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02-13 00:00
本研究首次利用物理信息神经网络（PINNs）成功求解了氘核的基态问题。该方法通过引入一个可高效计算的变分能量表达式作为损失函数，能够处理动量空间中包含强高动量关联的核子-核子相互作用。计算得到的结合能与已验证的数值基准结果高度一致，相对误差在 $10^{-6}$ 量级。这项工作为利用PINNs求解更复杂的原子核结构问题开辟了新途径。
物理信息神经网络氘核结构核子相互作用变分方法动量空间
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02-13 00:00
本研究通过引入尺度不变函数——多样性（V），重新审视N体问题，为理解宇宙的网状结构提供了新视角。V由质心动量矩的平方根与牛顿势能构成，其临界点即中心构型，对应在均匀膨胀或收缩中保持形状不变的粒子排列。数值模拟显示，即使轻微偏离V的绝对最小值（对应均匀构型），系统也会自发形成丝状结构、环状、空洞等图案，与观测到的宇宙大尺度结构惊人相似。这一现象源于形状空间的内在几何特性，其中高多样性区域扮演吸引子的角色。研究表明，尺度不变动力学不仅能捕捉物理定律的关系本质，还能自然生成有序图案，为宇宙结构形成及时间箭头的涌现提供了新的理论框架。
尺度不变性n体问题中心构型宇宙网状结构关系性物理学形状空间
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02-13 00:00
本研究对混合了机器学习组件与物理动力核心的NeuralGCM模型进行了分层评估。实验表明，该模型在天气尺度上能有效捕捉温带气旋的演变，性能与物理模型相当；在年际尺度上能再现厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）相关的遥相关型，但非线性响应存在不足；在超出训练分布的均匀增温强迫（如+3K/+4K）下，其模拟的全球平均温度、降水及大尺度环流响应与物理模型相似。研究也指出了模型在气旋路径、热带海温异常触发的波列响应以及平流层环流变化等方面存在的偏差。
机器学习气象模型地球系统模型气候模拟模型评估物理-数据混合建模
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02-13 00:00
为应对大型强子对撞机（LHC）升级后单位束团交叉中相互作用次数增加带来的挑战，CMS实验在其触发系统中集成了系列机器学习算法，用于高效识别强子衰变的τ轻子，并抑制夸克与胶子喷注背景。本文基于2022-2023年采集的质子-质子对撞数据（质心能量$\sqrt{s}=13.6\,\text{TeV}$，积分亮度$62\,\text{fb}^{-1}$），总结了这些算法在高层级触发中的实现与性能表现。
cms实验τ轻子触发机器学习高能物理质子对撞
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02-13 00:00
本研究采用壁面模型大涡模拟（WMLES）方法，对NACA0012翼型在300万雷诺数下的流动进行模拟，重点探究准确预测层流与湍流区域所需的网格分辨率。研究发现，使用完全湍流工况的网格时，湍流区壁面摩擦系数与RANS结果接近，但层流区因边界层内网格点不足而预测不佳。细化壁面法向网格可改善层流区模拟，却导致湍流区第一层网格点落入缓冲层而分辨率下降。通过基于前驱RANS模拟预估边界层厚度变化来生成网格，并在中性点上游引入最不稳定频率扰动，最终实现了对层流区转捩过程与湍流区壁面摩擦系数的满意捕捉。
计算流体力学大涡模拟边界层转捩网格分辨率翼型绕流壁面模型
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02-13 00:00
本研究提出了一种端到端可微分的光子计数CT成像框架。其核心创新在于，基于隐函数定理，将最大似然估计下的材料分解过程改造为可微分层，并整合到成像链中。这使得系统能够利用图像域的定量信息，对上游模型进行跨域学习和优化，从而通过计算而非人工干预实现定量成像。该框架避免了直接域训练或中间参考监督的需求，并在探测器能量仓漂移校正、物体散射校正网络训练等任务中展现了应用潜力。
光子计数ct可微分成像材料分解跨域学习定量成像医学物理
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02-13 00:00
