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03-24 00:00
本研究开发并评估了一种基于网格的机器学习框架，利用Warn-on-Forecast系统（WoFS）的预报输出，预测未来2-6小时内发生强对流天气（大冰雹、破坏性大风和/或龙卷风）的概率。研究比较了直方图梯度提升树（HGBT）模型和深度学习U-Net方法，发现两者均优于基于2-5公里上升螺旋度的校准基线，尤其是在较高概率阈值下。HGBT取得了最佳性能指标，但其预测概率上限为60%，而U-Net的预测可延伸至100%。U-Net产生的空间指导比基于树的方法更平滑。这些发现为机器学习在对流允许模式后处理中提供短期强天气指导的有效性增添了新证据。
机器学习强对流预警概率预报warn-on-forecast后处理深度学习
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03-24 00:00
本研究开发了一种多尺度蒙特卡洛模型，用于模拟离子对松散粉末的溅射过程。与基于体素的方法相比，该模型对靶材几何结构采用了更高保真度的处理方法。通过模拟Kr+离子轰击Cu粉末和平板，研究发现粉末溅射与平板或粗糙表面溅射存在显著差异：在所有离子能量下，溅射产额主要由背向喷射主导；在入射角小于60度时，产额峰值朝向离子束源，类似于无大气天体光学观测中的“冲效应”；且角分布峰值仅为平板的一半或更低。研究将这些现象归因于粉末内部的连通空隙结构，并推导出两个拟合函数，有望为松散粉末的绝对双微分逃逸溅射产额提供普适性描述。
离子溅射蒙特卡洛模拟粉末材料行星科学多尺度模型溅射产额
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03-24 00:00
本文提出了SimulCost基准，首次系统评估了大型语言模型（LLM）在自动化物理模拟任务中的成本效益。研究覆盖了流体力学、固体力学和等离子体物理等12个模拟器的近5000个任务，将LLM在单轮（初始猜测）和多轮（试错调整）模式下的表现与传统扫描方法在精度和计算成本上进行了对比。研究发现，前沿LLM在单轮模式下成功率仅为46-64%，在高精度要求下更低；多轮模式虽能将成功率提升至71-80%，但其耗时是传统方法的1.5-2.5倍，经济性不佳。该工作开源了静态基准和可扩展工具包，旨在推动面向物理模拟的成本感知智能体设计研究。
物理模拟大语言模型成本评估基准测试参数调优计算效率
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03-24 00:00
本研究提出了一种数据驱动方法，通过将高维海洋气候模型的动力学投影到降维状态空间，构建用于罕见事件模拟（如大西洋经向翻转环流（AMOC）倾覆）的高效评分函数。该方法与轨迹自适应多级分裂（TAMS）算法结合，相比现有评分函数，能在计算少量模型轨迹的情况下，以更低方差估计状态间的转移概率，显著提升了模拟效率。研究还展示了该方法在纯噪声诱导及随机与确定性强迫共同作用场景下的有效性，为应对瞬变气候变化的全球模型模拟提供了新策略。
罕见事件模拟气候倾覆降维方法评分函数tams算法amoc
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03-24 00:00
本研究提出了一种结合机器学习原子间势（MLIPs）与神经经典密度泛函理论（neural cDFT）的统一框架，用于从第一性原理出发对液体进行多尺度建模。该框架利用MLIPs生成非均匀微观密度分布作为训练数据，构建的神经cDFT在计算效率上远超分子模拟，并能透明地推导均质与非均质系统的热力学性质。研究以水和二氧化碳为例，不仅精确复现了体相状态方程和液-气相图，还首次从原理上预测了受限条件下水液-气共存的改变，并捕捉了超临界二氧化碳中的Fisher-Widom线和Widom线等复杂行为。
多尺度建模机器学习密度泛函理论第一性原理液体物理计算物理
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03-24 00:00
本研究针对铜在硅太阳能电池中扩散和电迁移导致的接触不稳定问题，采用激光增强接触优化（LECO）技术，在磷掺杂p-PERC电池的Cu-Si界面诱导局部纳米级焦耳加热。高分辨率STEM和明场分析证实，经LECO处理的样品形成了稳定的Cu3Si界面，材料偏析显著减少。SEM和蚀刻后EDS图谱显示化学抗性和界面清洁度得到改善。电学性能上，LECO处理使串联电阻降低至原来的1/3，提升了填充因子和效率，同时保持了二极管质量。
