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01-12 00:00
本研究通过分析工具与数值模拟，证实传统Hill型肌肉模型在长度大于最优长度时存在动力学不稳定问题。研究者提出一种结合肌肉3D变形特性的稳定化1D模型，该模型能产生完全凸的力-长度关系（$F_{\text{total}}(L)$），在保持计算效率的同时增强数值模拟鲁棒性。结果表明，即使在不稳定的“凹陷区”，肌肉非激活依赖的固有机械特性也足以稳定收缩，为理解肌肉在主动拉伸时维持功能完整性提供了新视角。
骨骼肌模型动力学稳定性hill型模型力-长度关系计算生物力学肌肉收缩
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01-12 00:00
碳-12核聚变反应对恒星演化、超新星爆发及元素合成至关重要，但其在关键天体物理能区（$E_\textrm{cm}<2.5\,\mathrm{MeV}$）的截面数据严重缺乏。意大利格兰萨索地下实验室的LUNA合作组计划在Bellotti离子束装置上，结合被动与主动屏蔽技术，通过$\gamma$射线探测对$^{12}\mathrm{C}(^{12}\mathrm{C},\alpha)^{20}\mathrm{Ne}$和$^{12}\mathrm{C}(^{12}\mathrm{C},p)^{23}\mathrm{Na}$两个关键反应道进行高灵敏度测量。本文报道了为此次实验进行的探测器表征研究，重点评估了HPGe探测器与NaI(Tl)阵列的性能及其本底污染，模拟结果表明该方案有望将测量能区显著推低至当前极限$E_\textrm{cm}=2.1\,\mathrm{MeV}$以下。
核天体物理碳聚变反应地下实验探测器表征低本底测量反应截面
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01-12 00:00
本研究针对高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）沉积速率低的问题，探索了双极性脉冲方案的优化。通过自主贝叶斯采样，在6维参数空间中收集了超过3000个工艺条件数据，并利用SHAP（沙普利加性解释）方法解耦了复杂工艺参数对沉积速率的影响，揭示了背吸引和等离子体点燃等物理机制的作用。研究发现，在负脉冲后立即施加正脉冲反而会抑制沉积速率，可能与余辉等离子体的猝灭有关。该工作结合自主实验与可解释机器学习，为复杂等离子体工艺的发现与优化提供了新范式。
高功率脉冲磁控溅射沉积速率自主贝叶斯采样shap解释等离子体工艺涂层技术
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01-12 00:00
传统激光聚变依赖机械冲击压缩产生单个热点，但燃烧扩散速度慢于膨胀且易产生机械不稳定性。本研究提出采用纳米天线构建辐射主导系统，使质子沿垂直于激光照射方向的纳米天线加速，实现整个靶体积的同步点火，消除机械不稳定性发展时间。该方法突破了传统基于慢速机械压缩的聚变方案，为快速、辐射主导的聚变燃烧提供了新途径。
激光聚变纳米天线质子加速同步点火辐射主导
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01-12 00:00
一百年前的1925年圣诞节，物理学家埃尔温·薛定谔在瑞士阿尔卑斯山小镇阿罗萨度假期间，取得了突破性发现，创立了波动力学。这一发现的核心是著名的薛定谔方程 $i\hbar\frac{\partial}{\partial t}\Psi(\mathbf{r},t) = \hat{H}\Psi(\mathbf{r},t)$，为量子力学奠定了坚实的数学基础，彻底改变了人类对微观世界的理解。
量子力学物理学史薛定谔方程波动力学科学发现
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01-12 00:00
本研究提出了一种新策略，将蛋白质语言模型ESM3学习到的进化信息，通过知识蒸馏技术，转化为一个计算高效的图神经网络势能函数。该GNN势能与标准静电项结合，构成了一个混合隐式溶剂模型。该模型能够驱动稳定、长时尺度的分子动力学模拟，准确复现蛋白质折叠自由能景观，并预测固有无序蛋白质的结构系综。它首次提供了一个统一的、可迁移的模型，解决了传统隐式溶剂模型在折叠态与无序态之间难以兼顾的长期难题，为开发预测性、大规模模拟工具奠定了基础。
