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12-25 00:00
Flow Gym 是一个受 OpenAI Gym 和 Stable-Baselines3 启发的工具包，专为流场量化方法的研究与部署而设计。它采用 SynthPix 作为合成图像生成引擎，为基于连续示踪粒子图像进行流场量化的（学习型）算法提供了统一的测试、部署和训练接口。该工具包还集成了越来越多的现有算法，并在 JAX 框架中提供了稳定的（重新）实现。
流场量化算法工具包合成图像jax框架示踪粒子
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12-25 00:00
本文在dRGT大质量引力理论中首次实现了动力学希格斯机制，为解决该理论长期存在的强耦合破坏问题提供了关键方案。作者构建了一个四维修正的无质量引力理论，其引力子质量可通过标准模型电弱相变等过程动态获得。这一机制使得理论在截止能标 $\Lambda_3 = (m^2 M_P)^{1/3}$ 之上能动态恢复为无质量理论，从而绕过了低能标失效的难题，为大质量引力成为一个描述自然的自洽物理理论扫除了主要障碍。
大质量引力希格斯机制强耦合问题drgt理论电弱相变引力理论
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12-25 00:00
本研究探讨了前几何引力范式，即时空几何和引力场并非基本存在，而是从一个更大的规范对称性（如 de Sitter SO(1,4) 群）的自发对称破缺中涌现出来。理论在没有先验度规结构的流形上构建，通过引入内部矢量场 $\phi^A$ 触发破缺，将对称性降至洛伦兹群 $SO(1,3)$，并动态生成时空度规。研究分析了两种具体模型，均能从破缺机制中涌现出普朗克质量和宇宙学常数。哈密顿量分析表明，该理论包含三个物理自由度，对应无质量引力子和有质量标量场，积分掉后者后，在对称破缺后即可得到广义相对论的 ADM 哈密顿量。这为前几何理论与圈量子引力等正则量子引力方法之间建立了基础桥梁。
涌现引力对称性破缺前几何理论规范理论量子引力
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12-25 00:00
本研究通过文献综述与对200个加拿大NSERC PromoScience资助的STEM推广项目的问卷调查（回收率50%），系统梳理了STEM推广项目的自评估实践。研究整合了68个项目分享的正式评估工具，构建了一个包含自评估方法、主问题库及针对学生/参与者与教师/监护人的调查模板的工具箱，并提出了关于评估流程、设计与实施的综合建议。研究指出，尽管纵向跟踪等高效方法受资源限制，但在定量调查中加入定性问题等策略具有较高的成本效益比，为资源有限的实践者提供了实用指南。
stem教育项目评估推广项目加拿大教育研究自评估工具
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12-25 00:00
本研究展示了一种输出功率高达1瓦、锁定功率占比为0.57的399纳米注入锁定激光系统。该系统由一个高功率多模二极管激光器构成，并由一个单模外腔二极管激光器提供5毫瓦的种子光。锁定后的高功率激光器继承了种子激光器的频率捷变性和窄线宽特性，线宽仅展宽至3.9千赫兹。通过主动稳定，注入锁定状态可维持超过一天。通过在镱原子束上进行光谱测量，验证了该系统在原子物理研究中的实用性。
激光技术注入锁定原子光谱二极管激光器镱原子
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12-25 00:00
本研究展示了一种新型双纳米孔平台，由一个顶部的二维MoS₂纳米孔（直径1.0 nm）与一个3-5 nm厚的SiN纳米孔（直径3.0 nm）串联构成，垂直间距30 nm。该平台允许两个孔独立探测分析物，提供互补信息。实验测量了单个氨基酸的易位过程，并评估了施加电压时两个孔记录的电流阻断信号。小孔径确保了单个氨基酸的紧密通过，并提供了良好的信噪比（均方根电流噪声为16 pA，信噪比为6）。研究重点展示了在400 mV电压下对O-磷酸-L-酪氨酸的测量，实现了单氨基酸检测，且测得的开孔电流与阻塞电流与计算结果定量吻合良好。基于此，未来器件性能可通过略微缩小SiN孔径、提高电压与电解质浓度、降低系统噪声来进一步提升。
纳米孔技术单分子检测氨基酸测序生物传感器二维材料
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12-25 00:00
