自旋轨道耦合体系Mott相变的团簇动力学平均场理论研究

Mott相变一直是凝聚态物理广泛研究的前沿问题,对于理解高温超导有重要意义.在描述Mott相变中Hubbard模型处于核心的位置.在该模型中,强电子-电子相互作用使巡游电子局域化,从而使体系发生Mott相变.目前,在很多材料中发现电子具有自旋-轨道耦合,所以自旋轨道耦合引起了人们很大的兴趣.本文研究具有自旋-轨道耦合正方晶格的Mott转变,得到了体系在参数空间下的相图.我们发现,当考虑自旋轨道耦合,它对传统的Hubbard模型会产生重要的影响.     

Rabi模型的分析与计算

Rabi模型是量子光学的基础模型之一,它描述了一个二能级原子系统与腔内光场的相互作用.但尽管Rabi模型在物理学中有重要地位,它并不能被精确解析求解.通常的办法是将Rabi模型在旋波近似下转化为JC模型,则可以解析求解,然而JC模型只能描述量子光腔的强耦合作用,不能描述超强耦合作用.在这个工作中,为了求解Rabi模型,我们采用Phy.Rev.A,2012,86(1):2271一文中的方法对其哈密顿量进行U=exp[λσx(a++a)]的幺正变换,忽略a+和a的高阶项,将其投影在σz的本征态上,其中σz|±z〉=±|±z〉,得到一个类JC模型,再对所得哈密顿量进行分析,可以得出能量谱和波函数.在MATLAB中进行数值模拟,将数值模拟的结果与解析结果进行对比,我们发现在低能级区物理图像吻合良好.     

玻璃化转变与结构弛豫

基于最新发现的玻璃系统中介观尺度上的动力学关联的不均匀性,建立了非均匀耦合耗散的玻璃化转变模型(HCDmodel),给出了描述玻璃体中过冷液态、玻璃化转变和玻璃态异常时效的耗散和"扩散”相耦合的统一偏微方程,对实验现象进行了统一描述.     

非线性绝热条件下的级联高效非线性光频转换

理论上研究了级联二阶非线性光学效应产生三次谐波中的非线性耦合与能量转移过程.依据受激拉曼绝热通道转移(STIRAP)原理和暗态特征,获得了非线性系统中的非线性绝热条件、分析了实现高效能量转换的物理机理,提出了实现能量完全转换时耦合系数应该满足的基本条件.研究结果对于设计产生三次谐波的光学器件具有重要意义.     

随机耦合模型在微波腔体研究中的应用

文章分析了随机耦合模型在微波腔体研究中的应用,主要介绍了该理论中重要的归一化阻抗矩阵公式和各个参量的含义,并用一个简单模型进行了举例分析;说明随机耦合模型方法在分析电磁波腔体中电磁物理最的统计特性具有重要的理论和工程意义,其在电磁兼容、高功率微波效应研究等方面具有重要的价值.     

研究N-Λ和N-Σ的S波散射相移

在手征SU(3)夸克模型中,用夸克与标量介子九重态和赝标介子九重态场的耦合来描述中长程相互作用,单胶子交换来描述短程相互作用.推广的手征SU(3)夸克模型是在原来手征SU(3)夸克模型的基础上进一步引入了夸克和矢量介子九重态场的耦合,主要由矢量介子交换来描述短程相互作用.在推广手征SU(3)夸克模型下研究了核子-超子相互作用过程,计算了N-Λ和N-Σ相互作用的S波散射相移.通过和手征SU(3)夸克模型的结果比较,发现N-Λ和N-Σ系统的短程相互作用既可以由单胶子交换来描述,也可以由矢量介子交换来描述.     

H粒子的结构

在手征SU(3)夸克模型中,用夸克与标量介子九重态和赝标介子九重态场的耦合来描述中长程相互作用,用单胶子交换来描述短程相互作用.推广的手征SU(3)夸克模型是在原来手征SU(3)夸克模型的基础上进一步引入了夸克和矢量介子九重态场的耦合,主要由矢量介子交换来描述短程相互作用.笔者利用手征SU(3)夸克模型和推广手征SU(3)夸克模型,在两集团组态下研究了H粒子的结构.结果表明, NΞ和∑∑耦合道对H粒子提供比较大的吸引相互作用,两集团之间的夸克交换效应也提供吸引相互作用,它们都有助于H粒子束缚态的形成.另外,通过和手征SU(3)夸克模型的结果比较,发现两种不同的短程相互作用机制对H粒子定性的描述是一致的.     

