新
中国科学院大学 2021-01-12
微载体悬浮发酵平台新型犬用狂犬灭活疫苗的研制
一、成果简介 目前,我国兽用细胞疫苗制备工艺主要使用转瓶进行,培养的细胞密度、抗原低,生产工艺落后,与国际上兽用疫苗生产水平存在较大差距。针对上述疫苗制备过程中存在的技术瓶颈结合我国狂犬病的流行情况,该项目使用与中国狂犬病毒街毒同源性最高的中国本土狂犬病疫苗毒株CTN-1株,采用微载体悬浮培养技术开发出了具有我国自主知识产权的狂犬病灭活疫苗。该项目已完成狂犬病毒微载体发酵培养技术平台的建立,并以之为基础研制出铝佐剂犬狂犬灭活疫苗(商品名:瑞倍尔安),
中国农业大学 2021-04-14
替代氛橡胶的耐新型齿轮油/高耐磨ACM 油封胶料
项目简介: 针对现有氛橡胶油封不能满足现代高端装备(如汽车、工程机械等)所用新型润滑油的问题,需要研发一种能耐该新型润滑介质且具有高耐磨性的油封胶料。本项目采用ACM 橡胶作为油封的基础胶料 , 它能承受新型齿轮润滑油的侵 蚀, 但&n
西华大学 2021-04-14
基于人工智能的新型疫苗及治疗性大分子开发
1. 痛点问题 本项成果涉及新型疫苗的设计与应用,具体涉及生物大分子药物及疫苗的研发过程中的抗原精准设计。 2. 解决方案 基于AI的大分子药物及疫苗抗原设计。
清华大学 2024-09-24
催化苯乙烯环氧化制备苯乙烷的新型催化剂
环氧苯乙烷作为一种重要的化工中间体被广泛应用于化工与医药生产等众多领域,传统的制备方法——卤醇法在生产过程中环境污染严重、对原料的利用率不高,导致生产成本居高不下。随着整个社会环保意识的不断增强,绿色化学日益受到重视。在催化苯乙烯环氧化反应的研究过程中,开发高效、低污染、低能耗、环境友好的催化剂一直是研究的主要方向。虽然在许多研究人员的不懈努力下,催化剂的研究取得了可喜的进展,但是现有的催化剂还存在着一些缺陷,新型高效催化剂的研发仍然是当前研究的热点之一。 我们发现将普鲁士蓝类配合物用于催化苯乙烯环氧化制备环氧苯乙烷,具有合成方法简单、催化活性高(苯乙烯转化率97%,环氧苯乙烷选择性64%)、稳定性强以及分离容易等特点,有非常好的实际工业应用的价值,已经获得国家发明专利授权。
兰州大学 2021-01-12
新型生物食品防腐剂 ε-聚赖氨酸的发酵生产技术
ε-聚赖氨酸是由 25-35 个 L-赖氨酸通过其 α-羧基与 ε-氨基缩合形成的一种同型氨基酸聚合物,分子量在 2500-4500 Da。目前,ε-聚赖氨酸主要作为一种食品防腐剂被广泛应用于日本、韩国、美国和欧盟。2014 年 4 月,我国卫计委也正式批准其在我国食品加工业中的使用。本项目通过 10 多年的技术攻关,聚焦于产生菌筛选、高产菌选育、发酵过程优化与调控、产物的分离提取与精制等研究内容,获得了具有完全自主知识产权的系列高产菌,实现了实验室(5 L)-中试(1 m3)-试生产(10 m3)不同规模的 ε-聚赖氨酸发酵生产,并建立了与发酵规模相匹配的 ε-聚赖氨酸高效提取和精制工艺。
江南大学 2021-04-11
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