太阳能电池铜硅界面激光处理接触优化材料表征perc技术
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03-24 00:00
本研究探讨了在PERC太阳能电池铜穿透式金属化工艺中，不同带速（对应325°C、360°C、390°C峰值温度）对电性能的影响。接触烧结后，电参数依赖于带速，但经过激光增强接触优化（LECO）处理后，不同带速处理的电池性能趋于一致。扫描电镜/能谱分析显示，带速增加导致元素铜含量上升，而LECO处理使串联电阻显著降低至约0.428–0.503 Ω·cm²，最终在均匀发射极PERC电池上实现了20.8%的效率。
太阳能电池铜金属化leco处理perc技术工艺优化
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03-24 00:00
本研究首次系统探究了钙钛矿太阳能电池在恒定反向电流应力下的降解行为，揭示了空穴传输层选择对降解路径的决定性作用。研究发现，使用厚层PTAA的电池虽能耐受高反向偏压，但在接近最大功率点的恒定反向电流下会迅速发生灾难性击穿；而采用MeO-2PACz界面修饰的电池则表现出温和、渐进且可恢复的降解。通过电学测量与空间分辨光致发光成像，研究排除了分流形成机制，支持了离子与电荷介导的界面电化学降解模式。
钙钛矿太阳能电池反向电流降解空穴传输层电化学降解稳定性研究界面工程
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03-24 00:00
本研究首次将张量列车（TT）格式应用于高维非稳态火焰进程变量（UFPV）流形的表示，以解决化学流体动力学（CFD）模拟中的内存瓶颈问题。UFPV框架通过预计算流形和少量参数捕捉反应流的热化学状态，避免传输所有组分或求解大型刚性反应系统。通过构建五维UFPV流形并采用TT格式存储，实现了显著的内存压缩，同时保持了流形保真度和燃烧行为。在一维反应流案例中，基于间断伽辽金（DG）的JENRE多物理框架验证了TT压缩流形可与标准UFPV表互换使用。基准测试表明，基于TT的流形采样速度可比密集张量评估提升高达2.4倍。该TT框架不仅适用于UFPV燃烧模型，也为其他基于列表的燃烧方法提供了可扩展的替代方案。
张量列车燃烧模拟计算流体动力学模型降阶高维流形内存压缩
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03-24 00:00
研究提出，无需引入新的修正引力理论或奇异宇宙模型，在广义相对论及其非完整爱因斯坦系统的几何流理论框架内，即可描述宇宙的加速膨胀。通过构建广义非对角解，并利用非完整标架和联络变形方法，精确或参数化地解耦并积分非线性场方程。这些解描述了黑洞构型如何通过几何演化，转变为具有有效暗能量流体的加速宇宙，其非线性对称性和跑动宇宙学常数允许黑洞与宇宙几何之间的平滑转换。
广义相对论几何流非对角解加速宇宙黑洞演化暗能量
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03-24 00:00
本研究分析了Reissner-Nordström黑洞内视界（R区域）的粒子碰撞过程，发现在特定条件下，质心系能量可以无限增长。与以往黑洞背景下的高能碰撞方案不同，该效应不需要对粒子参数进行精细调节。这一发现可视为导致黑洞内视界不稳定性的波动过程的对应粒子效应。
黑洞物理粒子碰撞内视界高能物理广义相对论
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03-24 00:00
本研究探索了生成式人工智能（ChatGPT）在评估实验物理实验报告中的应用。研究采用了两种交互模式：基于API的自动化评估和模拟教师反馈的定制化配置。分析聚焦于两个互补维度——形式与结构完整性，以及技术准确性与概念深度。研究发现，ChatGPT在报告的组织结构、清晰度和科学规范遵循方面能提供一致的反馈，但其对技术推理和实验数据解读的评估可靠性较低。两种模式均存在特定局限，尤其在处理图形和数学信息方面。本研究有助于理解AI在实验报告评估中的应用如何影响反馈实践，并强调了教师监督对于确保物理推理有效性和实验结果准确解读的重要性。
人工智能教育实验物理chatgpt反馈评估教育技术
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03-24 00:00
