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无中微子双贝塔衰变实验发展沿革与未来展望

物理 2024年第5期53卷 301-309页

作者：王军正于骁岳骞清华大学工程物理系北京100084

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事... 详细信息

无中微子双贝塔衰变是一种重要的超出标准模型的新物理。在数十年理论和实验的发展与探索的基础上,人们对其可能的物理机制以及实验的技术需求已有较为深刻的理解。国际上有多个实验组通过不同的探测器技术尝试寻找无中微子双贝塔衰变事件,并对半衰期下限给出了1026年量级的限制。目前各实验组正在积极进行下一代实验装置的预研和建设,致力于将半衰期灵敏度提高到1027年以上。中国正依托锦屏地下实验室国际领先的实验环境,开发多个不同路线的探测技术。文章将概述国际上主要的大型无中微子双贝塔衰变实验的现状,并展示在锦屏地下实验室中探索这一前沿物理领域的前景以及基于不同探测器技术的实验方案。

关键词：中微子无中微子双贝塔衰变半衰期中国锦屏地下实验室探测器

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探究能斯特公式相关的示意图

大学物理 2024年第8期43卷 10-12页

作者：苏山河陈镜伊陈金灿厦门大学物理系厦门361005

本文指出教科书中与能斯特公式相关的多种示意图是不等效的,其中一些可接受的,一些是不完善的,一些是不正确的.进而给出能斯特公式相关的完整示意图,可弥补多本教科书中的不足之处.所得结果有助于加深对能斯特公式的理解和对低温化学反... 详细信息

本文指出教科书中与能斯特公式相关的多种示意图是不等效的,其中一些可接受的,一些是不完善的,一些是不正确的.进而给出能斯特公式相关的完整示意图,可弥补多本教科书中的不足之处.所得结果有助于加深对能斯特公式的理解和对低温化学反应的了解.

关键词：热力学函数能斯特公式等温等压可逆过程示意图

太赫兹超导动态电感探测器性能表征用零差混频系统研制

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 334-343页

作者：张嘉文金骏达史生才李婧耿伟吕伟涛李陟支强彭昭航中国科学技术大学天文与空间学院安徽合肥230026 中国科学院紫金山天文台江苏南京210009 香港中文大学物理系中国香港999077

零差混频系统(Homodyne mixing system)对太赫兹超导动态电感探测器(Kinetic inductance detectors,KIDs)性能表征具有重要的作用。然而,零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混... 详细信息

零差混频系统(Homodyne mixing system)对太赫兹超导动态电感探测器(Kinetic inductance detectors,KIDs)性能表征具有重要的作用。然而,零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混频硬件系统,结合软件算法实现了测量系统的集成化、IQ混频器不平衡性校准、KID的性能表征;同时实现了在VNA(vector network analyzer)CW模式下的KIDs噪声测量;以及基于自相关算法的双通道零差混频硬件电路设计,有效地抑制了干扰信号。值得注意的是,这些研究成果被应用于表征KIDs性能,对KIDs阵列设计起到了重要的作用。

关键词： KIDs 零差混频系统太赫兹自相关算法

周期调制四通道光学波导的宇称-时间对称特性调控和动力学研究

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物理学报 2024年第16期73卷 53-63页

作者：张光成孙武周志鹏全秀娥叶伏秋吉首大学物理与机电工程学院吉首416000

光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉... 详细信息

光学系统中周期调制主要是通过周期性变化的复折射率材料来实现,类似于周期驱动系统的量子隧穿行为,宇称-时间(PT)对称光学波导系统中光的传播可以通过周期调制来进行有效操控.本文设计了一种通过周期调制波导与增益型-耗散型波导交叉放置调控PT对称性的物理模型,在高频近似下讨论了周期调制对体系能谱的影响,最后结合解析和数值的方法揭示了光在非厄米四通道光学波导中的动力学演化.结果表明,与以往周期调制波导与增益型-耗散型波导平行放置的四通道光学波导体系相比,不仅可以通过周期调制调窄完全实能谱的存在范围,且可以更早地观测到实能谱.此外,调制参数变化时,四通道波导的相对光强和光学周期更为稳定.该理论研究给出了一种更为高效、稳定的调控PT对称的构型.

