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04-03 00:00
本研究提出了新的波-波相互作用条件，揭示了在非线性介质和量子系统中未被充分认识的现象。在非线性光学领域，该条件表明，电磁波在静态周期性介质中可以激发不同频率的波，并实现不同频率波之间的有效相互作用，从而展现出三波相互作用的新特征。在量子力学应用中，该理论揭示了在静态周期势中可能存在新的能量能级，并评估了可能抑制该相互作用过程的加性和乘性噪声水平。
波-波相互作用非线性光学量子动力学周期性介质频率转换
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04-03 00:00
针对过程系统中模型结构知识不完整的问题，研究提出了一种结合通用微分方程与符号回归的机器学习方法。该方法利用神经网络表示模型中的未知部分，并通过符号回归使其可解释。为获取高质量数据以成功恢复真实模型结构，研究开发了一种基于最优区分符号回归所建议的候选模型的序贯实验设计技术，并以生物反应器为例验证了其在发现缺失物理规律中的有效性。
实验设计符号回归通用微分方程缺失物理机器学习生物反应器
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04-03 00:00
本研究系统分析了藏历的算术公理（67个朔望月=65个太阳月），揭示了其导致季节漂移的内在结构。通过将历法分解为计算程序、结构规则与平均运动模型，研究区分了结构强制特征与传统依赖特征，将误差分解为内部算术漂移、恒星对准偏差与异常相位缺陷。分析发现传统日规则的离散算术具有历史稳健性，而大型内部时间缓冲与经典月球模型的多小时误差使其免受地理差异影响。在此基础上，论文提出了分层改革空间而非单一替代方案，范围从保留传统算术的保守修复到基于真实日月运动的完全动力学模型。核心问题是在不丢弃藏历身份的前提下，天文修正能推进多远。
藏历改革历法结构算术漂移天文模型计算历法文化传承
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04-03 00:00
本研究将连续分支随机过程方法应用于纳维-斯托克斯强非线性输运问题，为受限域内的流体动力学提供了新的传播子表示。该方法通过路径空间概率表示处理宏观平流-扩散模型中的平流非线性，为气候动力学、工程应用、地球物理及生物医学等领域的复杂输运现象模拟开辟了新途径。研究提出的新型后向蒙特卡洛算法有望实现受限域内流体高效模拟。
分支随机过程纳维-斯托克斯方程非线性输运受限流体蒙特卡洛模拟概率表示
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04-03 00:00
计算化学的核心是势能面，它能为分子结构分配能量，是阐明反应机理和计算反应速率的关键。密度泛函理论（DFT）一直是获取能量的主要方法，但计算成本高昂。近二十年来，一类新的替代势函数展现出量子精度与力场速度结合的卓越特性。然而，其应用曾受限于需要大量特定系统的训练数据。近期，被称为“基础机器学习原子间势”的方法突破了这一瓶颈，有望在未来十年内彻底改变计算化学的研究方式，并可能取代DFT成为首选方法。
计算化学机器学习势函数密度泛函理论势能面原子间势量子精度
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04-03 00:00
本研究提出VIANA模型，通过整合分子结构图网络、气味语义特征嵌入（基于主气味图POM）以及生物剂量-响应逻辑（希尔定律），构建了一个“三支柱”框架来预测气味感知强度。研究发现，知识迁移并非总是正向，需平衡信息量。对原始语义数据进行主成分分析（PCA），提取95%的关键方差，实现了“信号提纯”，避免了信息过载。该模型显著优于基线结构模型，峰值R²达0.996，测试均方误差（MSE）为0.19，能有效模拟嗅觉饱和物理上限、检测阈值敏感性及气味特征表达的细微差别。
嗅觉感知图神经网络多模态融合知识迁移计算感官科学
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04-03 00:00
