量子真空能及其对引力规范理论的启示

电磁规范理论及其推广(Yang-Mills理论)在量子场论和粒子物理领域取得了成功要求引力理论也应当是某种局域规范对称下的规范场论;对于量子真空能巨大引力效应与宇宙学观察事实之间的矛盾等问题的探究表明传统引力理论可能是一个低能唯象理论,可能还存在新的高能引力相互作用基本理论。本文介绍了一个新的自旋联络引力规范理论,它以局域Lorentz群为规范对称群、以自旋仿射联络作为非Abel规范场。在低能条件下,我们可以获得一个度规的三阶微分方程作为引力场方程,而爱因斯坦引力场方程作为其一个首次积分解呈现。在该理论中,量子真空能巨大引力效应不再存在,并产生了一个等效宇宙学常数(作为首次积分解的积分常数),这可能为解决宇宙学常数之谜提供了一条思路。对引力规范理论本身及其在宇宙学中的运用作了一些讨论, 如该引力规范理论会呈现一种准流体(它在四维宇宙中类似暗辐射;在五维宇宙中,则呈现更为丰富的物态),因此基于该引力规范理论的五维宇宙学在不需要引入真实暗物质和暗能量的条件下也能产生等效的暗物质和暗能量效应。

真空计量的量子化研究进展

欧洲计量创新与研究计划(EMPIR)的量子帕斯卡(Quantum Pascal)项目旨在开发基于光子的真空计量标准,以将压力的国际制单位(Pa)转换为气体密度单位。该项目的主要研究方向包括折射率法、吸收光谱法和冷原子法等基于光学方法的量子真空标准,这些方法各有特点,且都具备高精度和高可重复性的优点。其中,折射率法和吸收光谱法主要基于气体分子在真空中的相互作用机制进行测量,而冷原子法则是利用玻色-爱因斯坦凝聚态的性质进行测量。本文对这些原理和应用装置进行了详细介绍,为量子真空计量技术的发展提供了有益的参考。这些技术的发展将有助于实现更准确的真空测量和更精确的科学研究,对于半导体制造、材料科学、量子信息等领域都具有重要意义。

量子真空标准研究进展

2018年,国际计量局将对国际单位制7个基本量进行重新定义或重述。基于光学方法的真空计量新方法、新概念进一步发展,促进真空计量标准向量子化迈进,对真空基本量复现以及今后真空国际单位制的重新定义(由压力的SI单位帕斯卡(Pa)向气体密度单位(mol/m^3或分子个数/m^3,变化)具有重要意义。与传统计量技术相比,利用光学方法所建立的量子真空计量标准具有不需要自校、溯源链零长度、响应快、准确度高、可在多个地点及不同时间复现等优点,为真正意义上的绝对原级标准。本文介绍了美国国家标准与技术研究院(NIST)、德国联邦物理技术研究院(PTB)及瑞典国家测试和检定研究院(SNTRI)等机构开展的基于折射率、吸收光谱、冷原子3种光学方法的新一代量子真空计量标准研究进展,对原理、关键技术及难度挑战进行了阐述和分析。

充实的真空观:量子场的实在论与生成辩证法

在科学思想史上,场论与粒子论纲领之间充满了对立竞争。爱因斯坦首先发现“场的独立实在性”的深刻内涵,从而认识到以太、空间、真空与场四个名称所指称的应当是同一个物理实在。狄拉克的量子真空图像揭示了微观物理世界中场与粒子的相互作用和相互转化,即场量子的生成—湮没的辩证法。

量子真空的哲学问题

量子场是物质的基本形态,量子场论是现代物理学的基本理论,而量子真空正是最低能量状态的量子场,这使得量子真空的研究,成为目前引人注目的自然哲学尖端课题。本文从真空是物质的一种形态、空间度量的断续性、时间度量的断续性、基本作用规律的量子性及统一性、物质结构基元的存在性等五个方面,讨论了当今关于量子真空的本体诠释。

BaF2：Gd，Eu的真空紫外量子剪裁

本文观察到BaF2:Gd，Eu通过下转换过程实现可见光发射的量子剪裁过程。Gd3+吸收一个VUV光子，通过交叉弛豫过程把能量传递给两个Eu3+，从而发射出两个可见光光子，实现量子剪裁过程。通过光谱结果的计算，其量子剪裁效率可达194％。

量子真空与各向异性磁电材料之间的动量转移

各向同性材料内部量子真空涨落场具有各向同性，因此一般表现不出其宏观力学效应。但各向异性材料内部可以造就一个各向异性电磁环境，从而使得量子真空也具有各向异性秉性，表现为真空具有非零的动量与角动量密度，这导致各向异性材料与真空之间会发生宏观力学量（如动量、角动量甚至能量）的转移，表现出量子真空宏观力学效应。Feigel在近年研究过磁电材料中量子真空对材料的力学贡献（Phys Rev Lett，2004，92：020404），但只研究了最简单的本征模式（沿主轴传播）的真空水平动量对介质的贡献。我们用新的不同于Feigel的方法得到任意方向真空本征模式对各向异性材料的动量贡献，证明各向异性磁电材料因真空动量转移可以获得纳米每秒量级的速度，并指出该速度可以被最近才发展起来的光纤光学传感器所测量。

量子力学本科教学演示仪之量子真空场测量

“真空不空”是量子力学区别于经典物理的一个重要内容.这主要是因为真空场的能量小到无法直接测量,通常需要基于平衡零拍探测的量子实验装置进行测量.然而现阶段的大学物理实验教学中缺乏该实验装置,导致学生无法直观理解这一量子力学的基本概念.针对这一问题,本文设计并搭建了基于平衡零拍探测的真空场测量仪,通过光学放大的过程实现真空场起伏的测量.该实验教学仪原理简单,现象直观,操作容易且便于维护,弥补了大学物理中量子力学实验的空白,实现前沿物理在大学物理教学中的拓展.