吸引与排斥耦合神经元中的稳定幅度奇异态

在耦合振子系统中,表现为具有振幅空间相关性的振子与空间非相关性的振子共存的幅度奇异态与动物半脑睡眠的内在机制密切相关,因其具有初值敏感性和存活时间较短的特点而常被认为是走向系统同步时的过渡态.该文通过在耦合系统中引入吸引与排斥耦合作用,耦合神经元振子系统会随着吸引耦合作用强度的增加从相位奇异态走向稳定的幅度奇异态和死亡奇异态.幅度奇异态的团数随耦合作用半径增加而按幂律关系减小.通过对2个耦合振子分析,发现稳定幅度奇异态的形成机制源于耦合引起的霍普夫分岔而产生振荡中心为一正一负的2个小振幅振荡与原有大振幅振荡的竞争.随着耦合作用的进一步增加,这2个一正一负的小振幅振荡均走向振荡死亡.当耦合半径增加时,它们的竞争最终形成死亡奇异态.     

在LHC上探测Higgs玻色子的反常规范耦合

探测Higgs玻色子的反常耦合是不依赖于具体模型且无遗漏地探测超出标准模型的新物理效应的有效办法.探测Higgs玻色子的反常规范耦合更有特殊意义,它与电弱对称破缺的机制相关.我们曾提出在LHC上通过WW散射来探测Higgs玻色子反常规范耦合的灵敏方法.本文简要综述这种方法的物理思想及所得结论.     

复杂产品系统的多视图模型

给出了复杂产品系统的一种多视图模型,该多视图模型是由构成产品的可制造物理实体的递阶结构视图、系统动态特性结构视图和系统功能特性视图组成．动态特性视图模型采用封装的形式,描述了系统的动态特性并且支持系统的动态仿真;功能视图表达了系统分功能之间相互关系,并能够很好地描述物理制造实体实现其功能的基本原理,它是实现计算机智能设计和辅助概念设计和物理设计的基础．该集成视图能够说明并行工程环境下的产品设计．     

随机中心耦合布朗马达的定向输运与随机共振

在一些物理和生物环境中,耦合布朗粒子因受介质的温度、浓度等的影响而与周围粒子作用,产生不同程度的粘附和脱落过程,其中便伴随着关联结构的随机解耦合和再耦合行为.本文基于Langevin方程引入了一种新的具有中心随机耦合结构的布朗马达模型来刻画系统输运过程中环境粒子与中心粒子间以一定概率发生局部弹性耦合作用,并形成关联粒子数的随机涨落.仿真结果表明,耦合系统的结构参数、势场对称性及噪声强度等对粒子输运行为均产生显著影响,并且可以观察到系统协作、随机共振和广义随机共振等现象.     

化学反应交联的随机热力学效应

根据受噪声作用的有限化学反应系统的随机热力学理论，以存在膜平衡交联的简单反应模型为例，建立了交联体系的有效主方程及有效随机熵平衡方程。进而阐了这类体系中有效熵产生的统计内涵，初步揭示出内涨落和来自化学反应交联的外噪声的随机热化学效应。     

近邻耦合极限环振子的集体同步

在不忽略极限环振子振幅变化的情况下，考察了具有自然频率分布的极限环振子的最近邻耦合。观察到一些具体现象．适当选择自然频率的范围和耦合强度，通过序参数随时间的周期、准周期和混沌演化，可以看到耦合极限环的频率锁定，振幅死亡和不连贯等现象．通过增大耦合强度，我们同时可以看到相同步的分岔树系列．同时，还可以观察到振子振幅分布的时间演化．     

规则网络中流耦合作用对爆发式同步的影响

耦合振子系统的爆发式同步是许多生物系统自组织动力学行为的内在机制之一,因而倍受关注.考虑到现实生活中许多振子之间的相互作用是非对称性的,通过理论分析和数值计算方法,详细研究了规则网络中,流耦合作用对耦合相振子系统爆发式同步动力学行为的影响.结果表明,非对称的流耦合作用,在具有特定频率空间分布的耦合相振子系统中,有利于促进耦合相振子系统产生爆发式同步.耦合系统达到爆发式同步所需的临界耦合强度与流耦合强度成线性关系.此外,在同步区间可观察到集中锁相和分散锁相两种同步形式共存.通过理论分析,给出了流耦合作用对促进耦合相振子系统爆发式同步的内在机制.研究结果可以为更好地理解非对称耦合作用下耦合相振子系统的自组织现象提供理论支持.     

