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溯洄从之,道阻且长——我与物理的二三事

物理 2024年第3期53卷 163-166页

作者：林织星美国普林斯顿大学物理系普林斯顿08544

接到编辑部的写作邀请时,我感到十分荣幸,同时也有些许紧张:对于要写什么、如何来写,我没有清晰的思路。下笔前思考了很久,我想,或许记录与分享自己的经历,本身就是一件有意义的事情。走在物理这条漫长的路上,不无困难、挫折和迷茫;而... 详细信息

接到编辑部的写作邀请时,我感到十分荣幸,同时也有些许紧张:对于要写什么、如何来写,我没有清晰的思路。下笔前思考了很久,我想,或许记录与分享自己的经历,本身就是一件有意义的事情。走在物理这条漫长的路上,不无困难、挫折和迷茫;而这样的声音能让我们知道,自己并不孤独,有许多人在与自己同行。

关键词：物理迷茫分享

基于“概念框架”模型的跨学科知识整合范式研究

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课程．教材．教法 2024年第8期44卷 149-153页

作者：叶德伟包雷浙江大学教育学院杭州310028 美国俄亥俄州立大学物理系哥伦布43210

一、基于“概念框架”模型的跨学科知识整合范式建构(一)“为什么跨”:形成跨学科知识结构是学生跨学科学习的最终目标学校教育的最终目标是发展学生核心素养,知识是学生核心素养形成的重要基础。然而,碎片化知识的学习无助于学生将所... 详细信息

一、基于“概念框架”模型的跨学科知识整合范式建构(一)“为什么跨”:形成跨学科知识结构是学生跨学科学习的最终目标学校教育的最终目标是发展学生核心素养,知识是学生核心素养形成的重要基础。然而,碎片化知识的学习无助于学生将所学迁移到新情境中以解决真实问题,限制了学生核心素养的发展。因此,《普通高中课程方案(2017年版2020年修订)》提出精选学科内容和使课程内容结构化的要求。

关键词：学生核心素养跨学科知识普通高中课程新情境跨学科学习课程内容结构范式建构概念框架

光电极表面态的静态结构与时间分辨动力学和频光谱研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 376-397,I0105页

作者：张彤 Jesse B.Brown Haley Fisher Mallory Liebes 皇甫至超钱余亲饶毅美国犹他州立大学化学与生物化学系犹他州洛根84322

在光催化或光电催化反应过程中,光电极的表面态扮演着重要的角色,影响着电荷的产生、分离和利用过程,从而很大程度上决定了光电极的催化性能,通常用于研究光电极表面态以改进其性能的方法是间接的、非表面特异性的以及需要超高真空条件... 详细信息

在光催化或光电催化反应过程中,光电极的表面态扮演着重要的角色,影响着电荷的产生、分离和利用过程,从而很大程度上决定了光电极的催化性能,通常用于研究光电极表面态以改进其性能的方法是间接的、非表面特异性的以及需要超高真空条件下进行的方法,无法获得真实条件下的表面态信息。电子和频光谱和电子二次谐波等非线性光学方法具有表面特异性,可以在各种条件下实现表界面系统的原位研究.本研究介绍了表面态的重要性及其与催化性能的密切关系,概述研究半导体表面态、电场和载流子动力学的方法,并重点介绍了界面特异性光谱方法在该领域的最新贡献.包括通过相位信息提取带电表面态的宽带外插法电子二次谐波技术,提供表面态动力学信息的时间分辨电子和频光谱技术和探索表面态耦合的二维电子和频光谱技术,这些非线性光学方法的进一步发展将实现对光电极表面态和界面电子特性的多角度原位表征,提供对表面态及表面电荷转移过程更深层次的理解,以启发未来光催化和光电催化材料的研究和改进.