江兴流：从量子真空中提取新能源

“科学没有禁区，大自然要比我们想象的复杂得多，科学工作者应该不断揭示自然界和实验室中观察到的异常物理现象。”

中子星辐射引力红移的量子真空极化修正

测量中子星表面辐射谱的引力红移被认为是探究这类致密天体基本物理特性最为直接有效的手段.但是,脉冲星、磁星这些强磁化中子星表面的辐射红移不仅源于引力的作用,还需要考虑星体表面的磁化等离子体以及由超强磁场所诱导的量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)真空极化效应对辐射的电磁作用.运用Gordon有效度规理论研究磁化等离子体以及QED真空极化效应对星体辐射的影响.计算结果表明,一般情况下对辐射引力红移的修正起主要作用的是星体表面的磁化等离子体,但在某些特定情况下,还必须考虑QED真空极化效应的作用.

科学家在“真空”中制造出可见光——或将成为近年来量子效应最奇异的实验之一

本报讯量子理论认为，可以使用被认为存在于量子真空中的“虚拟粒子”来制造可见的光子，但该理论一直未获实验证实。据美国物理学家组织网6月6日报道，最近，瑞典物理学家称，他们运用特制的设备，在“什么都没有”的真空中制造出了可见的光线。

论现代物理学中真空理论的发展——纪念爱因斯坦提出狭义相对论100年

真空理论是当代基础物理学前沿四大问题之一。爱因斯坦关于真空概念的深刻思想,推动了20世纪物理学前进的过程。本文从广义相对论、量子电动力学、量子色动力学、量子味动力学、圈量子引力及超弦/M理论等多个领域,论述了现代物理学中真空理论的主要发展情景。

电荷起源及量子化的研究

电荷起源及量子化是现代物理学中尚未完全解决的问题,本文在真空量子化和真空复相位场假设下,利用含时薛定谔方程和复相位分析方法,给出基本粒子电荷的解析表达式,由此导出量子化的整数电荷值和分数电荷值:±qi,±2qi,±qi/3,±2qi/3,±4qi/3等.这些电荷分别与正负电子、夸克等基本粒子的电荷相对应.研究发现,电荷起源于粒子半径波动与粒子表面复相位波动2种运动效应的合成,且电荷的量子化与粒子自旋量子数密切相关.对于进一步研究基本粒子的性质结构、相互作用、粒子质量起源以及CP和真空对称性破缺等具有一定的参考意义.

二能级原子对窄带压缩真空激发的响应

利用耦合系统法,我们计算了在带宽小于原子自然线宽的压缩真空驱动下的二能级原子的荧光谱和发射谱,结果发现,量子压缩真空场在发射荧光场中会产生压缩,该压缩仅出现在总荧光场无压缩时的压缩谱中.

卡什米尔效应

卡什米尔效应起源于量子场的真空涨落,其正则化需要用到多种数学手段,它在物理学的各个分支,特别是当前在纳米技术中有着重要的应用。这是一个多学科交叉的研究领域,经过了60多年由慢到快的发展之后,当前,它是一个充满挑战和活力的前沿研究领域,有许多未决问题等待人们去探索。

各向异性磁电介质量子真空水平上的动量转移

通过计算各向异性磁电材料内电磁场模式的本征方程研究了任意方向量子真空模式对磁电材料动量转移总贡献,并指出介质由真空动量转移所获得速度可以由目前发展起来的光纤光学传感器(能测量纳米量级速度)所探测.对该量子真空宏观力学效应的物理机理与潜在应用也做了讨论.

卡西米尔效应研究现状及展望

卡西米尔效应起源于量子真空，它在物理学的各个分支．特别是在纳米技术中有着重要应用。卡两米尔（H．B．G．Casimir）才华纵横，著作宏富，建树极丰。他的科学研究和工业研究经历则为科学和技术的互惠发展树立了典范。蕾西米尔效应是一个多学科交叉的、充满挑战和活力的前沿研究领域，如今尚有大量科学的和技术的问题等待人们去解决。

锑钾铯光阴极制备系统

双碱金属锑化物光阴极在可见光下有高量子效率(QE)、低发射度和强射(RF)频电场,实用真空下寿命较长,产生的高亮度电子束团满足能量回收型直线加速器要求。此类光阴极都含有元素Cs,需在超高真空(UHV)下制备、转移及工作。本文简述了SINAP的双碱金属锑化物光阴极制备装置及各种仪器功能,提出了UHV获得、光阴极基底清洗和K-Cs-Sb光阴极制备过程的方案。通过实验测量了K-Cs-Sb光阴极QE与激光入射功率密度和波长的关系,并构想了基于此制备装置的K-Cs-Sb光阴极的其它性能测试实验。