电磁场的量子化及有关科学问题

本文主旨仍是讨论经典电磁理论的局限和量子理论的发展所造成的影响.文章首先指出,经典力学中的La-grange-Hamilton数学方法和运动理论已被近代电磁理论和量子理论继承下来并加以应用.随后,细致地论述了量子电动力学(QED)的历史和发展.讨论了场的量子化、场的非线性化、量子场等科学问题.     

D-维时空中的三次量子化

自Hartle和Hawking.Vilenkin在量子引力的框架中探讨宇宙的量子创生以来,量宇宙学已经历了3个发展阶段:(1)单个宇宙的量子理论,(2)Wormholes的机制及空间的拓变化,(3)多宇宙体系的量子理论,3次量子化-即宇宙量子场论.显然,研究这个时(≈10~(-43)S)宇宙的性质对我们完整地认识宇宙是十分重要的.     

光子磁矩上限的估计

量子电动力学认为光子的电荷和磁矩绝对为零。过去曾用电场加速方法在实验上测量过,光子电荷的上限值不超过10~(-15)电子电荷。但实验上还没有给出过光子磁矩的上限。我们用精密测量光子穿过介质后能量变化的实验来估计光子磁矩的上限。     

强磁场下逆康普顿散射矩阵元的计算

在宇宙中存在10~(12)～10~(13)高斯的强磁场,又有大量高能自由电子和低能光子,故强磁场下逆康普顿散射过程非常重要.利用量子电动力学可对它进行计算。微分截面dσ_(i→f)与矩阵     

探测真空折射

根据经典电磁理论,当光通过真空中的磁场时不会有折射现象发生。但是根据量子理论情况就不再是这样了,光子-光子相互作用将会发生真空双折射。一束线偏振光受到磁场的作用就会变成椭圆偏振光。不过由于实际的折射率与1之差仅为10~(-21),所以折射效果是极其微小的,实验上难以探测到。为了要探测这些光子-光子相互作用产生的极微小的折射效果就需要在强磁场中有长的光程。利用一个使光来回反射的反射镜系统就可达到长光程,不过这就要求反射镜的质量相当高,使其对偏振光的干扰减到最低限度。西欧核子研究中心(CERN)已经     

量子点敏化TiO2纳米管阵列光电极的制备研究取得新进展

窄禁带半导体量子点作为太阳能电池的敏化剂有许多优点:(1)可以通过控制量子点的尺寸调节能级结构,使其吸收光谱能够匹配太阳光光谱;(2)半导体量子点的固有偶极矩可以使电荷快速分离;(3)量子点吸收一个光子能够产生多个光生电子1),有望进一步提高光电转换效率.     

电路QED晶格及光力阵列系统中光子拓扑绝缘体研究进展

拓扑绝缘体是一种新的量子物质态.与传统绝缘体类似,拓扑绝缘体也具有体能隙以及绝缘的体态.不同之处在于,拓扑绝缘体的表面或边界处存在导电的边界态.这些特殊的边界态受拓扑保护,因此对局域的无序和微扰免疫.这些特性使得拓扑绝缘体在量子信息处理和量子计算等方面有着重要的潜在应用.基于此,本文对拓扑绝缘体的发展进行大致梳理,并且对电路QED晶格以及光力阵列系统中光子拓扑绝缘体的最新研究进展进行概括和总结.     

模形式空间关于Hecke算子的对角化

Atkin和Lehner研究了权为2k的群Γ_0(Ν)的歧点形式空间S_(2k)(N)的新形式(newforms)理论,证明了S_(2k)(N)=S_(2k)~(new)(N)(?)S_(2k)~(old)(N),其中的S_(2k)~(new)(N)有一组由所有Hecke算子的特征向量构成的基,而S_(2k)~(old)(N)则只有一组关于Hecke算子T(P)((P,N)=1)的公共特征向量构成的基.Manickam,Ramakrishnan和Vasudevan研究权为k 1/2的新形式理论,讨论了空间S_(2k)(q)关于所有的Hecke算子的对角化,其中q≡3(4)是一个素数.在本文中,我们将要研究空间M_(2k)(q)及M_(k 1/2)(q)关于所有Hecke算子的对角化.此处q≡3(4)是一个素数,k≥2是一个正整数.     