本研究将Shakhov-BGK方法扩展至开源粒子代码PICLas中，用于模拟多原子分子以及包含原子与分子的混合气体，同时考虑了内自由度非平衡效应。模型验证了其守恒性质，并推导了普朗特数模型参数。通过采用基于碰撞积分的一阶近似来确定混合气体的粘性和热导率。模型通过超音速库埃特流和不同流动参数与气体成分下的70度钝头体高超音速绕流等测试案例进行验证，结果与直接模拟蒙特卡洛方法及椭球统计BGK方法进行了对比，总体吻合良好。特别地，所提出的SBGK模型比ESBGK模型更精确地捕捉了70度钝头体前的激波结构。
计算流体力学稀薄气体动力学bgk模型多原子分子混合气体非平衡流动
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04-03 00:00
本研究针对地球物理和天体物理尺度上受快速旋转和内部强加热驱动的对流系统，推导了一个渐近简化模型。主要贡献在于，在无限普朗特数极限下，严格证明了平均温度和平均垂向对流热输运的边界，其表达与瑞利数和埃克曼数相关。这两个量分别表征了流动的混合程度以及由对流引起的底、顶边界热流不对称性，它们之间并无先验联系。研究采用了与以往不同的估计技术，识别出两种不同的标度行为，并为未来研究旋转主导的内部加热对流提供了严格的约束。
旋转对流内部加热渐近模型热输运地球物理流体标度律
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04-03 00:00
本研究提出了自由空间中泊松-弗拉索夫和泊松-玻尔兹曼系统的路径空间概率表示，通过连续分支随机过程进行建模。该方法产生了新的传播子表示，并为利用新型分支向后蒙特卡洛算法进行高效模拟开辟了新途径。后续的统计估计器在引力星系团和等离子体动力学问题上进行了基准测试，展示了其在跨尺度物理模拟中的潜力。
蒙特卡洛方法分支过程等离子体物理统计力学路径积分数值模拟
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04-03 00:00
TUNA 是一款开源的量子化学程序，专门用于计算原子和双原子分子的电子结构。该程序基于一个核心原则：只要能计算能量，所有性质（如振动频率、响应特性、分子动力学轨迹等）均可通过数值微分获得。它集成了密度泛函理论、多体微扰理论和耦合簇理论等多种方法，并提供了直观的命令行界面。TUNA 既是一个透明的教学平台，也是一个用于在量子化学中最简单且最具指导性的双原子体系上进行方法基准测试的紧凑环境。
量子化学电子结构开源软件数值微分双原子分子基准测试
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04-03 00:00
本研究提出了一种基于聚焦离子束（FIB）系统的静电转移方法，用于制备磁共振力显微镜（MRFM）所需的磁尖。该方法通过静电作用将预制的亚微米级磁性颗粒（460 nm至2.8 μm）精确转移到微悬臂梁上，实现了对磁体伸出悬臂梁前缘长度的精确控制，并最大限度地减少了对磁尖前缘的制造损伤。该方法支持多种尖端形状、尺寸和材料，突破了传统制造方法的限制。蒙特卡洛模拟证实了该方法对颗粒的损伤极小，为更广泛的扫描探针技术定制悬臂梁尖端提供了通用且灵活的解决方案。
聚焦离子束静电转移磁共振力显微镜微悬臂梁纳米磁体扫描探针技术
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04-03 00:00
为满足未来粒子加速器对性能、灵活性和成本效益的严苛要求，研究团队开发了基于射频片上系统（RFSoC）的下一代低电平射频（NG-LLRF）控制系统。该系统摒弃了传统模拟混频器，直接对S波段射频脉冲进行采样与合成，性能远超下一代直线对撞机测试加速器等应用需求。本文重点介绍了该NG-LLRF系统与定制固态放大器（SSA）及高功率测试设施的集成过程，详细总结了各集成阶段的测试与表征结果，分析了射频脉冲稳定性与功率水平的优化，为该系统在不同频段加速器中的全面部署迈出了关键一步。
粒子加速器射频控制系统集成高功率测试直接采样s波段
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04-03 00:00