隐式溶剂模型知识蒸馏蛋白质语言模型图神经网络分子动力学蛋白质折叠
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01-12 00:00
为应对HL-LHC升级，ATLAS实验内径迹探测器将升级为全硅探测器（ITk）。研究发现，部分短条模块在低于$-35\degree$C运行时会出现“冷噪声”，导致条带簇噪声显著升高。本文通过测试一个未辐照和一个达到预期寿命末期最大辐照剂量的模块，评估了冷噪声对全局及单条带追踪性能的影响，旨在确保模块生产质量，满足效率高于99%、噪声击中占有率低于0.1%的运行要求。
粒子探测器atlas实验冷噪声追踪性能硅探测器hl-lhc
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01-12 00:00
本研究提出两种创新策略以大幅提升暗物质直接探测的灵敏度。首先，在配备硅光电倍增管的液态氩时间投影室中，通过改进光学读出并结合核介电常数修正，有效放大了低动量转移核反冲的信号，将探测阈值降至亚keV能区，增强了对低质量弱相互作用大质量粒子的探测能力。其次，设计了一种基于量子比特的超低能量沉积探测器，采用双芯片架构最小化信号耗散，并通过量子奇偶测量实现单声子灵敏度。模拟显示，该探测器能以近乎单位效率探测约30 meV的能量沉积，有望将暗物质散射的探测灵敏度提升数个量级，并实现对轴子和暗光子吸收的竞争性搜索。
暗物质探测液态氩探测器量子比特传感器低能阈值核介电常数修正单声子探测
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01-12 00:00
本研究提出了一种基于多航天器原位数据计算空间等离子体（如太阳风）中速度场和磁场局部空间梯度（旋度、散度）的新方法。与依赖矢量积分定理的传统Curlometer方法不同，该方法通过构建局部正交坐标系并采用有限差分近似，无需积分运算。传统方法仅适用于四航天器四面体构型，提供一个体积平均的旋度估计。新方法则能成功计算四面体中每个航天器位置以及任意三个非共线航天器子集的导数。在MMS任务107个数据区间的测试中，新方法计算的平均旋度与传统方法结果高度一致（相关系数~0.99）。该方法为研究湍流加热率、贝尔特拉米化、电流片等局部流动特征提供了新工具，尤其适用于未来超过四颗航天器的任务。
空间物理多航天器旋度计算有限差分等离子体梯度无积分方法
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01-12 00:00
针对LIGO等引力波探测器在低频段受光学悬挂系统反馈控制噪声限制的问题，本文提出了一种混合线性二次高斯（LQG）与H∞控制方法。该方法通过建立双线性噪声的基准成本函数，实现了对多个自由度间非线性耦合噪声的优化控制。研究以LIGO对准控制系统为例，直接计算稳定、鲁棒且最优的反馈，在保证全局最优的同时大幅提升计算效率。该方法不仅可用于显著改善现有天文台的噪声控制，还能为下一代探测器的子系统设计设定参数化的噪声要求。
引力波探测噪声控制lqg控制h∞控制双线性噪声鲁棒优化
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01-12 00:00
本研究提出了一种全光学光声成像新方法，利用光学偏转技术通过探测光束阵列记录光声波。该方法将测量信号建模为压力梯度的Radon变换，并采用基于优化的反演过程重建初始时间压力梯度场，再通过Galerkin方法从梯度场重建压力场。相比依赖脉冲激光和压力传感器阵列的传统方法，这种全光学方案有望提高灵敏度并减少信号失真，拓展了光声成像在深层组织成像中的应用潜力。
光声成像全光学检测光束偏转radon变换图像重建医学物理
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01-12 00:00
BISER（奇点辐射爆发增强）是一种由紧凑型多太瓦飞秒激光驱动、在气体靶中产生的新型超亮、时空相干的极紫外（XUV）和X射线源。其辐射源于相对论性等离子体奇点，源尺寸达纳米级，且X射线产额与驱动激光功率呈二次方增长关系。其光谱覆盖数百电子伏特带宽，包含重要的“水窗”区域（284-543 eV）。模拟预测BISER脉冲持续时间接近变换极限，有望短于原子时间单位（24阿秒）。基于其二次方标度律，预测拍瓦级激光驱动的BISER亮度将超过XUV自由电子激光器，为产生太瓦级阿秒相干X射线脉冲开辟了新途径。
