A_4代数和立体矩阵的三乘积

三代数是李代数的推广,其中最令物理学家感兴趣的是A4代数,它的数学性质值得深入的研究。在本文中,我们用立体矩阵实现了A4代数的表示。我们小心地定义了立体矩阵的三乘积,使我们采用的立体矩阵满足的代数关系刚好是A4代数的关系。考虑了单位矩阵之后,我们给出的矩阵表示及其三乘积仍然是合理的.

利用哈勃参量观测数据限制ΛCDM宇宙学模型:MCMC方法

利用最新的哈勃参量观测数据(OHD)对标准宇宙学模型在空间曲率k=0和k≠0两种情况下,分别使用MCMC(Markov Chain Monte Carlo)方法对其模型参量进行了限制.对于平坦宇宙而言,得到如下结果:Ωm=0.248 85+0.03 81-0.04 52(1σ)+0.07 30-0.09 21(2σ),H0=72.731 4+2.01 19-1.80 72(1σ)+3.845 7-3.723 6(2σ);对于非平坦ΛCDM模型,Ωk=-0.332 66+0.391 1-0.358 7(1σ)+0.764 7-0.667 9(2σ),Ωm=0.375 88+0.147 8-0.150 3(1σ)+0.278 5-0.296 8(2σ),H0=73.876 3+2.373 9-2.345 5(1σ)+4.683 3-4.716 1(2σ).该结果与绝大多数多元数据联合限制的结果相一致并强烈支持暗能量宇宙的存在.

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10cm×10cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。

暗能量

最近的宇宙学观测表明,人类熟悉的原子物质(重子物质)只占宇宙总能量的4%左右,而剩下的能量成分都是看不见的暗物质和暗能量,其中暗物质占23%,暗能量占73%.当前,暗物质和暗能量的起源和物理本质都不清楚,揭开它们的神秘本质是现代基础科学所面临的最大挑战之一.暗物质虽然神秘,但是它所产生的引力是和原子物质一样的正常引力.而暗能量就不同了,它更加神秘莫测,它产生的引力实际上是一种排斥力.正是由于暗能量的排斥力的驱动,我们的宇宙现在正在加速膨胀.暗能量在当前的物理学理论框架下面临着严重的问题.实际上,它的物理本性和量子引力理论有着深刻的联系.因此,暗能量的理论研究将为自下而上地建立一个完整的量子引力理论提供重要的线索.在简要论述了与暗能量相关的各种问题来龙去脉的基础上,描述了这个领域的概况.

利用全天超新星数据限制能量条件

用全天的超新星数据对能量条件进行了限制,比较了不同天空方向上的异同,并尝试将空间按距离分层分别进行能量条件的限制.通过对全天近2000颗超新星样本的分区域研究,我们发现在大尺度上超新星数据显示了较好的各向同性,但是非均匀性比较明显;超新星本动可能是导致能量条件遭到违反的重要原因.

基于Ia型超新星数据的宇宙学模型简并与分立性质研究

从标准宇宙学模型的基本形式出发,由概率论知识,结合具体的拟合函数,探究标准宇宙学模型中的简并现象,并推导、定义出区分度指数G;使用MCMC方法、格点拟合方法,结合超新星观测数据,检验不同G值的数据对模型拟合的影响,分析G值定义的合理性与局限性.结果表明G函数与具体的拟合函数无关,因此可以被推广到任何的函数拟合过程.G函数可以在某些方面解释标准宇宙学模型的简并与分立现象,这使我们对于宇宙学模型的理解又加深了一步.

黑洞引力透镜的可观测性

通过分析黑洞引力透镜现象的特征,讨论黑洞的可观测性.在像的分离角小于最小分辨角的情况下,视亮度随像的级数的增加而指数衰减.若存在角直径可分辨,且足够大质量的黑洞,在某种条件下,可产生时间延迟.这样就使运动光源产生的相邻级数的像分开,从而达到可观测的效果.

