纤维网络应力整流：通过自组织屈曲展现非线性力学筛选
本研究通过数值模拟探索非线性纤维网络的力学行为，发现仅需两种变形模式即可产生多样化的力学相态。网络在微观力偶极子作用下通过自组织屈曲模式重塑，导致泊松比的重整化。大尺度上的涌现行为可归因于力偶极子的'力学筛选'机制，类似于静电学中的介电屏蔽效应，这对理解细胞运动和形态发生中的力传递机制具有重要意义。
2025-11-27 速览 · 物理学
2025-11-27 共 24 条抓取，按综合热度排序
利用荧光闪烁增强空间模式解复用的超分辨率显微技术
本研究提出了一种结合空间模式解复用与发射体闪烁的新型超分辨率显微技术。研究表明，时间波动不仅能提升SPADE成像精度，还能大幅简化获取完整物体信息所需的测量过程——在存在波动的情况下，复杂的SPADE可被更简单的图像反转干涉测量替代。这些优势通过利用检测信号的时间累积量实现，为超分辨率成像提供了更高效的解决方案。
BGO晶体散射效应对飞行时间PET计时精度影响研究
本研究通过双像素探测器和分段SiPM读出系统，实验分析了BGO晶体中晶间散射对切伦科夫计时性能的影响。研究发现超过25%的全能量沉积事件涉及晶内散射，而晶间散射事件的符合计时分辨率达221 ps FWHM，显著差于全能量事件的184 ps。能量分裂导致晶间散射事件在最初1 ns内平均检测光子数降至4.73个，低于全能量事件的5.76个。研究强调在像素化BGO TOF-PET系统中需要采用时间感知的逐像素时间戳策略以维持最佳计时性能。
钨锗化物单光子探测器实现29微米波长饱和探测效率
研究人员开发出基于钨锗化物新型材料系统的超导纳米线单光子探测器，在长达29微米的波长范围内实现了饱和内部探测效率。这一突破解决了中红外光谱区域单光子探测的主要挑战，将推动系外行星透射光谱、分子振动指纹识别等应用领域的发展，为遥感、热成像、环境监测和天文学开辟新前沿。
高纯锗晶体杂质分布研究助力稀有事件探测
本研究通过纵向切割单晶高纯锗晶体为37个片段，首次系统绘制了探测器级高纯锗晶锭的掺杂分布图。利用霍尔效应测量提取硼、铝、镓和磷的杂质浓度，确定了主要掺杂剂的有效偏析系数和初始熔体浓度。研究结果为高纯锗晶体生长过程中的杂质传输和熔固分配提供了定量见解，支持下一代稀有事件探测用大型低本底锗探测器的可靠制备。
软件聚焦系统实现宽场光学显微镜自动对焦
研究人员开发了一种基于软件的聚焦系统，专门解决生物样本长时间成像过程中的焦距漂移问题。该方法仅需电动Z轴驱动器，无需额外硬件，通过在盖玻片另一侧成像标记来实现自动对焦。研究提供了Beanshell脚本实现，评估了多种物镜下的性能，并与硬件自动对焦系统进行对比，结果显示两者效果相当。该系统在细菌菌落活体成像中表现出良好效果。
虚拟高压实验室：安全3D环境中的游戏化学习
研究开发基于Unreal Engine 5的3D虚拟高压实验室，为电力工程、电气工程和机电专业本科生提供安全的高压工程实践环境。通过10个课程配套实验、游戏化互动和AI教学工具，该实验室显著提升学生参与度、知识保留率、实践技能和安全意识。评估显示其学习效果优于传统实验室，为培养应对城市能源挑战的工程师提供创新方案。
高分辨率激光光谱揭示镄-255超精细结构
本研究通过高分辨率激光光谱技术，在美因茨RISIKO质量分离器上对重核素镄-255进行超精细结构分析。采用PI-LIST高分辨率离子源探测398.4nm和398.2nm两个基态跃迁，结合GRASP18软件的多组态Dirac-Hartree-Fock理论计算，首次精确测定其核磁偶极矩μ=-0.75(5)μ_N和电四极矩Q_S=+5.84(13)eb。结果表明该核素占据ν7/2[613]尼尔森轨道，具有稳定的长椭球形变，为重锕系核理论研究提供了重要基准。