关键词：表面态电子和频光谱光催化光电催化

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铁磁绝缘体中磁振子的非平衡稳态输运性质

物理学报 2024年第14期73卷 214-221页

作者：杨栋超易立志丁林杰刘敏朱丽娅许云丽何雄沈顺清潘礼庆 John Q.Xiao 三峡大学理学院湖北省弱磁探测工程技术研究中心宜昌443002 三峡学院物理系重庆404100 香港大学物理系中国香港999077 Department of Physics and Astronomy University of DelawareNewark 19716USA

玻色子体系中的非平衡输运过程研究是极具挑战性的工作.磁振子是玻色子,具有与电子等费米子截然不同的自旋输运行为.本文以钇铁石榴石(YIG)铁磁绝缘体为研究对象,聚焦影响稳态下YIG中磁振子非平衡输运过程的关键因素.通过将具有非零化... 详细信息

玻色子体系中的非平衡输运过程研究是极具挑战性的工作.磁振子是玻色子,具有与电子等费米子截然不同的自旋输运行为.本文以钇铁石榴石(YIG)铁磁绝缘体为研究对象,聚焦影响稳态下YIG中磁振子非平衡输运过程的关键因素.通过将具有非零化学势μm的玻色-爱因斯坦统计函数引入到玻尔兹曼输运方程中,获得了以为幂次的输运方程严格解析表达式(当α(=-μm/(k_(B)T))系δn_(m)∝-α^(1/2)α-(-μm)^(1/2)α;较大时,则还须考虑其高阶项.正因这种非线性关系,导致磁振子扩散方程显著不同于电子自旋扩散特性,其由线性微分方程演变为更复杂的非线性微分方程.本文重点研究了在两种极端温度梯度(即■T~1K/mm和10^(4)K/mm)下非平衡磁振子浓度δn_(m)和化学势μm的空间分布,它们分别对应于μm的值约为-0.1μeV和-6.2meV,均满足前提条件α<1.在远离平衡态的大温度梯度分布下,本文理论计算与实验结果吻合很好.这些理论研究结果将加深人们对铁磁绝缘体中磁振子非平衡输运行为的认识.

关键词：磁振子非平衡输运化学势磁振子扩散方程玻尔兹曼输运方程

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时间、信息与人工智能

物理 2024年第6期53卷 357-367页

作者：祁晓亮斯坦福大学物理系美国斯坦福CA 94305 路径积分科技有限公司美国库比蒂诺CA 95014

近年来,人工智能(AI)大语言模型取得了突飞猛进的发展,将人工智能对人类社会的影响也拓宽到了前所未有的范围。文章将从与物理学有关的两个角度——信息和时间尺度,来谈谈作者对大语言模型带来的人工智能革命的一些不成熟的见解。文中... 详细信息

近年来,人工智能(AI)大语言模型取得了突飞猛进的发展,将人工智能对人类社会的影响也拓宽到了前所未有的范围。文章将从与物理学有关的两个角度——信息和时间尺度,来谈谈作者对大语言模型带来的人工智能革命的一些不成熟的见解。文中首先回顾大语言模型的基本原理和近期发展,再讨论从信息的动力学和复杂度的角度如何看待大语言模型的意义。基于人工智能模型和人类认知系统的比较,也会探讨人工智能的下一步发展方向,以及AI智能体方面的探索和发展。

关键词：大语言模型人工智能信息复杂性系统1 系统2

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交联剂改善羧基化石墨烯量子点荧光性能

发光学报 2024年第2期45卷 280-289页

作者：张北龙邹鹏李金华马力长春理工大学物理学院纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室吉林长春130022 佐治亚南方大学物理与天文系美国佐治亚州斯泰茨伯勒30460

1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性... 详细信息

1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响,改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物(C-GQDs/EDC)。实验结果表明,与EDC反应后,C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外,也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明,C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果,而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为,EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用,提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题,扩展了其在发光领域的应用前景,并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

关键词：石墨烯量子点荧光交联剂表面态

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国产SPECT/CT系统的定量性能研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1509-1515页