本研究提出了一种计算Kazantsev方程系数的新方法，该方程描述了包含惯性区和粘性耗散区的全谱磁流体湍流中的小尺度发电机过程。通过数值求解该方程，发现发电机启动的临界磁雷诺数Rm_c随流体雷诺数Re增加而上升，并在Re≥10^5时饱和于Rm_c≈300。当普朗特数Pm=Rm/Re<<1时，磁场增长率较小且与Rm呈对数关系，磁能谱峰值位于欧姆耗散尺度附近。当Pm接近1时，增长率急剧增加，并在Pm>1时增长放缓，最终饱和于略低于最短寿命涡旋寿命倒数的值。
小尺度发电机kazantsev方程磁流体湍流磁雷诺数普朗特数数值模拟
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04-03 00:00
本研究理论分析了在宇称-时间（PT）对称和传统光力系统中，弱探测光反射古斯-汉欣位移（GHS）的调控机制。通过构建一个被动光学腔与主动机械振子耦合的单平台光力系统，区别于传统的被动-被动构型。本征频谱分析表明，在可调的有效光力耦合强度下，平衡增益-损耗条件会引发异常点的出现。结合传递矩阵法和稳态相位分析，研究对比了PT对称破缺与未破缺相以及传统系统中的GHS行为。研究发现，横向位移表现出强烈的相位依赖性：在未破缺区域，其位移显著增强，且可通过腔失谐和腔内介质长度进行主动调控。这些结果为光力系统中光束位移的可控操纵提供了新途径，并为可调谐光子器件及精密光学传感应用指明了方向。
pt对称光学光力学古斯-汉欣位移异常点光束调控光学传感
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04-03 00:00
本研究通过三维多相非等温数值模拟，探究了阴极与阳极气体扩散层（GDL）厚度对采用复合泡沫肋流场（CFRFF）的质子交换膜燃料电池（PEMFC）性能的影响。研究发现，对于传统肋流场（CRFF）设计，存在一个最优的阴极GDL厚度以获得最佳性能；而对于CFRFF设计，随着阴极GDL变薄，电池性能持续提升，这一趋势主要由氧浓度变化主导。此外，在两种流场设计中，减小阳极GDL厚度均能增加阴极催化剂层离聚物中的溶解水含量，从而降低欧姆极化损失。
燃料电池气体扩散层流场设计数值模拟电化学性能
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04-03 00:00
本研究基于规范理论和群论推导出的新型克莱因-戈登方程，分析了史瓦西黑洞奇点附近的复标量场行为。研究发现，场在奇点附近表现良好，其值在两个奇点处均趋于零。更重要的是，场在事件视界外形成了标量毛，而黑洞内部的场表现为快子场，并通过快子凝聚过程在中心奇点处达到其真真空态。这种行为与最小耦合引力下的克莱因-戈登方程预测截然不同，为理解黑洞内部结构提供了新的物理视角。
黑洞奇点复标量场标量毛快子凝聚克莱因-戈登方程黑洞内部结构
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04-03 00:00
本研究探讨了由损耗和无损耗介质构成的一维和二维非厄米光子晶体，其介质仅虚部介电常数存在差异。研究发现，即使引入微小的材料损耗，也能在布里渊区边界打开一个准带隙，该带隙在对应的无损耗结构中并不存在。这一准带隙导致了尖锐的反射峰，其起源可通过二阶微扰理论解释。作为应用，研究展示了一种结合传统光子晶体波导与非厄米光子晶体的选择性反射器，实现了宽带吸收下的波长选择性反射。
非厄米光子晶体准带隙材料损耗选择性反射微扰理论复杂能带
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04-03 00:00
本研究以1949年智利骑手拉腊吉贝尔与马匹瓦索创造的2.47米世界纪录为案例，通过《Tracker》软件对其跳跃过程进行运动学建模，分析了马-骑手系统的位移、速度与加速度。研究融合了生物力学与兽医学视角，揭示了动物运动中的物理规律与生理限制，为物理学教育提供了基于真实历史场景的跨学科教学资源。
运动物理学生物力学教学案例运动学分析跨学科教育
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04-03 00:00
本研究评估了挪威气象局开发的区域深度学习天气预测模型Bris在预测2023年7月袭击荷兰的强温带气旋“Poly”时的物理一致性。通过与业务数值天气预报系统MEPS对比发现，尽管Bris在均方根误差等标准指标上表现良好，但其输出场存在精细尺度的噪声，导致无法准确捕捉事件的重要中尺度特征，并显著破坏了多个关键的大气平衡（如地转平衡、热成风平衡）。结果表明，当前AI天气模型在极端事件中的物理表示能力仍有不足，其预测的空间梯度存在不真实之处，这为改进模型以确保物理一致性提出了关键问题。
