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02-20 00:00
本研究针对电磁束以任意角度入射皮肤加热问题，推导了温度分布的渐近解析解。通过将温度按深度与横向尺度的小比值展开，发现入射角影响展开式的所有项，而横向热传导效应仅出现在正偶数次项中。此前的主导项解仅捕捉了入射角的主要影响，而横向热传导的主要效应则包含在数学上可忽略的二阶项中。然而，在中等尺度比值（如0.1）下，横向传导的贡献相当显著。本研究推导了一阶和二阶项的闭合形式解析表达式，所得渐近解即使在中等尺度比值下，也能准确预测包含入射角和横向热传导效应的温度分布。
生物传热渐近分析电磁加热皮肤模型热传导
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02-20 00:00
本研究提出了一种无需外部探针、谱线或绝对强度校准，仅通过测量介质发出的被动电磁涨落来重构相对论平衡态温度四矢量 $\beta^\mu = u^\mu/(k_B T_0)$ 的方法。洛伦兹变换将静止系中的各向同性噪声转化为相关的电场和磁场涨落，产生一个与增益无关的观测量，可直接从随机数据中提取漂移速度。结合由协变涨落-耗散定理支配的角度分辨噪声谱，即可仅凭电磁测量完整重构 $\beta^\mu$。蒙特卡洛分析表明，在现实的信噪比下可实现百分比级别的精度，可行性评估指出实验室等离子体的积分时间可低于微秒量级。
相对论平衡态温度四矢量电磁涨落涨落-耗散定理被动测量等离子体诊断
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02-20 00:00
本文介绍了安装在RHIC的STAR实验中的端盖飞行时间探测器（eTOF）的性能。该探测器于2019年2月完成安装，为束流能量扫描（BES）II期的固定靶（FXT）部分提供了关键的快度区间粒子鉴别（PID）能力，将可研究的质心能量范围扩展至$\sqrt{s_{_{NN}}} = 3.0$ GeV到$\sqrt{s_{_{NN}}} = 7.7$ GeV。文章详细描述了系统的几何布局、接收度、校准、击中重建和粒子鉴别方法。系统最终实现了约70 ps的时间分辨率和约70%的粒子鉴别效率，达到了设计目标。
粒子探测器飞行时间粒子鉴别束流能量扫描star实验核物理
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02-20 00:00
本研究提出了一种针对熵最优稀疏概率近似（eSPA）模型集成预报的蒸馏框架，该框架仅使用卫星时代的观测和再分析数据，即可提前24个月预测厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）相位。虽然eSPA集成模型具有先进的预报技巧，但其可解释性较差。研究通过聚合仅做出正确预测的集成成员结构，将整个集成压缩为一组紧凑的“蒸馏”模型，为每个预报提前期生成一个单一、可诊断的模型。该模型在保持预报性能的同时，实现了对全集成模型难以实施的诊断分析。通过对蒸馏模型“超聚类”的模态持续性以及跨提前期聚类一致性的分析，表明该离散化系统准确捕捉了ENSO的时空动力学特征。研究还通过分析特征重要性向量的有效维度，揭示了ENSO相位正确预测所需的输入空间复杂性在预报必须跨越春季可预报性障碍时达到峰值。此外，研究引入了基于特征重要性向量的空间重要性图，以识别每个场中预测信息的来源，并在某些提前期识别出已知的物理前兆。
enso预测模型蒸馏可解释ai集成预报气候动力学稀疏概率模型
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02-20 00:00
本研究填补了机器学习哈密顿量模型评估的空白，提出了直接基于预测哈密顿量计算能量和力的基准框架。在此框架下，作者开发了QHFlow2模型，其采用SO(2)-等变主干网络和两阶段边更新机制。该模型以更少的参数，将哈密顿量误差降低了40%。在MD17/rMD17数据集上，QHFlow2首次使哈密顿量模型达到了NequIP级别的力预测精度，同时将能量平均绝对误差降低了高达20倍。在QH9数据集上，其能量误差相比MACE模型也降低了高达20倍。研究还证实了模型性能随容量和数据量的一致扩展性，以及哈密顿量精度的提升能有效转化为更精确的能量和力计算。
机器学习哈密顿量能量力预测等变神经网络分子动力学计算物理基准测试
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02-20 00:00
本文澄清了网络科学中的一个常见误解，即图模型仅限于描述“成对”相互作用，而超图是捕捉高阶相互作用的必要工具。作者指出，图模型本身并不局限于成对交互，其边可以自然地编码依赖于多个相邻节点的相互作用。实际上，超图模型是更一般图表示的一种严格特例，它施加了额外的约束，而非扩展了可能性空间。研究表明，通常归因于超图的关键现象（如突变相变）完全可以用图模型精确复现。因此，区分由图参数化的多元相互作用与定义这些相互作用的函数，能为建模交互系统提供更统一和灵活的基础。
图模型高阶相互作用超图网络科学复杂系统
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02-20 00:00
本研究将一种新型的微正则朗之万蒙特卡洛（MCLMC）采样器应用于辐射图像重建与不确定性量化。相比传统的最大似然期望最大化（ML-EM）方法仅提供点估计，MCLMC能够从样本中获取辐射分布估计及其相关不确定性。在GPU上并行运行时，MCLMC可在约10秒内收敛于包含$10^3$--$10^4$像素的图像，速度显著快于其他可比的马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）采样器。该方法在合成和真实分布式源辐射测绘数据上均表现良好，为核应急响应中的决策提供了更准确、快速的成像与不确定性信息。
辐射成像不确定性量化蒙特卡洛采样图像重建核应急响应gpu加速
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02-20 00:00