本研究提出了一种单次曝光的体制造策略，利用逆向设计的全息相位掩模，在光刻胶内部生成了兼具大景深和高横向分辨率的强度分布，实现了整个体积的均匀聚合。该方法可在约20秒的曝光时间内，制造出特征尺寸低至6微米、体积达800×800×720微米³的晶格、彭罗斯密铺及微机械元件，深宽比超过120:1。定量分析表明，所制造的空心晶格具有可控的毛细流动特性；微压缩测试则揭示了其明确的线性弹性区域和渐进屈曲行为，有效杨氏模量达5.7 GPa。该技术为高通量、复杂三维微纳结构的制造开辟了新途径。
全息光刻体制造微纳加工逆向设计超高深宽比微结构力学
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02-13 00:00
传统反应扩散方程描述以恒定速度传播的行波前缘。本研究提出并解析求解了一个新模型，该模型不仅支持行波解，还支持以时间的平方根形式传播的亚线性前缘。这些亚线性前缘保持形状不变，其有效扩散系数在向线性传播转变时发散。模型适用于消耗可扩散营养物的非运动性细胞构成的致密细胞聚集体。亚线性传播源于营养物耗竭导致的生物量再分配减慢，这一现象已获实验支持但常被忽视。研究结果为解释许多微生物菌落面积随时间呈线性而非二次增长提供了潜在机制。
反应扩散方程种群扩张亚线性传播扩散限制生长生物物理模型营养物耗竭
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02-13 00:00
本研究对新型热中子敏感透明玻璃闪烁体SG101进行了详细表征，并与传统LiF/ZnS(Ag)闪烁体EJ426进行了对比。在AmBe中子源辐照下，评估了SG101的探测效率、能量分辨率及脉冲形状甄别性能。当与有机闪烁体（EJ200或EJ276）耦合时，SG101-EJ200系统对热中子/伽马射线的甄别品质因子达到3.81；SG101-EJ276配置则能区分伽马射线、快中子和热中子三个粒子群，品质因子分别为3.46和2.21。关联分析证实，在100微秒时间窗内，快-热中子符合事件及伽马-快-热中子三重符合事件计数均远超偶然本底，表明存在显著的物理关联。这些结果表明SG101是高效热中子探测与精确事件标记应用的有力候选材料。
中子探测闪烁体脉冲形状甄别核辐射探测材料表征符合测量
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02-13 00:00
研究提出合作环模型，在囚徒困境博弈中引入玩家与最近邻形成联盟的协作机制。微观策略更新由自私收益与共享意向性共同驱动。研究发现，在结构化群体中，合作通过非平衡相变涌现，其驱动力来自玩家的协作倾向与合作者产生的收益。该定性结果对邻居数量和合作者数量具有鲁棒性。
博弈论合作演化非平衡相变网络科学囚徒困境
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02-13 00:00
本研究提出了一种动态色散累积技术，通过让光信号在包含色散补偿光纤的环路中循环，实现了高达-215700 ps/nm的累积色散。这一高色散值放宽了对啁啾光信号啁啾率的要求，从而带来两大优势：在固定分析带宽下，更低的啁啾率允许更长的时域周期，实现了创纪录的27.9 MHz超高频率分辨率；在固定时域周期下，更低的啁啾率允许更小的带宽，产生更宽的脉冲，从而降低了对后端示波器采样率的要求。结合占空比技术，该方案有望将分析带宽扩展至100 GHz以上，为实时、高性价比的宽带微波测量系统开辟了新路径。
微波光子学色散累积频率分辨率光纤环路宽带测量实时分析
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02-13 00:00
本研究提出了一种强制互易性的神经算子（RENO），用于高效、物理一致的地震波场建模。该模型基于Transformer架构，通过交叉注意力机制和可交换操作，硬编码了波传播中最基本的物理定律——互易性原理，确保源与接收器位置互换下的不变性。相比未强制互易性的模型，RENO在保持相近内存占用的同时，实现了数量级的推理加速，并能无串扰地同时处理多个震源。该方法为编码更复杂的物理关系开辟了新途径。
地震波传播神经算子物理信息机器学习互易性原理transformer计算地球物理
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02-13 00:00
