电磁推迟相互作用与光的高阶受激辐射和吸收过程的时间反演对称性破坏

采用量子力学微扰论方法证明, 尽管量子力学运动方程和辐射场与带电粒子的电磁相互作用Hamiltonian量在时间反演下保持不变, 考虑到辐射场的推迟效应(多极矩效应)后, 光的高阶受激辐射和受激吸收过程是破坏时间反演对称性的. 产生时间反演对称性破坏的原因在于, 束缚态原子不同能级间的跃迁要满足能量守恒关系, 以及束缚态原子本身的某些特殊性质, 导致某些跃迁子过程被禁戒或无法实现, 从而使另外一些可实现的跃迁子过程的时间反演对称性被破 坏. 这些可实现的跃迁子过程就是实际观察到的物理过程, 它们一般是不可逆的. 时间反演对称性破坏也与束缚态原子在时间反演前后初始态的不对称有关, 对于能级连续分布的非束缚态带电粒子与辐射场间的相互作用, 就不存在这种时间反演对称性破坏. 因此考虑辐射场的推迟效应和高阶修正后, 光的受激辐射和受激吸收系数是不一样的, 这种修正能为非平衡态激光物理学和非线性光学提供更为合理的理论基础.     

晶体中的能带反演对称性

本文从时间反演对称性说明了晶体中布里渊区内能带Ｅ（ｋ）＝Ｅ（－ｋ）的反演对称性，并且证明当晶体具有中心反演对称时，布里渊区内能带是二重简并的。     

宇称-时间反演对称的Su-Schrieffer-Heeger模型的拓扑特性

尽管一类具有宇称和时间反演联合对称性的模型是非厄米的,然而在某些参数区域内系统能谱具有全实数的特征,引起了人们极大的兴趣,特别是此类系统的拓扑性质已经成为了研究热点。Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型作为最简单的拓扑绝缘体模型,引入平衡的增益和损耗的化学势,成为具有宇称-时间反演对称的SSH模型。通过研究系统的能谱,找到宇称-时间反演对称破缺点,发现在宇称-时间反演对称性未破缺区域,系统的拓扑性质与未引入非厄米的化学势的系统相类似。     

用Zubarev非平衡统计算子法讨论非平衡定态中的不可逆过程

本文是用Zubarev非平衡统计算子讨论处于非平衡定态的系统在受到力学拢动时的线性响应问题。仅限于讨论一级近似下的非平衡定态。主要结论是:证明了定态统计算子与定态哈密顿对易,从而证明了定态时间相关函数的稳恒性。导出了以定态为参考态的起伏耗散定理。证明了定态时间相关函数不存在时间反演对称性。根据定态时间相关函数时间反演对称性破缺,证明了对广义极化率的Onsager倒易关系不成立。根据因果律在定态得到满足,证明了对广义极化率的色散关系仍然成立。     

若干介观体系的散射矩阵对称性质的一些讨论

散射矩阵是刻画许多满足量子相干性介观体系的电子输运性质的重要理论工具．结合几个介观体系的量子力学散射问题,讨论了体系的对称性对散射矩阵对称性的重要影响．几个被讨论的例子包括：1）满足时间反演不变性的自旋轨道耦合体系;2）含单轴应变的石墨烯（满足中心反演对称）体系;3）含有Majorana费米子（手征Majorana粒子的一维波导模式或Majorana束缚态）的2个典型问题．从系统的对称性推导散射矩阵的对称性,进而对体系的输运性质得出一些定性的理解．在某些场合,依据散射矩阵的对称性甚至可以对体系的电子结构的拓扑性质给出预言．     

镜面反射对称性引起的自旋宇称效应

具有绕z轴的M重对称性和时间反演对称性系统的哈密顿量可以导致自旋宇称效应 ,给出了源于镜面反射对称性的自旋宇称效应的纯量子力学理论 ,并与源于绕z轴二重对称性导致的自旋宇称效应作了比较。结果表明 ,系统具有镜面反射对称性也是导致自旋宇称效应的原因。     

镜面反射对称性引起的自旋宇称效应

具有绕z轴的M重对称性和时间反演对称性系统的哈密顿量可以导致自旋宇称效应，给出了源于镜面反射对称性的自旋宇称效应的纯量子力学理论，并与源于绕z轴二重对称性导致的自旋宇称效应作了比较，结果表明，系统具有镜面反射对称性也是导致自旋宇称效应的原因。     

一类双曲型Dirac方程

利用 Ｃｌｉｆｆｏｒｄ 复时空间的对称性， 解释时间反演、能量反演与复共轭变换的对应关系，找出正、反粒子的时空对应点     

宇宙微波背景辐射检验CPT对称性

电荷共轭-宇称-时间反演（CPT）联合对称性是粒子物理中的一种基本对称性.检验CPT对称性是检验标准模型及发现新物理等基础科学研究的重要途径.本文将介绍利用高精度的宇宙微波背景辐射（CMB）的观测和实验检验CPT对称性的方法,以及最新进展.通过与其他实验的比较我们发现CMB对CPT对称性的检验精度更高.     