本研究在PyBEST中引入了一个可复用的几何优化引擎，首次实现了轨道优化对耦合簇双激发（OOpCCD/AP1roG）方法的解析核梯度计算。该引擎结合了PyBEST的解析电子结构梯度与geomeTRIC优化器的坐标框架和收敛机制。得益于OOpCCD的seniority-zero波函数结构和轨道平稳性，梯度方程形式紧凑，避免了波函数参数的有限差分求导，并减少了对全双粒子约化密度矩阵的存储需求。验证表明，该方法能稳健收敛，其优化的分子结构参数（如键长、键角）与高精度参考方法（如CCSD(F12c)(T*)和MP2）的偏差极小（键长约0.02 Å，键角小于1°）。
量子化学几何优化解析梯度耦合簇方法轨道优化计算化学
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03-24 00:00
本研究利用机器学习势能，系统评估了电子结构计算中收敛设置对模拟液态水和冰的结构与动力学性质的影响。研究发现，广泛使用的revPBE0-D3计算方案在高度收敛的对比下，其与实验数据的一致性显著下降；而采用相同高收敛设置时，ωB97X-rV泛函表现出更好的实验吻合度。常用的三重-ζ基组下的MP2方法则表现不佳，表明收敛性不足。这些结果强调了在评估电子结构方法的基础精度和开发可靠水体系模型时，必须进行完全收敛的参考计算。
机器学习势能分子模拟电子结构计算液态水收敛性泛函精度
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03-24 00:00
本研究评估了三维变分（3D-Var）数据同化结合快速更新循环（RUC）框架在改进印度尼西亚群岛地区短时降水预报方面的效果。以2023年7月7日巴厘岛日降水量超过193 mm·day⁻¹的强降水事件为案例，利用WRF模型及其同化系统（WRFDA），同化自动气象站（AWS）的地面观测数据，并测试了1、3、6和12小时的不同循环间隔。结果表明，1小时循环间隔的预报效果最佳，其2米气温的均方根误差（RMSE）为0.0–0.3°C，小时降水RMSE为1.295 mm·h⁻¹，相较于未同化的预报分别降低了约75%和57%。高频同化循环有效约束了初始条件误差，捕捉了中尺度对流演变，与雷达反射率观测的空间一致性更高，证明了其在热带海洋环境临近预报中的明显优势。
数据同化短时预报强降水wrf模型快速更新循环热带气象
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03-24 00:00
本研究针对ITER、SPARC等高性能托卡马克中可能因等离子体破裂产生破坏性逃逸电子电流的问题，开发了一个包含氚β衰变和康普顿散射种子源影响的解析判据模型。该模型通过引入包含部分屏蔽效应的雪崩增益因子，能够快速预测参数空间中可能发生显著逃逸电子电流转换的区域，为下一代激活托卡马克装置的安全运行提供理论指导。模型已通过DREAM流体模拟验证。
托卡马克逃逸电子等离子体破裂解析模型核聚变安全
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03-24 00:00
本研究开发了新的建模能力，用于预测球形托卡马克H模台基区剖面。通过将ASTRA输运求解器与新经典输运、基于电子温度梯度（ETG）和动理学气球模（KBM）不稳定性的回旋动理学简化模型耦合，成功模拟了NSTX两次放电的温度剖面。研究构建了一个仅需单个自由参数的离子尺度输运准线性替代模型。分析表明，新经典输运在离子通道中占主导，ETG湍流在等离子体边缘对电子通道贡献显著，而KBM/MHD类模体对离子和电子热通道均产生重要输运，是精确台基建模的关键。
等离子体物理托卡马克台基区输运模型回旋动理学h模
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03-24 00:00
本研究针对CEBAF加速器使用的1.5 GHz铌腔，在现有硬件热处理限制下，成功应用了氮注入和中温烘烤氧合金化两种高Q值表面处理技术。两种工艺均在中等加速梯度下显著提升了腔体的本征品质因子Q₀，在2.07 K和20 MV/m条件下达到约2×10¹⁰。研究证明了降低退火温度的氮注入工艺的有效性，并成功将氧合金化工艺扩展到多单元腔体，为降低CEBAF运行时的低温负载提供了可行的技术路径。
超导射频腔品质因子表面处理低温负载加速器技术cebaf
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03-24 00:00
