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02-16 00:00
本研究提出了一种适用于任意截面管道中不可混溶气液两相分层流动的新模型。底层为基于静水压力的不可压缩液体层，采用浅水近似；顶层为遵循理想气体定律的可压缩气体层，包含质量、动量和能量守恒。两个子系统通过非保守项耦合，表征层间动量与能量交换。模型分析了双曲特性，包括熵不等式推导和特征值近似，并通过数值测试验证了其平衡性、黎曼问题求解能力以及稳态收敛性能。除水-空气系统外，还展示了密度差异较小的气液氢系统模拟。
两相流分层流动管道流体双曲模型数值模拟气液耦合
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02-16 00:00
本研究提出一种基于神经网络偏置势的重要性采样方法，用于加速马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）模拟。该方法通过神经网络灵活构建高维系统的偏置势，增强对稀有跃迁事件的采样，同时保持不同跃迁路径的相对概率不变。研究还结合分支随机游走（BRW）技术以提高效率、降低方差，并给出了从偏置模拟中还原原始跃迁速率的严格公式。该方法在二维和十四维系统中得到验证，展示了其准确性和可扩展性，有望突破复杂能量景观中系统长期被困于亚稳态的模拟时间尺度限制。
蒙特卡洛模拟稀有事件采样神经网络计算物理分子模拟重要性采样
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02-16 00:00
本研究展示了一种用于高分辨率单光子发射计算机断层扫描（SPECT）系统的新型CsI:Tl闪烁探测器制造技术。在先前开发的激光诱导光学势垒（LIOB）方法基础上，研究者将其扩展至会聚像素结构，制造了入口面像素为1.6×1.6 mm²、光电探测器侧像素为2×2 mm²的晶体阵列。为定位伽马射线相互作用，同时采用了重心算法和基于最大似然估计的解码方法。通过定制四轴运动平台生成精确的铅笔束扫描数据集，实验结果显示能量分辨率为11.79±0.53%，位置定位精度达到1.00±0.42 mm，证实该架构结合统计解码算法是开发高性能SPECT探测器的可行路径。
spect探测器会聚像素最大似然估计激光加工位置解码闪烁晶体
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02-16 00:00
本研究将超越CCSD精度的三激发态求解器引入静态量子嵌入框架MPCC，提出了MPCCSDT(pt)和MPCCSDT(it)两种新方法。核心发现是：仅片段层面的三激发态处理不足，必须对环境子系统进行微扰处理；在多数能量差应用中，环境对片段的反馈非必需，但在极端挑战性分子中至关重要。该方法可视为后CCSD(T)方法，在CCSD(T)与CCSDT偏差显著的情况下表现优异。
量子嵌入耦合簇理论三激发态计算化学电子结构
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02-16 00:00
本研究提出了一种名为k-CIAH的新算法，用于高效生成Pipek-Mezey局域化的万尼尔函数。该算法通过利用高效的Hessian-向量积计算，实现了$O(N_k^2 n^3)$的CPU时间和内存复杂度，与现有的一阶k空间方法相当，同时显著改进了$\Gamma$点CIAH算法的$O(N_k^3 n^3)$复杂度（其中$N_k$为第一布里渊区采样点数，$n$为晶胞尺寸特征参数）。在绝缘体、半导体、金属和表面等多种固体材料上的基准测试表明，基于k-CIAH的PMWF优化具有快速稳健的收敛性，其整体计算效率比一阶k空间方法高约2-3倍，比$\Gamma$点CIAH方法高数个数量级（适用于1000-5000个轨道的局域化）。通过基于PMWF的万尼尔插值获得的精确电子能带结构，进一步验证了所得PMWF的质量。
万尼尔函数计算物理电子结构材料科学优化算法固体物理
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02-16 00:00
本研究将季节性降雨预测构建为一个降阶非线性预测问题。通过将印度洋-太平洋耦合变率（包括厄尔尼诺3.4区、印度洋偶极子IOD、印度洋经向海温梯度及选定经验正交函数）嵌入低维状态空间，并利用深度神经网络进行前向投影，实现了对未来降雨的预测。该方法对2025年南半球春季的预测结果与后续实际降雨数据高度吻合，验证了该方法的有效性，并支持了澳大利亚东南部春季降雨变率受混沌但条件可预测动力学支配的假说。