相对论性的多粒子体系的定态薛定谔方程——兼答艾小白先生的…

根据空间－时间反演等价于正反粒子变换这一基本对称性，对多粒子体系的定态薛定谔方程作了一个相对论性的修正－方程在质心系的本征值不再简单地等于结合能的负值了，对此方程的可能应用以及关于狭义相对论的本质问题，也作了进一步的讨论。     

第一性原理计算在固体物理中应用

拓扑绝缘体,由于其奇异的受时间反演对称性保护的金属表面态,是当前研究的一个热点。本文利用第一性原理计算了拓扑绝缘体的电子结构,考虑了范德瓦尔斯力对拓扑绝缘体带隙的影响,并探讨如何在教学中培养本科生的科研创新能力。     

拓扑节线半金属研究进展

拓扑量子材料包括拓扑绝缘体、拓扑半金属和拓扑超导体等,是现代凝聚态物理和材料科学的研究重点.本文旨在简要介绍近年来关于拓扑节线半金属材料的研究结果,并重点阐述本课题组在这一领域的最新研究进展.拓扑节线半金属主要可通过能带的简并和色散两个方面来进行分类.在能带的简并方面本文主要介绍不同对称性保护的节线半金属:在时间反演对称性存在的体系中由点式空间群和非点式空间群保护的节线半金属;在时间反演破缺体系中磁序和拓扑序耦合的节线半金属.在能带的色散关系方面,本文主要介绍具有高次色散的高阶节线半金属和由能带倾斜效应导致的第二类节线半金属.     

利用远场模式反演声波阻尼系数与区域

目的 研究时间调和声波的反散射问题,利用散射波的远场模式反演边界条件中的阻尼系数和边界.方法 应用汉克儿函数的组合来逼近散射波,最终把反散射问题转化为一个最优化问题.结果 给出了一种可行和精确的反演方法 ,并给出了数值例子.结论 给出的反演方法 不仅数学理论简单,而且反演效果也比较好.     

对称性在物理学中的应用研究

利用对称性的概念,对物理学中的对称问题进行了讨论。物理学中存在着大量的与对称性有关的问题,用对称性分析的方法,可以使复杂的物理计算变得简单明了,使物理问题易于求解。在讨论了对称性在力学、电学和电磁场中的一些重要应用后,还指出了对称性在粒子物理学中的重要应用。在现代物理学中,对称性更是研究现代物理前沿问题的一把钥匙,特别是在微观物理领域中,对称性已经成为研究物理问题的一种强有力的手段。     

关于狭义相对论的本质

在量子力学基础上，根据空间－时间反演等价于正反粒子变换这一基本对称性，导出了狭义相对论的质能关系式和洛伦兹变换，从而说明了高速粒子质量增大和运动钟变慢等相对论运动学效应有其普适的内禀动力学本质。     

自然界可能存在超光速粒子

实验发现中微子的质量平方是负值。根据这一事实,对比Dirac方程和虚质量的Dirac方程,提出了一个超光速中微子的量子方程。一个虚粒子可以看作是超光速粒子。这个方程的显著特征是,时空反演是对称性的,而空间反演对称性有最大的破坏。     

非平衡光场调节Haldane模型相变

基于处理时间周期性的Floquet定理,研究了在两种不同的Haldane模型中(包括六角蜂窝晶格及正方晶格)光场同晶格间的互作用,并给出了在参数空间中的Chern数相图。指出在两个系统中相图有差别的原因是由于破坏系统时间反演对称性的物理机制不同。从不同角度给出了实验模拟建议,得到的结果对用外光场方法调控材料的拓扑相提供了可能。     

钕团簇的原子结构研究

利用莫比乌斯反演对势和遗传算法获得了钕团簇NdN(N=3~20)的基态原子结构,给出了钕团簇的对称性,结合能以及最近邻原子间距.计算结果表明,具有Id对称性的Nd13团簇结构上最为稳定,Nd7团簇的对称性比Nd11高,但Nd11在结构上比Nd7更稳定,表明高对称性的团簇并不总是比低对称性的团簇稳定.     

关于热力学定律的一些讨论

热力学在基础物理学中是一门至关重要的学科,特别是它的4条基本定律,揭示了宏观物质热运动的客观物理规律.本文主要通过Carnot热机循环效率从定量层面上揭示出具有时间反演对称性破缺的宏观物质系统演化的不可逆过程进行的方向性的热力学第二定律和在理想气体温标下具有绝对零度不能到达的热力学第三定律之间的隐含关系,即在Carno...     

基于自适应粒子群优化和MPI的大地电磁并行反演算法

针对大地电磁粒子群反演算法存在的计算时间过长的问题,基于自适应粒子群优化和消息传递接口提出一种新的大地电磁并行反演算法.在曙光4000L大型机平台上,利用该并行反演算法进行一维大地电磁层状介质反演实验,实验结果表明,新的并行反演算法能有效解决大地电磁粒子群反演计算时间过长的问题.