地球系统科学模拟有关重大问题

从20世纪70年代开始,科学家们已经开始把大气、海洋、冰雪和陆面四个圈层作为一个整体来考虑,既研究各圈层内部的物理过程也研究其间的相互作用,这实际上是一个物理气候系统.进入21世纪,人们的视野从物理气候系统扩展到了地球系统,进一步考虑生态系统、空间天气和固体地球系统,通过研究圈层内部的物理、化学和生物地球化学过程以及圈层之间的能量、动量和物质交换来了解地球能量过程、生态过程和新陈代谢过程的运行规律.人们越来越重视诸如碳、氮循环等生物地球化学耦合过程在气候系统中的作用及人类活动对这些循环过程的影响.地球系统模式基于地球各圈层中的物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,然后用数值计算方法求解,编制成一种大型综合性计算程序.地球系统模式是迄今为止最复杂和最具综合性的科学数值模拟工具,是地球系统科学理论和知识的集大成.地球系统模式的先进性,体现了一个国家在地球系统科学研究的核心竞争力,是衡量一个国家地球科学研究综合水平的重要指标.建成国际领先的地球系统模式对大幅度提升我国在地球系统科学领域的水平具有不可替代的作用.本文概述了地球系统数值模拟研究的科学意义、国家需求、国际发展趋势、我国已经取得的成就和未来的发展目标和任务.     

A-C效应产生的物理机制及其理论诠释

利用电磁对偶原理与洛伦兹力矩的交叉耦合形式,重新对阿哈罗诺夫-凯什(Aharonov-Casher)效应产生的物理机制进行了解释.计算出了运动磁矩与电场之间的交叉耦合力矩、电磁系统的拉氏函数及正则动量.由此推出了带有磁矩的原子(属于中性粒子)在电场中的等效势能,该势能影响到了微观粒子波函数的位相,使得粒子的德布罗意波的衍射图样发生变化.因此从理论上得出:A-C效应中几何位相的移动,还存在物理来源,即交叉耦合力矩.     

高层建筑横风向失稳振动机理的数值分析

基于计算流体力学的数值模拟方法,研究了矩形截面钝体高柔结构风致横风向失稳式振动(驰振).为反映结构运动对流动风场的影响,除建立固定不动的计算区域外,还建立了随结构运动的物理区域,在计算区域中修正了流动风场的控制方程,采用标准SGS大涡模型,开发出WSSG建筑风场模拟程序,捕捉到结构在风场作用下的驰振现象,并从流场结构等方面分析了引发机理.     

一类特殊的Mathieu方程的分岔及混沌控制

用相图、Lyapunov指数图、时间响应图、庞加莱截面图和全局分岔图分析和研究了系统的混沌状态.利用耦合反馈控制法对一类特殊的Mathieu方程的混沌行为进行了控制.结果表明,通过这种方法可有效将这一类特殊的Mathieu方程的混沌运动控制到稳定的周期状态.     

捕食-食饵模型中的随机共振

由统一色噪声近似理论和随机共振的双态理论研究了耦合的乘性色噪声和加性白噪声驱动的捕食-食饵模型(The Predator-Prey Model)中的平均首通时间和随机共振现象,在噪声不同的关联时间和噪声间不同的耦合强度下求出了系统的平均首通时间T和信噪比SNR,讨论了系统的各种参数对信噪比的影响.     

具有Hassell-Varley型反应函数的捕食者-食饵系统的随机建模

基于具有Hassell-Varley型功能反应函数的确定性捕食系统建立了两类新的随机捕食者-食饵模型:连续时间马尔科夫链模型和伊藤型随机微分方程模型.分析了不同形式的出生率和死亡率对模型动力学的影响,并通过数值模拟讨论了模型的渐近性态.