降雨预测深度学习海气耦合降阶建模季节性预报
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02-16 00:00
本研究利用活体动态光学相干层析成像技术，对斑马鱼从受精后2周至12个月的发育过程进行了长期监测。研究整合了偏振敏感OCT与OCT血管成像技术，并采用对数强度方差和晚期相关衰减速度两种算法，分别量化动态散射体的占有率及其运动速度。结果表明，皮肤条纹的动态信号因色素细胞类型而异，且结合偏振信息可追踪其成熟过程。该技术还成功可视化了血管、淋巴管及脊髓组织的发育进展。
光学相干层析斑马鱼发育活体成像动态散射多模态成像血管生成
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02-16 00:00
本研究分析了接触线固定的半球形蒸发液滴中的粘性流体动力学。通过解析求解获得了导致咖啡环效应的Deegan外向流和表面张力梯度激发的Marangoni流。研究考虑了无滑移和全滑移两种基底边界条件，发现在无滑移条件下蒸发速率与表面张力梯度存在刚性关联，这对液滴内部温度场提出了严格要求。该结果为临界Marangoni数提供了新视角，描述了蒸发液滴从毛细流动向充分发展的Marangoni对流转变的阈值条件。
蒸发液滴marangoni对流咖啡环效应边界条件表面张力梯度斯托克斯流
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02-16 00:00
本研究提出并验证了一种利用两束共线传播激光的拍频，在光滑圆柱形等离子体-真空界面上共振激发表面等离子体（SP）的新机制。研究推导了SP的色散关系、场幅值、几何耦合因子及共振条件的解析表达式，并通过三维粒子模拟验证。结果表明，曲率诱导的几何效应能显著改变SP色散，使激光拍频波与之共振匹配，这在平面几何或单束激光中无法实现。在匹配共振条件下，仅需数吉瓦的激光即可产生基于SP的高幅值尾波场，为便携式激光驱动等离子体尾波场加速器开辟了新途径。
等离子体尾波场加速表面等离子体激光拍频共振激发几何效应粒子模拟
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02-16 00:00
本研究提出了一种结合波场相关（WFC）波束成形与梯度下降优化的声速估计新方法，以解决超声成像中因介质异质性导致的像差问题。该方法通过关联模拟的前向传播发射波场与反向传播接收波场来形成图像，其时空匹配滤波效应能更精确地模拟波在非均匀介质中的传播并减少杂波。在包含大范围声速变化和杂波的仿真、体模及活体数据上的测试表明，相较于传统的延迟叠加（DAS）方法，该方法能有效降低声速估计误差，并显著提升图像的分辨率和对比度。
超声成像声速估计波场相关波束成形像差校正图像优化
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02-16 00:00
本研究采用单一测量技术，首次系统测定了痕量天然丰度铷原子在多种惰性气体（He、Ne、N₂、Ar、Kr、Xe）缓冲气体中的扩散系数。实验通过两束激光以微小角度相交，在铷样品中建立空间周期性布居光栅，并监测其因铷原子与缓冲气体原子/分子发生动量交换弹性碰撞导致的扩散衰减。通过测量衰减率与角度平方的特征依赖关系，精确分离了扩散过程与其他碰撞效应。在7000至90000 Pa压力范围内测量后，最终获得了标准大气压（101325 Pa）和24.0(5)°C下的扩散系数值，分别为：He中0.33(5) cm²/s，Ne中0.214(14) cm²/s，N₂中0.132(7) cm²/s，Ar中0.123(9) cm²/s，Kr中0.093(9) cm²/s，Xe中0.073(4) cm²/s。实验数据与基于最精确原子间相互作用势的量子理论计算结果吻合。该研究对磁力计优化、自旋极化惰性气体成像、碰撞模型测试及压力传感器开发具有重要意义。
原子物理扩散系数光学泵浦布居光栅铷原子惰性气体
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02-16 00:00