深度学习天气预测物理一致性极端天气数值天气预报模型评估大气平衡
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04-03 00:00
本研究提出了一种基于里德伯原子束电离探测的低频电场传感新方法。该方法采用准直原子束，有效避免了热蒸汽池中因碱金属原子在玻璃表面沉积导致的电场屏蔽效应。通过电离探测在空间分离区域进行高信噪比读取，实现了对低至1 Hz频率外部电场的直流斯塔克位移测量。传感器在20 Hz以上频率的灵敏度优于$1 \text{ mV/m} \sqrt{\text{Hz}}$，在500 Hz以上达到$0.14(4) \text{ mV/m} \sqrt{\text{Hz}}$，线性动态范围超过50 dB。
里德伯原子电场传感原子束电离探测低频测量量子传感
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04-03 00:00
本研究通过飞秒光泵浦，在室温下研究了单模激光器的皮秒增益开关动力学。设计了五种不同光栅周期（120-124 nm）的GaAs分布式反馈（DFB）激光器，对应825.7-849.5 nm的激射波长。其中，122-nm周期器件（838.2 nm）产生了最短脉冲，尽管其光子能量高于增益峰值且输出功率较低。所有器件均表现出随激发功率增加的特征性下啁啾行为。最短脉冲的啁啾脉宽为6.6 ps，啁啾率为0.13 meV/ps；光谱分辨测量显示在脉冲光谱中心光子能量附近的最小脉宽为3.8 ps（扣除探测时间分辨率后为2.3 ps）。数值模拟再现了光子、载流子、增益和折射率的时空分辨动力学，定性和定量地与实验结果一致。研究还揭示了在增益谱高能区产生最短脉冲的机制，归因于更高的微分增益、饱和增益和透明载流子密度。这些结果为增益开关DFB激光器的皮秒脉冲生成内在动力学提供了深入理解，并为短脉冲生成的设计和计算工具提供了指导。
激光物理皮秒脉冲增益开关dfb激光器光谱动力学数值模拟
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04-03 00:00
本研究通过实验实现了一种可在任意方向保持平衡的二维浮体。该浮体基于Zindler曲线形状制造，其几何特性是：所有将其面积平分的弦长均相等。采用多层材料制造出心形物体，使其有效密度接近液体密度的一半。实验表明，在此条件下，物体表现出相对于旋转的中性平衡。当密度发生微小变化时，则会出现偏好方向，这与基于能量的简单描述一致。该实验平台为探索几何与浮力的相互作用提供了直观案例。
浮体平衡zindler曲线实验流体力学几何与物理中性平衡浮力
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04-03 00:00
本研究系统评估了一种基于深度学习（DL）的SNRAware去噪模型在超低场（ULF，<0.1 T）磁共振成像（MRI）中的应用。该模型在88 mT和72 mT数据上训练，通过一系列对照实验评估了其在空间分辨率、线圈阻抗匹配、读出带宽、输入噪声水平、k空间欠采样等多种条件下的性能。结果表明，该模型能有效提升ULF图像的信噪比（SNR），使其达到与临床3 T MRI协议相当的标称空间分辨率，同时主要去除随机噪声并保留信号结构。研究也指出了其局限性，如性能依赖于初始SNR，以及训练域不匹配可能影响特定伪影下的表现。
超低场mri深度学习去噪信噪比提升医学物理图像重建
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04-03 00:00
本研究提出了一种利用连续谱准束缚态（QBIC）的太赫兹超表面生物传感器，通过尖锐共振和增强的光-物质相互作用，克服了传统太赫兹传感器品质因数低、灵敏度有限的瓶颈。作为概念验证，该器件实现了对含硫氨基酸半胱氨酸的无标记检测，灵敏度高达492 GHz/RIU，检测限低至0.00025 mg/mL。其优异性能源于QBIC诱导的场局域效应与超表面结构的协同优化，为高精度生化传感开辟了新途径。
太赫兹传感超表面连续谱准束缚态生物传感器无标记检测高灵敏度