关于奥尔里奇空间内的线性积分算子

设M_1(u)、N_1(v),M_2(u)、N_2(v)和Φ(u)、ψ(v)是三对互补的N函数.F和G分别是两个欧氏空间的有界闭集.对应的奥尔里奇函数空间分别记为L_(M1)~*(F)、L_(N1)~*(F),L_(M2)~*(G)、L_(N2)~*(G)和L_Φ~*(G×F)、L_ψ~*(G×F),或简单记作L_M~*     

退化矩阵β分布

作为与正态样本有关的分布,矩阵β分布(也称多元β分布)在文献中有大量的研究.令A～W_m(n_1,Σ)和B～W_m(n_2,Σ)为两个独立的维希特分布矩阵,Σ为一正定矩阵. 令C=A B.分解C=T′T,其中T为一具正对角元的上三角阵 令U=(T′)~(-1)·AT~(-1).则U的分布称为矩阵β分布并记为B_m((n_1)/2,(n_2)/2)其中n_1 n_2>m-1. 如果n_i是实数,则还要求n_i>m-1(i=1及/或2).如果n_1,n_2都大于m一1,则U是非退化的并具有在m×m正定矩阵空间上的密度.本文采用文献[2]中的记号,并记A(S)=diag(λ_1(S),…,λ_n(S)),其中λ_i(S)为S的第i大(非零)特征根,S∈_(m,n)~1·S_(m,n)~(?)上的微分形式定义为(dS)=2~(-n)|L|~(m-n)×     

重正化群方程与Bloch-Nordsieck定理

在多重粒子物理学(multiparticle physics)中,量子场本身的重正对称性通过重正化群的微分方程,能够得到与实验数据符合的KNO-Kendall型标度分布;而重正化群方程在坐标     

光栅耦合波导模共振实现GaAs/GaAlAs多量子阱室温反射型光学双稳

一、概述 多量子阱(MQW)及超晶格(SL)等人工材料的问世使半导体非线性光学效应从低温扩展到了室温,为高速度、低阈值及室温工作的光学逻辑元件提供了可能。 对于GaAs/GaAlAs MQW及SL材料,其室温三阶非线性系数X_csu~(3)约为6×10~(-2),比CS_2大10~9倍,比Si大10~4倍,预示着它具有很低的本征光学双稳(OB)阈值.80年代初,Gibbs等人利用这种材料制成超薄的F-P光学腔,在室温首次观测到OB,其开阈～1mW/     

高能宇宙中微子的声探测

中微子在基本粒子家族中素有鬼魂粒子之称.它静止质量等于零,不带电荷,以光速运动,几乎不与任何物质发生相互作用.虽然它与质子、光子、电子并列为稳态粒子,但要直接探测它是不可能的. 1956年美国物理学家科温(L.Cowan)和雷恩(F.Reine)在新墨西哥州利用一台早年研制原子弹后废弃不用的反应堆作为反中微子源(中子衰变后产生,即n→p~ e~- (?)),估计每秒可产生10~(18)个(?)(反中微子),通过常年记录(?) p→n e~ , e~ e~-→rr反应中产生的光子辐射证实了确有(?)存在.自此以后,中微子探测,特别是太阳中微子和宇宙中微子探测便一直研究不断.近年来,随着高能天体物理研究的进展,人们并始酝酿打开中微子的天文观察窗口.因为,中微子不象光子,它不受磁场影响,也不会被散布在空间的宇宙尘埃及星光所散射,能穿透致密星体,因此,它可能带来远古宇宙纪元的信息,是理想的宇宙信使.(据估计,10~(14)eV光子一光子散射的结果,距离达10~7     

利用金纳米晶等离子共振效应实现量子点敏化太阳能电池的光电流增强

<正>近年来,量子点敏化太阳能电池的光电转换效率大幅提升,得到了研究者的广泛关注.量子点敏化太阳能电池的工作机制和染料敏化太阳能电池类似,利用量子点替换传统染料具有以下优点:(1)量子点的消光系数高达105 L/(mol cm);(2)量子点的光谱响应可以通过改变其尺寸而方便地调节;(3)相较染料而言,量子点具有较好的抗水氧性;(4)量子点具有多激子效应,有望发展为高效率的光伏器件.尽管量子点敏化太阳能电池有诸多的优点,但就目前的研究而言,其光电转换效率(~6%)仍然远远落后于     