激光等离子体奇点辐射阿秒脉冲x射线源相对论光学相干辐射
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01-12 00:00
橡树岭国家实验室STS升级项目旨在为散裂中子源新增第二靶站，通过将束流能量提升30%、电流提升50%，使加速器功率达到2.8 MW。关键挑战在于如何在现有束流线有限空间内，设计新型磁体系统以实现质子束从环到第二靶站的精确传输。费米实验室负责开发包括快速冲击磁铁、双束线共用孔径聚焦四极磁铁及窄孔径四极磁铁在内的新型磁体，这些磁体在满足严格磁场质量要求的同时，还需克服严苛的尺寸限制。
加速器物理磁体设计散裂中子源束流传输功率升级
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01-12 00:00
本研究开发了一种基于束流子输入策略的通用、部位独立的深度学习剂量引擎，用于放射治疗剂量计算。该引擎采用标准U-Net和级联U-Net两种3D卷积神经网络，利用来自六个解剖部位的3600个计划数据进行训练，能够从CT图像和MLC/准直器投影预测3D剂量分布。在60个独立VMAT计划队列上的验证显示，最优模型（使用MAE损失的U-Net）的平均伽马通过率达到$98.9 \pm 1.6\%$（3%/2mm，10%阈值），且在所有部位均保持稳健性能（通过率$>98\%$）。结果表明，单一模型无需针对特定部位训练即可实现临床精度的剂量计算，为在线自适应放疗和端到端自动计划提供了高效、可微分的计算模块。
放射治疗深度学习剂量计算自适应放疗u-net医学物理
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01-12 00:00
本研究针对中红外光电器件对高反射率镜面的需求，提出并实验验证了一种基于等离子体效应的单片布拉格反射镜。该方法利用调制掺杂的单片InP材料，通过高掺杂层中的等离子体色散提供强折射率对比。采用逆设计优化以降低自由载流子吸收并最大化反射率，实验制备的14微米厚反射镜在目标波长处实现了高达99%的反射率，带宽达到设计波长的18%。这种无结的单片结构确保了低电阻率和优异的热性能，为中红外光子学中的高效等离子体镜提供了一个可扩展的平台，有望应用于光电探测器、发光二极管和激光器。
等离子体光学逆设计布拉格反射镜中红外光电材料单片集成
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01-12 00:00
本研究结合稳态/飞秒泵浦-探测光谱与量子化学计算，揭示了Verdazyl类空气稳定有机自由基普遍不发光的根本原因。在咔唑取代的2,4,6-三苯基Verdazyl中，观测到第一激发态在$0.5 \pm 0.1$ ps内发生超快内转换，随后是寿命为$3.7 \pm 0.4$ ps的振动弛豫。自旋翻转含时密度泛函理论计算表明，亚皮秒级的非辐射衰变源于D1与D0态之间的低能锥形交叉，由Verdazyl环的面外扭曲驱动。该几何结构在不同衍生物中普遍存在，解释了为何所有Verdazyl均无发射，为未来设计发光Verdazyl衍生物提供了机理指导。
有机自由基光物理机制超快光谱量子化学计算非辐射衰变锥形交叉
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01-12 00:00
本研究通过有限元模拟，分析了患者特异性右心室流出道（RVOT）材料特性对经导管肺动脉瓣（TPV）植入过程的影响。研究采用FEBioUncertainSCI进行敏感性分析，发现基质剪切模量（c）、纤维模量（k1）和纤维平均取向角（γ）对峰值应力影响最大。同时，研究探讨了跨瓣环补片的位置和刚度对植入效果的影响，发现峰值应力和应变依赖于补片位置，且随着补片刚度增加，补片-RVOT连接处的应力增大。结果表明，尽管组织材料特性和补片位置存在不确定性，有限元模拟为评估TPV植入效果提供了可靠框架。
有限元模拟经导管肺动脉瓣植入右心室流出道材料特性敏感性分析生物力学
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01-12 00:00
本研究提出一种“组块联合压缩”新方法，用于解决快速B0场调制（如Wave-CAIPI）与射频接收线圈联合编码时带来的巨大计算挑战。该方法利用B0场调制相对于采样时间的缓变特性，将k空间划分为多个子区域组，对每个组内由相同B0/RF空间调制函数编码的k空间块进行联合压缩。实验表明，该方法在9.4T/3T人脑扫描中实现了11-20倍的压缩因子，编码损失可忽略不计，同时将压缩感知重建时间大幅缩短至每2D切片1.4-5.1秒，并显著降低了峰值内存使用。