作者：江年铭刘帆程李高丽蕾刘辉刘亚强清华大学工程物理系北京100084 北京永新医疗设备有限公司北京102206

通过与国际先进的单光子发射计算机断层扫描/电子计算机断层扫描(single-photon emission computed tomography/computed tomography, SPECT/CT)成像系统GE Discovery NM/CT 670对比,评估了国产SPECT/CT成像系统Insight NM/CT Pro定量精度,以实现定量成像。该国产成像系统由北京永新医疗设备有限公司研制。该文通过精确定量标定Insight NM/CT Pro,结合中国医药行业推荐标准YY/T 1546—2017《用于SPECT成像CT衰减校正的试验方法》和美国电气制造商协会(National Electrical Manufactures Association, NEMA)标准NEMA NU 1—2018《Gamma相机的性能测量》的相关要求,采用低能高分(low energy high resolution, LEHR)准直器评估放射性核素锝-99 m(99mTc)成像的主要性能指标,并与GE Discovery NM/CT 670进行对比。首先,使用衰减精度模型测试空气、水和骨3种不同插件的衰减误差;其次,使用NEMA NU 1—2018体模测试2个成像系统的定量精度。结果表明:Insight NM/CT Pro获得的重建图像中空气、水和骨的衰减误差依次为7.84%、 8.38%和4.66%;直径为13、 17、 22和28 mm的“热区”小球的定量恢复系数分别为38.22%、 50.98%、 66.55%和71.32%,背景浓度偏差为7.95%。国产Insight NM/CT Pro成像系统获得的重建图像质量和定量精度与GE Discovery NM/CT 670成像系统效果相当,证实了该系统定量可靠。

关键词： SPECT/CT 衰减校正模体评估定量精度

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高能重离子碰撞中原子核形变的瞬时成像

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第9期54卷 2-18页

作者：张春健贾江涌纽约州立大学石溪分校化学系美国纽约11794 布鲁克海文国家实验室物理系美国纽约11976

形变是原子核作为有限量子多体系统的基本属性和重要表现,一直是核物理领域研究的重要课题之一.本文阐述了高能重离子碰撞瞬时成像原子核形变的独特性,建立了提取核形变参数的原理和方法.文章从相关理论模型和实验测量的经典实例出发,... 详细信息

形变是原子核作为有限量子多体系统的基本属性和重要表现,一直是核物理领域研究的重要课题之一.本文阐述了高能重离子碰撞瞬时成像原子核形变的独特性,建立了提取核形变参数的原理和方法.文章从相关理论模型和实验测量的经典实例出发,概括了近年来利用集体流等软探针对原子核形变研究的进展,并展望了未来可持续探索的热点课题.高能重离子碰撞成像原子核形变,不仅深化了对夸克胶子等离子体初态几何结构的理解,而且与传统的低能核物理实验测量截然不同,可作为一种新颖可靠的实验测量方式,同时在与原子核结构的交叉研究中做出了前瞻性的探索.

关键词：原子核形变高能重离子碰撞夸克胶子等离子体初态几何集体流

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通过相对论重离子碰撞研究中子皮和核对称能

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第9期54卷 57-70页

作者：徐浩洁王福强湖州师范学院理学院湖州313000 湖州师范学院强耦合物理国际实验室湖州313000 普渡大学物理与天文系美国西拉法叶47907

相对论重离子碰撞的末态产物的分布可以非常直接地反映碰撞的初态几何,然而这些效应通常被淹没在热密物质演化的各种不确定性中.相对论同量异位素核碰撞是把^(96)Ru核(钌-96)和^(96)Zr(锆-96)核加速到接近光速进行的碰撞.由于其高度相似... 详细信息

相对论重离子碰撞的末态产物的分布可以非常直接地反映碰撞的初态几何,然而这些效应通常被淹没在热密物质演化的各种不确定性中.相对论同量异位素核碰撞是把^(96)Ru核(钌-96)和^(96)Zr(锆-96)核加速到接近光速进行的碰撞.由于其高度相似性,我们可以通过对比两个系统观测量的差异来消除热密物质演化带来的不确定性,从而达到探寻相应核密度分布的细节,因此同量异位素核碰撞是测量核结构的绝佳平台.本文简要综述了核结构对同量异位素核碰撞的重要影响,并讨论在此类核碰撞中测量中子皮及核对称能的一些方法.

关键词：相对论重离子碰撞同量异位素核中子皮核对称能