关键词：宇称-时间对称周期调制四通道波导

“从爱因斯坦质能关系式推出勾股定理”之荒谬

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物理与工程 2024年第1期34卷 11-15页

作者：葛惟昆清华大学物理系北京100084

一本数学教科书提出并“证明”勾股定理可以用爱因斯坦质能关系式推导出来。教科书的编写者混淆了爱因斯坦少年时对勾股定理的简洁而睿智的纯数学推导,与多年后提出的著名的物理大发现——质能关系式。科学和教育界类似的荒谬贻害深远,... 详细信息

一本数学教科书提出并“证明”勾股定理可以用爱因斯坦质能关系式推导出来。教科书的编写者混淆了爱因斯坦少年时对勾股定理的简洁而睿智的纯数学推导,与多年后提出的著名的物理大发现——质能关系式。科学和教育界类似的荒谬贻害深远,必须予以澄清。

关键词：勾股定理质能关系式荒谬

第一性原理研究硼掺杂氧化石墨烯对过氧化锂氧化反应的催化机理

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物理学报 2024年第9期73卷 336-343页

作者：雷雪玲朱巨湧柯强欧阳楚英江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022

锂-氧电池由于高能量密度在后锂离子电池中脱颖而出,而放电产物过氧化锂缓慢的氧化反应降低了电池的循环性能.因此,提高过氧化锂氧化反应动能、降低充电过电位对于实现高能量密度的可逆锂-氧电池具有重要意义.本文通过第一性原理计算,... 详细信息

锂-氧电池由于高能量密度在后锂离子电池中脱颖而出,而放电产物过氧化锂缓慢的氧化反应降低了电池的循环性能.因此,提高过氧化锂氧化反应动能、降低充电过电位对于实现高能量密度的可逆锂-氧电池具有重要意义.本文通过第一性原理计算,对比研究了氧化石墨烯(GO)和硼掺杂氧化石墨烯(BGO)对过氧化锂小团簇(Li_(2)O_(2))_(2)氧化反应的催化机理.结果表明,从(Li_(2)O_(2))_(2)团簇转移到GO和BGO上的电荷分别为0.59 e和0.96 e,B掺杂提高了电荷转移.4电子反应过程表明,(Li_(2)O_(2))_(2)团簇倾向于Li-O_(2)-Li分解路径,在GO和BGO上反应的速率决定步均是第三步去锂.在平衡电位下,GO和BGO的充电过电位分别是0.76 V和0.23 V,B掺杂大大降低了锂-氧电池充电过电位.机理分析表明B与O对(Li_(2)O_(2))_(2)团簇起到了协同催化的作用.

关键词：锂-氧电池析氧反应 B掺杂氧化石墨烯第一性原理

F+CHD_(3)→HF+CD_(3)反应C—H伸缩振动激发的量子动力学研究

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物理学报 2024年第9期73卷 271-278页

作者：周勇安徽师范大学物理与电子信息学院芜湖241000

对多原子化学反应进行精确的理论模拟研究,是当前量子动力学领域的重要挑战之一.本文运用七维的量子含时波包方法,对反应物振动基态和C—H伸缩振动第一激发态的F+CHD_(3)反应进行动力学研究.分析了不同振动态条件下的反应概率,发现当碰... 详细信息

对多原子化学反应进行精确的理论模拟研究,是当前量子动力学领域的重要挑战之一.本文运用七维的量子含时波包方法,对反应物振动基态和C—H伸缩振动第一激发态的F+CHD_(3)反应进行动力学研究.分析了不同振动态条件下的反应概率,发现当碰撞能低于0.06 eV时反应概率曲线均表现出许多剧烈的振荡峰,支持实验上所推测的动力学共振现象.当碰撞能介于0.06—0.3 eV之间时,振动激发态反应中HF产物通道的反应概率低于振动基态反应,与实验观测结果一致.模拟发现:相比于振动基态的情况,低能碰撞时C—H伸缩振动激发态反应的非含时波函数在过渡态区域更倾向于靠近D原子一侧,并将这一现象归结为振动激发态势能面在大碰撞角区域更显著的能量优势,解释了伸缩振动激发对HF产物通道的抑制作用.本研究为实验结果的解释提供了重要的理论支持,有助于更深入地理解多原子反应中振动模式激发对动力学过程的影响.