本研究提出了一种结合空间卷积编码器与时间卷积网络的混合深度学习架构，用于检测地震活动性中b值的时空异常模式。该方法以日本俯冲带为例，通过构建精细网格化的每日b值场，将问题转化为二分类任务，预测未来一天内目标区域是否发生M_w≥5.0的地震。研究采用渐进式元周期训练策略，模拟实际部署环境并应对数据非平稳性问题，为基于统计地震学的短期地震预测提供了新的方法论框架。
地震预测深度学习b值异常时空分析统计地震学
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02-16 00:00
本研究将量子化学计算中的对称性利用扩展至具有复特征标的阿贝尔点群，突破了传统上仅限于$D_{2h}$子群（实特征标）的限制。通过采用双陪集分解方法计算对称性适配轨道的积分，并在后Hartree-Fock计算的块张量收缩中应用这些对称性，显著提升了计算效率。该方法尤其适用于存在磁场（如简单碳氢化合物体系）的体系，为涉及复杂对称性的量子化学模拟提供了新工具。
量子化学点群对称性阿贝尔群磁场计算计算效率后hartree-fock
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02-16 00:00
本研究提出了一种利用短波红外成像光谱技术监测大气氨排放的新方法。该方法通过分析反射太阳光信号，克服了传统热红外技术对热对比度的依赖、卫星传感器空间分辨率低以及航空测量频率不足等限制。作为概念验证，研究团队利用Tanager-1卫星数据，成功量化了巴基斯坦和乌兹别克斯坦工业点源的氨排放。这一发现有望将大量现有及未来的成像光谱仪纳入氨观测系统，提升全球氨排放监测能力。
大气监测氨排放成像光谱短波红外卫星遥感环境科学
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02-16 00:00
本研究通过大规模直接数值模拟，系统研究了均匀湍流在长时间衰减过程中的演化规律。模拟覆盖了初始泰勒微尺度雷诺数 $Re_\lambda$ 从 30 到 145 的范围，并进行了前所未有的长时间模拟（部分达 20 万初始涡旋翻转时间）。研究发现，无论是采用小波数下 $E(k)\sim k^2$ 的 Birkhoff-Saffman 谱，还是 $E(k)\sim k^4$ 的 Loitsianskii-Kolmogorov-Batchelor 谱初始化，湍流动能 $En$ 在经过初始瞬态后均呈现明确的幂律衰减 $En\sim t^{-n}$，衰减指数 $n$ 与过去理论结果一致（非普适）。研究还观察到初始的 $-5/3$ 谱斜率迅速消失，而出现明显的 $-1$ 幂律区域。主要结论表明，能量衰减显著受“边界效应”影响，普适性可能仅在移除这些效应后才显现；或许讨论涡量衰减的普适性更有意义。
湍流衰减直接数值模拟能量谱幂律衰减非普适性流体力学
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02-16 00:00
本研究结合电动力学-分子动力学模拟与电毛细波动态不稳定性理论，探究了铜、钨、钛金属纳米尖端在射频电场下的结构演化与热失控过程。通过提出利用原子模型计算纳米熔体运动粘度张量与质量密度分布的新方法，获得了熔融尖端电液动力学不稳定性的临界电场、时空尺度等关键参数。研究发现，纳米熔体的粘度比块体液态金属高出数个数量级，显著影响了不稳定性时空尺度，且热失控时间延迟与电场频率呈非单调关系。
分子动力学模拟电液动力学纳米熔体射频电场热失控金属纳米尖端
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02-16 00:00
本研究探讨了在未磁化、无碰撞的尘埃电子-正电子-离子等离子体中尘埃声孤波的形成。电子和正电子采用有限温度的费米-狄拉克统计描述，而离子服从超热κ分布。通过建立基于多对数函数的归一化流体-泊松模型，并考虑冷负电尘埃的惯性响应，分析了线性色散关系和非线性孤波结构。研究发现，系统仅支持负势（稀疏）尘埃声孤波，存在于有界的亚音速马赫数区间内。孤波的临界马赫数、振幅和宽度对电子（正电子）简并强度、离子-正电子浓度比、离子温度比及离子的超热性高度敏感。小振幅近似下的伪势方法将系统简化为Korteweg-de Vries方程，得到了孤波特性的解析表达式。该结果阐明了有限温度简并与超热离子在空间和天体物理尘埃等离子体中共同塑造非线性尘埃声动力学的机制。
尘埃等离子体孤波结构有限温度简并超热分布非线性动力学天体物理等离子体