为满足未来二十年量子计算领域的人才需求，加速量子计算教育最佳实践的普及，研究提出建立“量子计算概念清单”的必要性。研究团队访谈了八位量子计算、通信及传感领域的专家，确认了存在大量非数学性的核心概念，足以支撑该清单的构建，并初步确定了应纳入的关键概念范围。开发此类清单是一项挑战性任务，需要广泛的国际共识与创新，以设计出无专业术语、有效且易于尚未学习量子力学的学生理解的问题。
量子计算教育评估概念清单人才培养非数学内容
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12-25 00:00
本研究通过实验与离散元模拟，探究了准二维微流控腔室中流动液滴与圆形障碍物碰撞后的破裂行为。研究发现，液滴破裂概率随流速、液滴尺寸（相对于障碍物半径R）、腔室高度的增加而增加，随表面张力的减小而增加。研究定义了一个无量纲破裂数Bk，其与毛细数Ca相关，Bk ≈ Ca。当Bk << 1时液滴从不破裂，Bk >> 1时总是破裂，转变阈值在Bk ≈ 1附近。此外，破裂数Bk与碰撞对称性参数S满足Bk ~ S^(4/3)，表明破裂所需的最小对称性由特征距离h ~ R控制。
微流控液滴破裂离散元模拟毛细数流体动力学软物质
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12-25 00:00
本研究对电子-离子对撞机（EIC）未来零度量能器（ZDC）的原型探测器进行了辐照测试，辐照剂量相当于$10^{11}$个1-MeV质子/cm$^2$，模拟其在高亮度运行一年后的预期辐照损伤。该原型包含563个通道，约占最终设计的10%。尽管硅光电倍增管（SiPM）受到显著损伤，且损伤在探测器体积内分布不均（差异达一个数量级以上），研究证明可以利用宇宙射线数据对每个通道进行成功校准。即使对于损伤最严重的通道，最小电离粒子（MIP）信号的信噪比仍保持在5以上。这项工作为SiPM-on-tile技术在强辐照环境下的实际性能提供了关键验证。
粒子探测器辐照损伤硅光电倍增管零度量能器电子-离子对撞机探测器校准
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12-25 00:00
本研究通过电阻磁流体动力学模拟，揭示了均匀外部磁场对多模磁瑞利-泰勒不稳定性非线性演化的调控机制。在二维和三维模拟中，弱平行磁场增强混合区增长，而强平行磁场则抑制增长；垂直磁场初期抑制增长，后期转为增强。这些效应源于磁张力对流动各向异性、浮力、阻力和涡旋动力学的调控，为惯性约束聚变和星际介质中磁化等离子体结构的形成提供了关键见解。
磁流体力学瑞利-泰勒不稳定性等离子体不稳定性惯性约束聚变星际介质数值模拟
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12-25 00:00
本研究提出利用机器学习方法，显著提升了基于闪烁体探测器的粒子位置重建精度，实现了亚像素级别的分辨率。该方法通过优化算法处理探测器信号，克服了传统重建技术的精度瓶颈，为高精度缪子断层扫描技术在材料无损检测、地质勘探等领域的应用提供了新的技术路径。
机器学习粒子探测亚像素分辨率缪子断层扫描位置重建
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12-25 00:00
本研究比较了传统质心法与机器学习方法在离散化粒子探测器中的亚像素位置重建性能。基于Geant4蒙特卡洛模拟的宇宙射线μ子数据（来自8×8闪烁体探测器阵列），Transformer架构在角度重建中取得最佳结果：均方根误差1.14°，位置平均绝对误差0.24 cm，分别比质心法提升2.22倍和6.33倍。该突破为μ子断层扫描和宇宙射线探测提供了更精确的粒子轨迹重建方案。
粒子探测器轨迹重建transformer机器学习亚像素精度蒙特卡洛模拟
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12-25 00:00