宇宙熵密度在能量条件上的研究

在标准的FLRW宇宙学模型中,能量条件对光度距离模数给予了不依赖于模型的边界约束.首先我们基于Egan&Lineweaver估算了宇宙熵密度随着红移的演化.进而,对能量条件和宇宙的熵密度展开了更深一步的分析.定义了一个能量条件函数fij,然后分别讨论它们以研究能量条件成立的范围,探讨了fij在常数状态非常和时间依赖性状态非常模型下,对宇宙学参数的依赖性.发现物质密度参数Ωm越高fij的值越大.此时,也讨论了能量条件在数学上成立的范围.最终,对能量条件和宇宙熵估计做了比较.我们发现除了SEC中的ρ+3p>0在s/s0<5.39违背以外,其他条件都成立.

震荡宇宙的热力学性质

震荡宇宙暗能量的状态方程是ω(a)=-cos(bln a).我们证明,该模型没有粒子视界和事件视界,解决了一致性问题的困扰.无论物质项怎样演化,暗能量总能追踪上与之一致,且不需要精细调整,并且暗能量刚好可以反映整个宇宙的热力学状态.我们也发现表观视界是个非常好的全息屏,可以作为保持热力学性质的边界.作为一个热力学整体,当前相变下,震荡宇宙的演化情况非常好.在表观视界以内,宇宙处于热力学平衡状态,也就是说热力学第一定律和第二定律都满足,并且物质项不影响此平衡状态.

平坦ΛCDM宇宙学模型下的光度距离级数解(英文)

宇宙学观测表明,目前宇宙的时空结构为平坦的且以暗能量(DE)为主要成分.光度距离对于研究宇宙的结构和演化具有重要意义,然而它在实际应用时需要进行繁重的数值求积过程.本文得到一个平坦ΛCDM宇宙学模型下的光度距离级数解.经过计算发现,在多项式阶数n=100,相对参数β∈[0,4](即0.2<ΩΛ<1,红移z>0.1)时,其相对误差低于0.36%.

费曼积分计算助力高精度粒子物理时代

微扰量子场论计算对于精确检验粒子物理标准模型及探索新物理起着至关重要的作用.使用微扰论计算物理过程时,多圈费曼积分的计算是其瓶颈所在.本文从费曼积分的计算方法到其唯象学应用介绍了这一研究方向的现状与未来发展趋势.随着未来的粒子对撞机的规划与建设,费曼积分的研究将继续扮演重要角色,推动粒子物理全面迈入高精度时代.

粒子物理标准模型是否建立在坚固的数学基础上?

随着欧洲核子中心发现希格斯粒子,粒子物理标准模型的最后一块拼图得到确实.粒子物理标准模型是建立在Yang-Mills理论的基础之上,它把粒子的行为和几何结构优美地连接起来.然而,没有人证明量子规范理论是建立在牢固的数学基础之上.本文介绍了建立量子规范理论数学基础面临的困难和挑战.

2021年粒子物理学热点回眸

粒子物理学是研究微观物质基本组成及其相互作用的前沿基础学科。聚焦粒子物理领域的几大研究热点方向——暗物质物理、中微子及粒子天体物理、缪子反常磁矩、重味物理与强子物理、希格斯物理与电弱物理及其他超标准模型新物理现象寻找,回顾了2021年粒子物理领域所取得的重要进展,并对相关方向的未来研究前景及未来大科学工程计划作了初步的展望。

QCD临界点附近的动力学临界涨落

探寻量子色动力学(Quantum Chromodynamics,QCD)相图的临界点是相对论重离子碰撞实验低能量扫描(Beam Energy Scan program in Relativistic Heavy-Ion Collisions,RHIC-BES)项目的重要实验目标。初步的实验探测发现了净质子数涨落随着对撞能量的非单调行为,定性上符合基于静态模型的理论预言,这暗示着QCD临界点的存在。由于相对论重离子碰撞是一个高速膨胀的体系,动力学效应能显著地改变QCD临界点附近的临界涨落。为最终确定QCD临界点的存在以及研究QCD在有限温有限密区域的相结构,人们发展了一系列QCD临界点附近的动力学模型。本文回顾了近年来关于寻找QCD临界点在实验测量和理论模型的进展,着重强调在临界点及一级相变区域动力学模型的发展和挑战。