研究通过分析球面傅里叶神经算子（SFNO）在训练过程中的每一个检查点，首次揭示了AI气象模型学习极端天气事件（如热带气旋）的动态过程。研究发现，模型在训练中期会“遗忘”某些风暴的强度信息，这种“遗忘”模式与异常潮湿的环境相关，可能源于模型未能持续学习湿度与气旋强度之间的关系。这项工作为理解AI天气模型的学习机制提供了新视角，有助于提升其对高影响天气事件的预测可信度。
ai气象模型热带气旋训练动态球面傅里叶神经算子极端天气预测模型可解释性
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03-24 00:00
本研究重新分析了九组太阳喷流（包括针状体、巨针状体和动态纤维）的加速度（a）与最大速度（V）数据。通过绘制log(a)与log(V)的关系图，发现指数n始终接近0.5，即满足关系式 $V \sim a^{0.5}$ 或 $V^2 = k a$。研究进一步揭示，常数k并非任意值，而是恰好等于该组喷流平均高度 $\bar{s}$ 的两倍，从而推导出更简洁的物理关系：$V^2 = 2 a \bar{s}$。这一关系将喷流的加速度和最大速度直接与其所属群体的平均高度联系起来，无需引入额外的经验常数。
太阳物理针状体喷流动力学加速度-速度关系平均高度
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03-24 00:00
本研究在粘性$f(T,L_m)$引力框架下探讨了宇宙晚期加速膨胀现象。该理论将引力作用描述为依赖于挠率标量$T$和物质拉格朗日量$L_m$的函数$f(T,L_m)=\alpha T+\beta L_m$，并将宇宙建模为具有恒定体粘滞系数$\zeta_0$的粘性流体。通过结合哈勃参数测量、Pantheon+超新星数据及DESI重子声学振荡数据的联合分析，采用马尔可夫链蒙特卡洛方法得到最佳拟合参数：$H_0=68.16\pm0.65$，$\alpha=1.53^{+0.49}_{-0.61}$，$\beta=0.40\pm0.96$，$\zeta_0=2.15^{+0.69}_{-0.81}$。减速参数$q_0=-0.33\pm0.41$证实了当前加速膨胀，有效状态方程从高红移的物质主导相演化至晚期的精质相。$Om(z)$诊断显示该模型与$\Lambda$CDM存在轻微偏离，表明粘性效应与挠率-物质耦合共同为宇宙加速提供了物理机制。
粘性宇宙学f(t,l_m)引力宇宙加速膨胀观测限制挠率引力暗能量
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03-24 00:00
本研究通过测试电子模型发现，准静态等离子体磁场的缓慢纵向增加能够改变直接激光加速（DLA）机制。这种磁场变化在电子经历的贝塔特隆频率与激光频率之比中引入滞后效应，使该比值依赖于电子的历史演化路径。这种滞后效应实现了电子-激光能量交换的相位控制，抑制了传统DLA中能量交换的可逆性，使电子能够持续获得并保留能量，避免了间歇性能量损失。
直接激光加速等离子体磁场相位控制能量交换贝塔特隆共振激光等离子体
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03-24 00:00
本研究设计并实现了一种可光学寻址的液晶超表面空间光调制器，适用于高功率透射光调制。该器件采用光敏顶电极，通过435 nm激光图案化寻址，产生瞬态电接触以选择性切换下方的液晶介质。嵌入在约2 μm液晶层中的TiO₂超表面在915-985 nm波长范围内谐振，实现了大的光学可调性。实验展示了在5x5 mm²有效区域内可重构图案的90°线性偏振旋转，整体透射率超过60%。研究还开发了多物理场模型来模拟器件中的透射率调制，该模型与测量结果吻合良好，为未来基于液晶的主动纳米光子学设计奠定了基础。
空间光调制器液晶超表面光学寻址高功率激光偏振控制纳米光子学
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03-24 00:00
本研究通过微流控柱阵列实验，探究了两种不同流变性流体（恒定粘度与强剪切稀化）在有序及无序多孔介质中的流动行为。研究发现，当韦森伯格数 Wi > 1 时，两种流体的流动阻力均增加。在沿流向对齐的阵列中，阻力增强随几何无序度增加而增加，但在交错阵列中则与无序度无关。当无序度足够高时，两种阵列的阻力表现趋于一致。流场测速显示，恒定粘度流体未出现混沌波动，其阻力增强可能与柱间驻点形成的弹性尾迹及拉伸粘度有关；而剪切稀化流体则观察到与阻力相关的混沌波动。结果表明，粘弹性多孔介质流动中阻力增强的主导机制取决于流体流变性与几何复杂性的特定组合。
粘弹性流体多孔介质流动阻力流变学几何无序微流控