本研究提出了一种用于不可逆输运现象的几何框架，将宏观演化方程统一为热力学状态度量和基于昂萨格的耗散度量的结合。该框架从适当热力学势的 Hessian 矩阵出发，构建了一个伪黎曼流形。当使用焓并以变量 (S, P) 表示时，所得度量具有类洛伦兹符号：熵充当类时坐标，而压力则构成与力学响应相关的类空坐标。通过引入昂萨格矩阵的逆来定义通量和梯度空间上的正定耗散度量，从而纳入局部不可逆动力学。整合这两个几何层的热力学作用量导出了测地线演化方程。对于具有恒定粘度的牛顿流体，由此产生的欧拉-拉格朗日方程无需外部强加的本构关系，即可重现不可压缩的纳维-斯托克斯方程。在此框架内，湍流标度律源于惯性曲率与耗散度量刚度之间的竞争。Kolmogorov 长度尺度作为这些贡献平衡的最小几何分辨率长度出现，为能量级联终止和耗散开始提供了几何解释。经典 PDE 公式中的有限时间奇点对应于输运几何中的曲率发散；然而，热力学固有时在此类极限下发散，这表明单相连续介质中的奇点爆发在动力学上被抑制。虽然明确针对流体流动推导，但该框架具有普适性：通过选择不同的热力学势和昂萨格矩阵，相同的几何公式可应用于热传导、扩散和其他不可逆过程。
几何热力学不可逆输运熵-时间几何纳维-斯托克斯方程湍流标度测地线演化
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12-25 00:00
本研究通过识别一种规范自由度，解决了非均匀湍流中尺度间能量传递的模糊性问题。推导出恒等式 $\Pi^{\mathrm{SGS}} = \int G_\ell \Pi^{\mathrm{KHMH}} \, d\boldsymbol{r} + \nabla \cdot \boldsymbol{J}_{\mathrm{gauge}}$，证明亚网格尺度诊断和基于增量的诊断严格相差一个空间散度项。该规范流 $\boldsymbol{J}_{\mathrm{gauge}}$ 量化了从级串过程重定向到空间再分布的能量，并满足在顺应边界上所做的功。两种表述均被证明收敛于唯一的 Duchon-Robert 耗散，从而为脑血管血流动力学等复杂流动提供了统一的诊断框架。
湍流理论尺度传递规范恒等式非均匀流动能量级串血流动力学
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12-25 00:00
针对带宽有限传感器无法分辨高波数耗散区导致湍动能被低估的问题，本研究提出了一种新颖的解析谱模型。该模型基于控制级联阻力的变分原理推导，得到了Ginzburg-Landau畴壁解。与Pao或Pope等经典渐近衰减模型不同，该模型在Kolmogorov波数（$k_{\eta}$）处具有硬性能量截止和有限谱支撑，除Kolmogorov常数（$C_K$）外无需任何可调参数。高雷诺数实验数据验证表明，该模型能准确捕捉谱衰减，实现优异的湍动能恢复，即使谱在$k\eta=0.15$处被截断，也能恢复超过98%的方差，为工业和气动声学流动诊断提供了稳健工具。
湍流测量谱重构变分模型湍动能恢复kolmogorov尺度流动诊断
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12-25 00:00
本文提出了“同步调制测量”框架，旨在将相干性而非简单的巧合性，确立为多信使传感器网络的原生测量对象。该框架的核心是两项创新构造：一是能在探测器非理想工作状态下恢复信息流连续性的有效可观测量；二是将时间视为几何调制控制变量的度量感知延迟与相位对齐层。研究提供了一套从原始数据流到归一化可观测量、从活度感知门控到可固件实现的因果持久核、再到适用于实时触发和信息层析的对数行列式相干泛函的完整推导流程。与将时间简化为二元窗口的巧合性方法相比，该框架将相干性暴露为一个连续的、硬件原生的状态变量。
多信使天文学传感器网络相干性测量硬件接口度量感知实时触发
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12-25 00:00
本研究对传统量子场论在弯曲时空中的基础假设提出质疑，并基于爱因斯坦与罗森1935年的原始构想，通过引入与离散时空变换相关的几何超选择扇区，为“爱因斯坦-罗森桥”提供了新的量子理论诠释。研究指出，引力视界处的量子效应涉及具有相空间视界的量子倒谐振子物理。这一理解不同于经典虫洞概念，旨在解决原始ER悖论，并为弯曲时空量子场论提供幺正描述及观测者互补性。研究还提供了来自宇宙微波背景大尺度宇称不对称特征的证据，其统计显著性比标准暴胀量子涨落模型预期高出650倍，为统一引力与量子力学提供了新思路。
爱因斯坦-罗森桥弯曲时空量子场论几何超选择量子引力宇宙微波背景幺正性
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12-25 00:00