格点量子色动力学与高精度原子光谱学

格点量子色动力学(Lattice Quantum Chromodynamics,QCD)作为目前已知的最系统地研究非微扰强相互作用的方法,在高能物理和核物理前沿起着不可或缺的作用.随着格点计算精度的提高和研究方法的突破,格点QCD的研究前沿大为拓展,一些新的交叉领域开始出现.其中一个重要的领域是原子光谱学.随着原子光谱学观测量精度的不断提高,核子结构相关的强相互作用效应需要被考虑,其中双光子交换导致的修正尤为重要,并且在近期受到理论和实验学界的广泛关注.本文简要介绍了格点QCD的方法和原子光谱学中的两个重要观测量:兰姆位移和超精细劈裂,以及双光子交换对它们产生的修正,进而展示格点QCD理论方法在这一领域的最新进展以及将来可能产生的重要影响.

非周期体系拓扑物态的研究进展

最近,拓扑物态的相关研究已经从晶体扩展到非周期系统,例如准晶和非晶体系.本文结合我们研究组近期的工作,简要介绍了在非周期系统拓扑物态和拓扑相变方面的若干研究进展.首先,概括了非周期系统中拓扑物态的研究背景.随后以量子自旋霍尔效应为例,具体介绍了拓扑物态在准晶体系中的推广.由于非周期体系缺乏平移对称性,因此拓扑不变量的实空间计算方法成为判定非周期体系拓扑态的有效工具.在此基础上,进一步分析了准晶中独有的拓扑态,提出了与准晶特殊旋转对称性相容的高阶拓扑态,并构建了描述准晶中分数拓扑角模的有效模型.此外,介绍了非晶系统中的拓扑物态,重点探究了由于结构非晶化导致的拓扑相变.最后,对非周期拓扑物态的相关研究和未来可能的发展方向进行了总结和展望.

宇宙黑暗面(3D宇宙)的限制和哈勃参量的观测数据——哈勃参量宇宙学

哈勃参量(H(z))的数据观测对于人们能够更加清楚地认识宇宙学的"三朵乌云"——暗物质、暗能量、黑暗时代——很有助益,因此近年来,对哈勃参量的数据观测问题的研究持续升温,这篇文章就是对这一问题的回顾和整理.目前,主要有三种独立的通过观测测量H(z)的方法,我们将之总结为年龄微分法、径向BAO(重子声学震荡)大小法和引力波标准汽笛法.在这篇文章中,我们首先介绍宇宙学中的基本概念,如膨胀的宇宙中的时空坐标等,随后将是对这三种方法的说明,包括误差的来源等.本文还会展示哈勃参量的观测数据在限制宇宙学模型和宇宙学参量方面的优势以及所起的巨大作用,以及一些在数据应用过程中出现问题的讨论.最后,我们总结一些即将实施的可以大幅提高数据精度的观测计划.

暗能量的射电探测——天籁计划简介

宇宙中的中性氢原子产生波长为21cm的辐射,其强度在大尺度上正比于物质密度.通过射电观测这一辐射,可以获得宇宙中物质分布的大尺度结构.利用大尺度结构功率谱中的重子声波振荡信号作为标准尺,可以进行高精度的宇宙学测量,确定暗能量状态方程参数w,这提供了一种重要的暗能量观测手段.我国在射电天文及相关技术方面有一定基础,且国内即有电磁环境良好的站址,有很好的条件开展这方面的研究.如能及时着手,有可能在这一领域中取得领先,并在暗能量研究中取得突破.本文介绍了通过21cm巡天对暗能量进行观测的方法,并讨论了天籁计划具体实验设想.

中微子质量起源与宇宙的原初反物质消失之谜

粒子物理学的标准模型建立于20世纪60~70年代,它在随后的半个多世纪经受住了无数次科学实验的检验,成为人类描述与理解各种强、弱和电磁相互作用现象最成功的理论工具.但是该模型也存在一些缺陷,比如它刻意回避了中微子质量及其起源的问题,也无法解答为什么可观测宇宙中不存在原初反物质但却存在大量暗物质的问题.