本研究提出了一种用于循环燃料反应堆（CFRs）低中子数动力学的随机模拟框架。该框架通过两个完美混合体积的修正点动力学模型，推导出等效的离散事件动力学和伊藤随机微分方程（SDE）系统。研究实现了两种求解器：模拟蒙特卡洛（AMC）引擎和半隐式Milstein SDE求解器。瞬态基准测试表明，AMC/SDE的均值与确定性解完全吻合，但SDE方法在某些工况下低估了延迟中子先驱核（DNP）的方差，这可能源于对DNP噪声的忽略。研究进一步在此随机框架下重新评估了先驱核漂移导致的反应性损失，并证明其估计量存在负偏差。该框架为CFR低中子数动力学提供了一个简洁且具代表性的模型。
反应堆物理随机动力学循环燃料反应堆蒙特卡洛模拟随机微分方程中子输运
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02-13 00:00
研究针对现代实验技术产生的特定形式磁场 $\mathbf{H}(t) = H_0 \hat{z} + H_1 [\hat{x} \cos(\omega t) + \hat{y} \sin(\omega t)]$，推导出了原子或分子中核自旋与电子自旋波函数的精确解析解。这些解不仅为实现可控的纠缠态跃迁、构建量子计算单元提供了理论基础，也为利用核磁共振（NMR）或电子顺磁共振（EPR）技术高精度测量原子与分子的核磁矩开辟了新途径。研究以 $^{14}\text{N}$、$^{7}\text{Li}$ 和 $^{133}\text{Cs}$ 的核矩测量为例，指出该方法有望解决现有 $^{133}\text{Cs}$ 低阶核矩测量数据的不一致问题，并实现其全部七个核矩的高精度测定。
量子计算核磁共振自旋波函数精密测量核磁矩原子物理
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02-13 00:00
本研究采用实时核-电子轨道（RT-NEO）方法，模拟了在振动强耦合条件下，当量子化腔模初始化为Fock态（而非相干态）时的分子极化激元动力学。研究发现，平均场量子（mfq-RT-NEO）方法因不允许光-物质纠缠，无法预测Fock态下的极化激元形成。而全量子（fq-RT-NEO）方法虽未预测腔模坐标和分子偶极矩期望值的振荡，但预测了这些算符偶次幂期望值的振荡以及光-物质纠缠，这暗示了Fock态下极化激元的形成。这些现象无法在经典电动力学框架内类比，凸显了腔模量子化处理的必要性。
分子极化激元量子电动力学fock态实时动力学光-物质相互作用密度泛函理论
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02-13 00:00
本文指出，传统学科科学因其局限于特定物理量而无法无矛盾地描述生命现象。作者以离子研究为例，阐明离子同时属于热力学和电学范畴，单一学科无法完整描述其生物过程。研究提出了一种处理离子传输中不同相互作用速度的方法，并通过对生命系统中电解质（具有封闭体积、内部结构和慢过程）的细致分析，找到了适用于生命科学的近似方法。作为成功案例，跨学科理论已应用于神经元工作机制的描述。
跨学科科学生命物质离子传输生物物理科学方法论
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02-13 00:00
本研究首次将混合光子计数探测器（HPCDs）成功应用于实验室纳米级X射线断层扫描（nano-xCT）。该探测器凭借高量子效率（>80%）、超低暗计数、亚像素点扩散函数和高计数率（>10^6 counts/pixel/s）等优势，在130纳米工艺集成电路的3D成像中，实现了比以往工作快800倍的成像速度，并收集了40倍的光子数。通过调制传递函数（MTF）、傅里叶壳层相关（FSC）和对比度噪声比（CNR）等指标量化评估，确认了160纳米线宽特征的重建空间分辨率可达75-80纳米。
x射线成像纳米断层扫描光子计数探测器集成电路检测三维重建
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02-13 00:00
本研究通过控制O₂⁺离子的振动量子态，探究了其与C₃H₄两种异构体（丙二烯与丙炔）的离子-分子反应。实验发现，虽然多数产物不受振动态影响，但产物分支比随振动激发而改变。关键突破在于，新产物C₂O⁺仅在O₂⁺处于激发态时出现，这直接证明了振动激发能选择性开启特定反应通道，为量子态控制化学反应提供了明确证据。该成果是迈向分子系统量子态控制化学的重要一步。
量子态控制离子-分子反应振动激发反应动力学选择性合成
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02-13 00:00