传统Wheeler-Feynman吸收体理论认为电磁辐射包含等比例的推迟波与超前波，但观测到的辐射不对称性（如旋近）导致目前默认仅存在推迟波。研究指出，任何凸组合都是允许的，其选择应取决于吸收体与发射体不平衡等边界条件。由于引力波探测器（如LIGO）仅测量长度（对T/CPT对称性不变），引力波观测为估计这种辐射不对称性提供了独特机会。若在引力波事件（如中子星并合）中观测到缺失的推迟电磁对应体，则可能支持超前波的存在。此外，质量间隙黑洞并合等过早发生的事件，或脉冲星计时阵列观测到的宇宙振动源不足，也可能暗示非零的超前波贡献。
引力波超前波辐射不对称性wheeler-feynman理论吸收体理论ligo
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12-25 00:00
本文提出了一种新的谱模态分解方法，能够同时获得高分辨率的谱-空间和谱-时间模态。传统傅里叶分析无法捕捉频谱随时间的变化，而短时傅里叶变换和小波变换等方法在时域和频域分辨率上存在根本限制。新方法通过生成谱-时间模态及其关联的谱能量，提供与流场分辨率一致的谱图，从而精确解析间歇性或极端事件（如湍流场）的时变谱贡献。该方法不仅可用于时空-频率分析，还在降阶建模和去噪应用中展示了潜力。
谱模态分解时频分析流场分析湍流降阶建模高分辨率
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12-25 00:00
本研究提出并表征了一种基于220纳米厚硅平板波导中自由传播光束的新型硅光子学元件。该方法利用刻蚀在硅层中的反射镜（工作在全内反射TIR机制下）来操控无限制光束，实现了光中继、波导交叉、耦合器和谐振器等元件。相比传统单模波导，该技术消除了由侧壁粗糙度引起的背向散射和波导损耗，降低了对微小尺寸变化的敏感性，并减少了光诱导的自热效应。实验结果表明，其性能与基于高斯光束理论和有效折射率近似的简单解析计算定性相符。
硅光子学自由空间光学全内反射平板波导光学元件波导损耗
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12-25 00:00
传统量子电动力学（QED）主要研究实空间（如谐振腔）中光与物质的相互作用。本文提出“倒易QED”新范式，探讨在动量或倒易空间中对光进行约束的可能性。其物理基础是利用光子连续谱束缚态（BICs）在真正开放的系统中实现倒易空间光约束。文章综述了该前沿领域的最新进展，涵盖弱耦合、强耦合及非线性光学效应，旨在扩展并深化对腔QED的理解，为光学、光子学及相关领域开辟新方向。
量子电动力学连续谱束缚态倒易空间光约束强耦合非线性光学
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12-25 00:00
本研究设计了一种脉冲电离室，用于直接测量环境空气中的低浓度氡气（²²²Rn），光谱分辨率达2-3%。其创新在于采用双圆柱同轴结构，实现了α辐射的高效、近乎完全探测；并开发了定制光谱评估方法，可区分²²²Rn、²¹⁸Po和²¹⁴Po的贡献以提取各自浓度。通过抑制声学和振动噪声对探测器的影响，提升了系统能量分辨率。该电离室（工作容积7.7L和8.7L）在氡活度为50 Bq/m³的环境空气中，仅需15分钟测量时间，不确定度即可低于5%。
氡气检测电离室α辐射光谱分辨率环境监测辐射防护
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12-25 00:00
本研究提出了一种结合全拉格朗日方法与核回归的新方法，用于模拟蒸发喷雾的双向耦合流动。该方法将液滴群视为连续介质，沿选定轨迹计算所有液滴参数，并通过核回归将拉格朗日轨迹数据映射到欧拉网格上，以计算相间动量与质量交换源项。核支持尺度根据局部液滴场变形自适应调整，从而保留了复杂结构的细节。与采用PSI-CELL盒计数法的标准拉格朗日粒子追踪参考模拟相比，新方法在保持同等精度和平滑度的同时，由于减少了液滴播种数量，计算速度提升了约100倍。
多相流拉格朗日方法喷雾模拟相间耦合计算流体力学
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12-25 00:00
本研究使用基于双弛豫振荡SQUID方法的一阶梯度计和96通道心磁图系统，在磁屏蔽室内分析了钛合金（Ti6Al4V ELI）植入物材料对心磁图测量的潜在影响。实验在极端条件下进行，将远大于实际尺寸的样本置于传感器最近处。结果显示，在最小距离时噪声仅增加约 $0.7 \, \text{fT}/\sqrt{\text{Hz}}$，满足心磁图灵敏度标准。由于实验条件远严于临床实际，表明常见植入物材料对测量影响可忽略。但微动致磁场效应仍需在体实验进一步验证。
心磁图squid传感器植入物材料生物磁测量医疗物理