关键词：振动激发反应概率共振现象抑制效应

Al纳米颗粒高频局域等离激元效应对BCzVBi深蓝光有机发光器件发光效率的影响

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物理学报 2024年第3期73卷 273-283页

作者：王银霞白小川张勇李国庆西南大学物理科学与技术学院重庆400715

蓝紫光有机电致发光器件难以提升发光效率.本文以BCzVBi作为深蓝荧光材料,把Al纳米颗粒引入ITO/:PEDOT:PSS/TAPC/BCzVBi:BCPO/TmPyPb/Liq/Al有机发光器件的TmPyPb电子传输层,尝试用A1纳米颗粒的高频局域等离激元效应来改善此问题.在室... 详细信息

蓝紫光有机电致发光器件难以提升发光效率.本文以BCzVBi作为深蓝荧光材料,把Al纳米颗粒引入ITO/:PEDOT:PSS/TAPC/BCzVBi:BCPO/TmPyPb/Liq/Al有机发光器件的TmPyPb电子传输层,尝试用A1纳米颗粒的高频局域等离激元效应来改善此问题.在室温真空蒸镀Al膜,厚度为1 nm时,形成尺寸在10 nm量级的分散纳米颗粒.将这种颗粒膜插入TmPyPb层内距离BCzVBi:BCPO发光层x=4,8,12 nm处,与没有Al层的对比器件相比,器件的电流密度和发光亮度都会因载流子迁移率变差而下降.但在x=8 nm,两者都显著回升.其机理可能在于,x8 nm,到达Al颗粒的荧光衰减过多,又难以产生足够强的局域等离子体振荡.在x=8 nm,达到最大亮度的电压(9 V)没有变化,最大亮度从4200 Cd/m^(2)降到3500 Cd/m^(2),但电流密度也从335.19 mA/cm^(2)减小到145.71 mA/cm^(2),使得电流效率反而从0.88 Cd/A提高到2.36 Cd/A,从而把外量子效率提升了170%,效率滚降比则从78%降到30.5%,压减61%.在电流密度高达270 mA/cm^(2)时,电流效率和外量子效率也能提升66.5%.这些结果表明,Al纳米颗粒高频局域表面等离激元确实能够有效增强深蓝光有机发光二极管的发光性能.

关键词：深蓝荧光有机发光器件局域等离激元效应 Al纳米颗粒发光效率

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单层蓝磷带电点缺陷的结构稳定性及电子性质

物理学报 2024年第13期73卷 269-276页

作者：马荣荣马晨蕊葛梅郭世祺张均锋山西师范大学物理与信息工程学院太原030031 海南师范大学物理与电子工程学院海口571158

作为一种新型的二维材料,蓝磷因其具有较高的载流子迁移率和较大的禁带宽度引起了研究者们极大的研究兴趣.近年来已有研究讨论了蓝磷中的结构缺陷,但是关于其缺陷带电性质的研究尚未见报道.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,... 详细信息

作为一种新型的二维材料,蓝磷因其具有较高的载流子迁移率和较大的禁带宽度引起了研究者们极大的研究兴趣.近年来已有研究讨论了蓝磷中的结构缺陷,但是关于其缺陷带电性质的研究尚未见报道.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,讨论了蓝磷SW(Stone Wales)缺陷、单空位(SV)缺陷、两种双空位缺陷(DV-1和DV-2)以及两种替位缺陷(OP和CP)的带电性质.利用带电缺陷体系能量依赖于晶胞尺寸的渐进表达式进行外推的方法,修正了蓝磷带电缺陷体系的形成能.研究结果表明,在所讨论的缺陷中,富O条件下OP具有最低的形成能,最稳定;而SV的离化能最小,最容易电离.引入的缺陷态会对蓝磷的禁带宽度产生影响.缺陷带电过程中,缺陷态位置变化导致绝大部分缺陷转变为深能级缺陷.本研究结果对缺陷工程在二维材料上的应用提供了一定的理论指导.

关键词：第一性原理计算蓝磷带电缺陷离化能