针对费米实验室PIP-II加速器束流保护系统中，125 MS/s数字化采集的束流损失信号易受高频噪声及60 Hz工频及其谐波干扰的问题，研究团队提出并实现了一套基于FPGA的实时数字处理方案。该方案包含三个核心模块：一个双时间常数非线性IIR积分滤波器用于抑制高频噪声并防止基线失真；一个去纹波基线提取与存储模块，通过跨多个工频周期平均计算有效基线并存储于FPGA RAM中；以及一个快速恢复放电积分器。所有模块在FPGA上均达到预期性能，有效提升了束流损失监测的准确性。
束流保护数字信号处理fpga实现噪声抑制加速器物理实时系统
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02-13 00:00
本研究提出了VEQ-R，一种计算高效的谱求解器，用于计算具有任意环向流动的固定边界等离子体平衡。该模型采用12参数位移切比雪夫谱展开，显式解析高阶位形剖面（如动态拉长和三角形）的径向变化，从而能精确捕捉声速区（$M \sim 1.0$）的微分磁面畸变（非刚性效应）。通过将紧凑的变分公式与新型“矩阵核”加速技术结合，将问题转化为预计算的代数矩阵运算，实现约5毫秒的收敛速度，并在保持高几何保真度的同时平衡了速度与精度。分析表明，旋转引起的磁通压缩导致核心安全因子$q_0$单调下降，使其危险地接近1，这一结构变形机制被该近似但鲁棒的求解器有效捕获。
等离子体平衡环向旋转谱方法磁约束聚变球形环计算物理
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02-13 00:00
本研究提出了一种基于低损耗相变材料的可重构超表面，实现了Q值可调的高性能光吸收器。通过利用嵌入的相变材料的相变动力学，调控导模共振与法布里-珀罗模式之间的耦合，系统可在由连续谱中束缚态物理支配的完美暗态与具有有限Q值的临界耦合共振态之间主动切换。该超表面在非晶态表现出完美吸收，在晶态则呈现以反射为主的响应，为光电探测和热辐射控制等纳米光子学应用提供了新方案。
相变材料超表面光吸收高q值纳米光子学可调谐
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02-13 00:00
本研究通过实验探究了冷原子里德伯电磁感应透明（EIT）中由里德伯相互作用诱导的非线性效应。在三能级EIT系统中，增强的光子-光子相互作用导致非线性光谱展宽并伴随共振位移；而在微波修饰的四能级系统中，则观察到显著的非线性展宽而无明显谱移。三能级数据可用条件超原子模型解释，而四能级观测结果意外地由简单的退相位模型描述。通过与三种代表性模型比较，揭示了多体相互作用在里德伯EIT光谱中的关键作用，并阐明了在非线性区域进行微波场表征而不引入系统偏差的条件。
里德伯原子非线性光学电磁感应透明多体物理量子传感微波光谱
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02-13 00:00
本研究提出了一种名为Diff-GNS的物理信息自动化框架，用于估计液化后残余强度（$S_r$）。该方法将模拟颗粒流的图神经网络模拟器（GNS）与基于自动微分的梯度优化相结合，克服了传统方法依赖简化物理模型和手动迭代的局限。GNS加速了传统数值方法计算密集的正向流动模拟，而梯度优化则自动化了反演计算$S_r$的过程。该框架在圣费尔南多坝和拉马奎萨坝两个液化流动破坏案例中得到验证，推断的$S_r$与已有估计高度一致，并能再现物理一致的流动行为。Diff-GNS为液化流动破坏的岩土工程分析提供了一种高效、可重复且物理基础扎实的新途径。
图神经网络液化残余强度岩土工程反演分析物理信息模型梯度优化
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02-13 00:00
本研究报道了一种基于五氧化二钽（Ta₂O₅）集成波导的低能耗超连续谱光源。通过Damascene工艺制备的低损耗波导，仅需92.9 pJ的脉冲能量（峰值功率1.36 kW）即可产生跨越两个倍频程的光谱，最高泵浦能量下光谱覆盖范围达450 nm至3400 nm（近三个倍频程）。数值模拟分析了孤子裂变动力学。基于该光源构建的迈克尔逊干涉系统展现出优异性能：轴向分辨率达微米级，6 dB灵敏度滚降长度为3.1 mm，位移测量灵敏度为346 nm，在生物医学成像和精密计量领域具有重要应用潜力。
集成光子学超连续谱产生五氧化二钽波导光学计量非线性光学精密测量