1.0eV GaAs基InAs量子点太阳能电池

三结InGaP/GaAs/Ge太阳能电池理论设计中加入带隙为1.0 eV的材料代替带隙为1.4 eV的GaAs中间电池有助于解决多结串联电池的电流阻塞效应实现电流匹配,然而带隙为1.0 eV的InGaAs和GaInNAs外延困难.我们利用分子束外延方法外延得到In0.15Ga0.85As量子阱,InAsdots-in-well量子点以调整太阳能电池带隙.X射线衍射谱中观察到了量子阱的多级卫星衍射峰,量子阱界面陡峭.扫描透射图显示量子点呈金字塔状,量子点的高度约为12 nm,底边长约为27 nm.由原子力显微镜图可知,量子点密度约为2×10~(10) cm~(-2).低温光致发光谱显示量子点在As4束流下呈双模分布.光电流响应谱显示InAsdots-in-well量子点太阳能电池吸收波长可以达到1300 nm,相应于带隙约为1.0 eV.器件J-V特性显示短路电流相比于GaA s标准p-i-n电池增加了37.8%.这表明该InAsdots-in-well量子点太阳能电池有望改善多结太阳能电池的设计中的电流阻塞效应,实现电流匹配,在多结太阳能电池的设计中具有广阔的应用前景.     

正曲率流形上▽(-△)~(-1/2)与g_p的弱-(1,1)有界性

设M为一完备Riemann流形,△为其Laplace-Beltrami算子,▽为其梯度算子。M上的Ricsz变换▽(-△)~(-1/2)是R. S. Stritrartz首先引进的,他证明了▽(-△)~(-1/2)的L~2有界性,并对某些对称空间证明了其L~p有界     

X线发现百年大事(续)

L69.1936年,德拜得诺贝尔化 学奖。 70.1938年,比尔登用X光在金刚石棱镜中的折射测得电子荷质比为(1.7601±0.0003)×10~7电磁单位/克。 71.1940年,瑞士P.H.米勒和美国J.W.M.居孟用X光法测得N(57.117 68.129)=(6.026±0.002)×10~(23)。 72.1942年,应用摩斯莱公式,美国J.希勒首先描述电子探针X光微区分析(简称电子探针)的工作原理。     

用HEDTA作滴定剂的锌的选择性滴定法

广泛应用的锌的螯合滴定法恒受锰的干扰。现用N-羟乙基乙二胺N,N′N′-三乙酸(HEDTA)作滴定剂,取其螯合Zn~(2 )、Mn~(2 )二者的△k′_j值在pH5—7区间内为10~3.8。仍属可能者乃Mn~(2 )的后继滴定而非共滴定,故可用作者提出的锌的特效指示     

分子束外延原位脉冲激光驱动金属Ga-droplet迁移的实现和研究

在液滴外延生长过程中金属液滴承担着生长前驱体的角色,直接决定着后续量子环、量子点、纳米线等量子结构的密度、尺寸、位置等参数.本文开展了在MBE(molecular beam epitaxy)液滴外延过程中通过原位激光作用调控金属Ga-droplet的前沿研究.首先利用MBE在GaAs(001)衬底上(150℃)沉积6 ML Ga原子以获得Ga-droplet密度约为5.7×10~(10) cm~(-2)的表面,然后原位引入单脉冲单束激光辐照衬底表面.实验观察到:Ga-droplet在激光辐照(能量密度大于10 m J/cm~2)的条件下将开始克服表面各个方向的迁移势垒发生显著而丰富的迁移行为,且这种迁移的剧烈程度与激光能量具有强烈的正相关规律.伴随这种迁移,不同Ga-droplet之间将发生随机的融合,从而强烈影响其密度以及尺寸.统计表明:当激光能量从10 m J/cm~2提高至30 m J/cm~2时,Ga-droplet的密度将迅速减小到近原来的三分之一,同时尺寸则迅速地增大,且整体分布由传统的"窄带"向"宽带"特点过渡.故通过本文的研究,证实和发现了液滴存在着极为敏感的表面"光致迁移"特性.凭借这一特性,不仅可实现对液滴整体尺寸、密度的二次修饰,获得一些在传统液滴外延中难以实现的分布特点,而且在将来我们完全有望凭借多光束干涉图形化调控液滴,最终实现人为可控的液滴外延技术,从而极大地推动整个低维纳米半导体材料的生长.     

单光子探测用于光子统计测量的研究

实验研究了通过记录每一个光子事件直接测量微弱脉冲激光(平均光子数n≈0.1,脉冲持续时间10ns)的Mandel参数.在基于Hanbury-Brown-Twiss探测结构,取样时间内每个单光子计数器最多探测到一个光子的情况下,测量发现低于阈值电流工作的二极管激光呈Super-Poisson统计分布.另外验证了工作于远高于阈值电流的二极管激光(强度噪声主要为散粒噪声)的Poisson分布相干态的Mandel参数QC约为-n/2.在测量误差内,实验结果与理论分析一致.