湍流通道中氢-空气预混火焰热扩散不稳定性的直接数值模拟
研究通过直接数值模拟分析了Reτ=530湍流通道中氢-空气预混火焰的热扩散不稳定性。比较了两种当量比火焰：φ=0.25的慢速火焰主要在核心流传播，而φ=0.35的快速火焰接近壁面并间歇性淬熄。研究发现热扩散现象与壁面湍流在近壁区域产生强烈协同作用，显著增强了火焰速度，局部拉伸因子I0峰值与雷诺应力峰值位置重合。
μ子催化聚变系统可高效生产稀缺同位素
研究表明，利用μ子催化聚变产生的高通量高能中子，可大幅提升稀缺同位素生产效率。该系统无需外部加热，突破了传统聚变系统的热通量限制，能在较低μ子产生率下实现高产量。例如，仅需每秒1亿个μ子，每年即可生产0.5毫克锕-225，相当于当前全球供应量的10倍。这一发现为μ子催化聚变在医疗同位素生产等领域的应用开辟了新途径。
数值方法求解二维Boussinesq方程：RK4与Strang分裂技术
本研究针对二维'坏'Boussinesq方程提出高精度数值解法。通过傅里叶级数分析线性化方程，发现需排除不满足特定条件的高频傅里叶模式以避免解爆炸。应用RK4和Strang算子分裂方法，仅保留满足条件的傅里叶模式可获得稳定精确解。误差分析显示RK4略优于Strang分裂，方法成功模拟了狄利克雷边界条件下的波反射现象。
五国最高峰新发现：沙特阿拉伯、乌兹别克斯坦等国首次精确测定国家最高点
2018-2025年间，研究人员使用差分GPS和阿布尼水准仪等专业设备，对沙特阿拉伯、乌兹别克斯坦、冈比亚、几内亚比绍和多哥五个国家的最高峰进行了精确测定。新确认的国家最高点包括沙特阿拉伯的Jabal Ferwa、乌兹别克斯坦的Alpomish、冈比亚的Sare Firasu Hill、几内亚比绍的Mt Ronde和多哥的Mt Atilakoutse。这些发现有助于理解各国自然地理特征，为自然资源管理、流域规划和旅游开发提供科学依据。
离散时空几何新理论：用空间基本单元解释暗物质现象
本研究提出基于离散时空框架的暗物质新解释，引入非物质的'hodon'空间单元概念。hodon具有超轻有效质量，源于真空能量密度和全息体积限制。通过协变标量场描述hodon密度分布，推导出与广义相对论一致的熵驱动演化方程。该模型无需新粒子或修改引力理论，即可产生引力聚集效应，形成稳定的晕核结构，与星系旋转曲线和低质量晕观测一致。空间不确定性关系自然抑制小尺度结构，符合Lyman-α森林和弱引力透镜观测约束。
中国2000万电动车注册数据分析：能效优势显著但碳排放差异巨大
基于2022-2024年间2000万辆电动车注册数据的研究显示，电动车比传统燃油车能效高出30.9-212.8兆焦/百公里，但各省碳排放强度差异显著，从18.2到270.4克CO₂/公里不等。研究发现汽油仍占电动车能源消耗的44%，凸显混动车型电气化程度有限。情景预测表明排放将在2030年左右达峰，2035年随固态电池应用和政策强化而下降，为交通深度脱碳提供实证基础。
量子引力新尺度：临界半径揭示全息对偶相变与信息悖论解决方案
本研究在反德西特空间中构建了统一框架，结合广义与扩展不确定性原理，发现了一个关键的量子引力尺度——临界半径。该尺度标志着量子引力效应与AdS曲率效应达到平衡的相变点。研究揭示了三个相互关联的现象：标准全息对偶的破坏、中心荷的复化拓扑相变，以及通过陈-西蒙斯态拓扑存储信息的信息悖论解决机制。这些发现为AdS/CFT对应关系建立了自洽条件，并识别了黑洞向弦状残余态转变的热力学临界点。
太阳辐射、反射率与CO₂对地球温度影响的新研究
最新研究分析了影响地球表面温度的三大因素：太阳常数、邦德反照率和CO₂浓度。研究表明，太阳辐射强度对温度影响最大，地表反射率次之，而CO₂浓度的影响相对较小。该研究通过建立有效发射率与CO₂浓度的函数关系，量化了各因素对全球温度的贡献程度。