磁共振成像加速成像b0场调制压缩感知计算优化k空间压缩
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01-12 00:00
本研究将基于Girsanov定理的路径测度动态重加权方法集成到CP2K电子结构与分子动力学软件包中。该方法适用于Bussi-Donadio-Parrinello速度重标度方案，可通过CSVR恒温器访问，并解释为每个积分步需要两个随机数的Langevin OVRVO/OBABO更新方案。该框架支持通过PLUMED接口或CP2K原生外部势和约束的多种偏置势源，为基于从头算和经典MD模拟的元动力学、不确定性量化和力场优化提供了强大工具。重跑基准测试、马尔可夫状态模型的动态重加权以及基于CP2K轨迹的输运性质计算均证明了该实现的可行性。
分子动力学girsanov定理路径重加权cp2k元动力学不确定性量化
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01-12 00:00
一项针对摩洛哥250多名物理和化学教师的调查显示，尽管数字模拟因其实用性和灵活性（如可重复、慢放）而广受青睐，但教师们普遍认为，最有效的教学策略是混合方法：利用模拟解释抽象现象，同时通过真实实验培养学生的实验技能、方法论严谨性和批判性思维。研究指出，教师需要特定的ICT培训以更好地整合这些工具，而混合方法有望克服学校面临的器材、班级规模和安全等约束，从而丰富科学教育。
科学教育数字模拟实验教学混合学习教师培训
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01-12 00:00
本研究在表面纳米轴向光子学（SNAP）平台上首次实验实现了非平凡拓扑光子器件。通过耦合相邻SNAP微谐振器的轴向模式，构建了多种Su-Schrieffer-Heeger（SSH）晶格。该器件展现了与每个微谐振器轴向模式对应的多个不同拓扑能带结构，使研究人员能够观察接近和远离拓扑-平凡相变的行为。研究进一步将拓扑SNAP系统扩展到包含SSH晶格的高阶推广，以及通过耦合多达21个均匀且匹配良好的SNAP微谐振器，创建了具有不同拓扑相的多波段晶格之间的“异质结”。分析此类异质结需要开发广义的拓扑极化方法。这项工作展示了SNAP平台在一维拓扑绝缘体模拟中的卓越潜力，并为利用非线性相互作用模拟更高维系统打开了大门。
拓扑光子学snap平台ssh模型异质结哈密顿模拟微谐振器
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01-12 00:00
研究揭示了乙肝病毒（HBV）衣壳在相同溶液条件下形成两种稳定形态（分别含90或120个蛋白二聚体）的机制。团队开发了一个热力学模型，通过改变盐浓度调节蛋白间结合自由能，从而解释两种形态相对丰度的实验观测。同时构建的动力学模型成功预测了亚临界浓度下两种形态随时间变化的比率，与实验数据一致。
病毒衣壳组装热力学稳定性动力学控制乙肝病毒生物物理模型盐效应
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01-12 00:00
本研究提出一种基于单层周期性介质圆柱阵列（超镜）的法布里-珀罗谐振腔新架构。通过解析方法获得了超镜的反射效率与反射相位，证明其可独立调控并覆盖理想电镜与磁镜极限。基于此推导了双超镜构成腔的光学响应解析表达式，实现了宽光谱范围内谐振位置与品质因数的精确操控，并自然预测了具有无限Q值的连续谱束缚态的出现。
法布里-珀罗腔介质超表面光学谐振连续谱束缚态解析模型高q值
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01-12 00:00
本研究提出了一种连续场校准方法和高效的k空间重建技术，以解决快速MRI中由额外场调制引起的校准误差和重建时间增加问题。通过将GRAPPA核推广至连续B0调制核，并基于瞬时图像空间调制对k空间位置进行分组，实现了时间不变核子集的分别估计。在9.4T下测试表明，该方法可在多种快速B0调制方案下实现无伪影重建，2D和3D最大加速因子分别达到8倍和14.6倍，且非线性梯度调制方案能达到与线性调制相似的采样效率。
快速mrib0调制自动校准k空间重建并行成像磁共振成像