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02-16 00:00
本研究首次成功演示了MMThGEM-Micromegas探测器在低气压SF$_6$气体中的高性能运行。该探测器实现了高达$1.22 \pm 0.08 \times 10^5$的负离子气体增益，创下历史纪录，使其增益水平与电子漂移气体CF$_4$相当。这一突破解决了负离子时间投影室（NITPC）在暗物质方向性搜寻中增益受限的核心挑战。研究还展示了探测器对α粒子的方向分辨能力，并首次在立方米级的SF$_6$体积中测量了事件能量与射程，成功识别出与核反冲一致的事件，为未来CYGNUS合作组的大规模暗物质方向性探测实验奠定了关键技术基础。
暗物质探测气体探测器负离子增益方向性搜寻粒子物理核反冲识别
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02-16 00:00
传统快速点火惯性约束聚变（ICF）要求极高功率激光在极短时间内加热燃料，工程实现困难。研究提出在磁化衬套惯性聚变（MagLIF）框架下实施快速点火，其大纵横比圆柱几何构型和强轴向磁场允许在更低面密度下实现点火，并能准直点火电子，从而大幅放宽对能量沉积、重复频率和点火器能量的苛刻要求，显著提升了该范式的工程可行性。
惯性约束聚变快速点火maglif磁化聚变等离子体物理
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02-16 00:00
本研究通过结合环面投影与共形映射，在变换光学中构建了类虫洞的虚拟光学几何结构，实现了对光学空间拓扑的主动调控。通过调节单个环面参数，虚拟空间的折射率可在各向同性与各向异性形式间切换，从而将不连通几何中的点状奇点转变为连接光学空间的扩展传输通道。这一拓扑转变表现为电磁虫洞的开启或闭合，并伴随光线动力学和腔模式的显著变化。
变换光学电磁虫洞拓扑调控各向异性材料奇点重构环面投影
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02-16 00:00
本研究将电子束光谱学整合到基于T矩阵的散射理论框架中，为复杂纳米光子材料与快速电子的相互作用提供了快速准确的数值模拟工具。该框架可高效预测周期性或非周期性排列散射体的电磁响应，并已集成至开源软件treams_ebeam中，支持阴极发光（CL）和电子能量损失谱（EELS）的仿真。通过单散射体、椭圆纳米盘链和二维纳米球簇等案例验证，该工作为设计下一代纳米尺度光-物质相互作用提供了新途径。
电子束光谱学t矩阵散射纳米光子学阴极发光电子能量损失谱数值模拟
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02-16 00:00
本研究针对可产生超过40T磁场的超导高场磁体，分析了其在强磁场下易发生的快速电热失超问题。研究聚焦于一种嵌套堆叠配置（LTS外线圈内包含多个HTS内插线圈），利用自主研发的考虑屏蔽电流的多物理场软件进行了详细失超分析。通过多个案例研究，识别了此类磁体中最易受热失超影响的薄弱环节，并提出了相应的改进策略，旨在提升磁体的热稳定性和运行可靠性。
超导磁体电热失超高场磁体多物理场分析rebco线圈热稳定性
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02-16 00:00
本研究展示了一种利用永磁螺线管测量kHz重复频率激光尾波场加速电子束发射度的紧凑、经济方法。测得在2.7 MeV能量下的归一化发射度ε_n = 124 nm·rad，与用于电子衍射的超低发射度射频枪相当。利用该低发射度电子束，成功对单晶硅纳米膜样品进行了电子衍射实验，清晰解析了多级衍射峰。
激光尾波场加速电子束发射度电子衍射永磁螺线管紧凑加速器
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02-16 00:00
研究针对大规模钒液流电池储能系统，构建了包含混合热管理系统的集装箱化详细模型。模型考虑了热辐射与真实环境温度，分析了从4 kW到400 kW共180种配置。结果表明，电流相关的欧姆损耗使电效率在68%至89%之间，但计入泵、逆变器及热管理系统的自耗电后，净系统效率为43%-66%。研究提供了基于电流-电池数量比和输出功率的全面热过程分析，为热管理系统设计与电池规模确定提供了关键依据。
钒液流电池热管理系统效率储能系统模型放大