高纯度锗晶体厚度依赖载流子迁移率研究揭示器件设计新规则
本研究首次系统性地研究了体生长高纯度锗晶体从2.7毫米减薄至7微米过程中的载流子迁移率变化。通过霍尔效应测量发现，迁移率遵循扩展指数依赖关系，特征静电长度为6-50微米。研究表明迁移率下降主要由静电耗尽效应而非表面散射主导，提出了简单器件设计规则：厚度大于3倍特征长度可保持大部分体迁移率，更薄器件则进入耗尽控制区域。该结果为超薄锗基电子和量子器件提供了定量设计基准。
广义壳层定理：将引力场理论扩展到任意维度与拓扑空间
本研究将经典壳层定理推广到任意维度的常曲率空间，利用欧拉-泊松-达布球面均值恒等式，确定了具有球对称性质的引力势函数。该理论不仅与平直三维空间中的已知结果一致，当重标度因子为1时还简化为Gurzadyan宇宙学定理。方法自然扩展到非平凡空间拓扑结构，为引力理论研究提供了新的数学框架。
光子时间晶体实现非互易负折射，隔离度达46dB
本研究提出并理论验证了基于时变光子结构的非互易负折射技术。通过在双曲介质界面设计时间调制，实现了前向与后向光束的隔离，同时保持负折射特性。开发了两种互补方案：光学频段采用多层AZO/ZnO双曲结构夹在介电调制层间的3D时间晶体；微波频段采用线介质夹在时间调制电阻超表面间的2D时间晶体。利用Floquet谐波展开和定制谐波平衡有限元求解器验证，光学器件隔离度超过46dB，微波器件约11dB。该工作为跨频段非互易负折射提供了通用框架。
机器学习力场与马尔可夫模型桥接原子与介观尺度锂传输
本研究提出了一种自下而上的多尺度工作流程，整合了从头算分子动力学、机器学习力场和马尔可夫状态模型，在原子尺度跳跃机制与介观尺度传输之间建立了定量一致性联系。机器学习力场在保持近DFT精度的同时，实现了数十纳秒的大规模分子动力学模拟，消除了有限尺寸偏差，获得与实验高度一致的扩散系数。马尔可夫模型可重现均方位移并恢复稀有扩散过程，其本征值和本征向量编码了特征弛豫时间和主导传输路径。
两层Couette流中界面长波的双稳态特性研究
本研究基于Kalogirou等人(2016)开发的渐近模型，分析了两层平面Couette流中界面长波的稳定性，验证了与Barthelet等人(1995)实验结果的显著一致性。在双稳态区域，模型在定性和定量上均表现出良好匹配。研究识别出两种稳定的行波模式，并通过不同初始条件刻画了各自的吸引域特征。
海洋云增白技术早期发展史：Latham与Salter的科学遗产
本文追溯了海洋云增白技术从1990年作为云微物理过程的初步构想，到2015年发展为完整概念的历程。重点介绍了创始人John Latham和Stephen Salter的关键贡献，包括理论基础建立和技术方案设计。该技术通过增加海洋云层反照率来减缓全球变暖，目前在英国ARIA项目中得到进一步发展，成为应对气候变化的潜在地球工程方案。
深度学习气候模拟器对ENSO响应存在放大偏差
研究首次使用深度学习太平洋定常实验方法，发现耦合深度学习气候模拟器在模拟ENSO遥相关时产生显著放大的强迫响应。虽然模型能准确捕捉大气内部变率，但对ENSO强迫的响应被过度放大，导致极端事件模拟出现偏差，包括高估大气阻塞频率和持续时间，同时低估峰值强度。这凸显深度学习气候模型需要类似传统数值模型的深入物理验证。
高能对撞机中束流辐射的解析近似方法
本研究针对TeV能量级电子-正电子对撞机中的束流辐射现象，发现在大量子参数极限下描述可简化。研究提供了电子和光子束流辐射谱的通用函数表达，并给出了适用于10TeV对撞机设计的近似函数。这些结果为高能束-束相互作用研究提供了重要工具，为后续QED过程计算奠定基础。