本研究提出了一种利用混合微腔中两个近简并准模实现的双通道自参考方案，解决了光致发光强度测量中粒子数、辐射率修正和收集效率相互卷积的难题。该方案通过共享光路获取共模观测值以追踪全局漂移，同时利用差模观测值对局部介电扰动和偶极依赖的辐射权重保持高灵敏度。在单层WSe₂中，以温度为控制参数，无需外部绝对校准即可稳健地反演面外（⊥）与面内（∥）偶极跃迁激子的相对粒子数。在约50 K温度下，测得N⊥/N∥ ≈ 200，与预期在面外辐射暗态上的积累相符。
纳米光子学激子动力学自参考测量准简并模漂移抑制粒子数计量
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02-20 00:00
本研究通过量级分析推导了雷诺平均Navier-Stokes方程和动能输运方程中粘性与湍流对流向压降的标度关系，为摩擦因子建立了物理先验约束。结合Nikuradse粗糙管与Zagarola-Smits光滑管实验数据，利用改进的遗传编程引擎（GPTIPS2）进行符号回归，在拟合精度、模型复杂度和约束违反度之间进行多目标优化。该方法生成了可解释的紧凑表达式，能在不同粗糙度与雷诺数（高达$Re \sim 10^7$）下准确预测摩擦因子，优于传统半经验公式。
湍流管道流符号回归物理信息机器学习摩擦因子量级分析遗传编程
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02-20 00:00
本研究提出一种名为DA-HASC的序列诊断框架，用于检测高维非线性动力系统中的突变临界点。该方法首先通过数据同化从有限噪声观测中重构系统高维状态，再利用流形学习量化其动力学结构复杂性，最后通过滑动窗口分析局部吸引子结构复杂性的变化来捕捉系统底层转变。结构信息由图的拉普拉斯矩阵提供，并通过冯·诺依曼熵 $S = -\text{Tr}(\rho \log \rho)$ 进行度量。该框架在合成和真实数据集上均能有效检测高维和不完美系统知识下的临界点。
临界点检测数据同化流形学习高维系统结构复杂性非线性动力学
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02-20 00:00
本研究利用神奈川大学的低能离子束装置，首次系统测量了能量在5-50 keV范围内的氟离子在低压（0.06 atm）CF₄气体中的电离产额。实验采用专用的正比丝室，成功建立了低能离子注入气体探测器的技术方案。测量结果显示，在30 keV能量下，氟离子的电离产额约为0.45，且对离子能量存在适度依赖。该结果为使用气体探测器进行方向敏感的直接暗物质搜索实验提供了关键的标定数据，有助于提升对低能核反冲信号的理解与探测效率。
暗物质探测气体探测器电离产额低能离子cf₄气体实验测量
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02-20 00:00
本研究将Breit相互作用纳入铯(Cs)和钫(Fr)等电子序列离子的全阶计算中，以精确计算其能级和精细结构间隔。通过修改电子格林函数，在全阶关联势方法中考虑了Breit效应，该方法使用费曼图技术精确求和处理了主导的微扰图级数。研究发现，Breit修正对这些序列中中等电离离子的能量影响非常大，特别是对于f态。虽然这未能完全解决能级与实验值的分歧，但显著改善了仅包含二阶Breit效应的精细结构间隔计算结果。
原子物理量子电动力学breit相互作用全阶计算精细结构离子能级
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02-20 00:00
研究团队提出MxDiffusion，一种融合物理与数据的扩散模型框架，用于从目标光学特性高效、高精度地生成光子结构。其核心创新在于两阶段生成策略：第一阶段扩散模型通过麦克斯韦方程损失函数训练，将物理洞察直接嵌入逆向设计过程；第二阶段模型将物理一致的中间表示映射至最终结构几何，其保真度显著高于纯数据驱动方法。该框架在金纳米结构和相变材料带通滤波器设计中均优于传统基准，尤其在训练分布外的设计目标和强约束共振条件下表现出色。
逆向设计扩散模型光子超表面物理引导ai计算光学
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02-20 00:00
实验发现，在激光直接驱动聚变内爆中施加10 T磁场，可将与热电子预热相关的硬X射线发射增强1.5±0.1倍。磁场在激光等离子体不稳定性发生前与烧蚀流准稳态对齐，将原本会逃逸并导致靶丸充电的热电子约束在磁场的磁镜模式中。这些热电子随后通过投掷角散射到靶丸上，从而产生观测到的硬X射线。结果同时表明，磁化内爆中与靶丸充电相关的带电聚变产物能量降低，这加剧了抑制激光等离子体不稳定性以最大化聚变增益的需求。
激光聚变磁约束热电子等离子体不稳定性内爆物理x射线诊断
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02-20 00:00
本研究通过三维粒子模拟，系统研究了在低密度等离子体填充的矩形波导中，微波脉冲驱动等离子体尾波场对外部注入电子的加速过程。结果表明，电子加速效率强烈依赖于注入相位和初始速度，当电子被预加速至接近驱动微波脉冲的群速度时，可获得最优加速效果。在米级作用长度内，电子可获得约$10^2 \mathrm{keV}$的能量增益，并在合适的注入条件下保持准单能分布。研究还揭示了横向电磁场和空间电荷效应对加速效率的约束，为紧凑型等离子体加速器的设计提供了定量评估。
等离子体加速微波尾波场粒子模拟波导加速电子注入
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02-20 00:00
本研究利用Gkeyll软件框架，基于2015年MMS卫星穿越磁重联扩散区的观测数据，对三维日侧不对称磁重联进行了模拟。通过改进热流的梯度闭合模型，成功捕获了电流片中次级动力学不稳定性（如下混杂漂移不稳定性）的增长。这些不稳定性产生的湍流，促进了次级磁岛和磁通量绳的形成，显著改善了以往十矩流体模型在模拟此类动力学现象时的不足。
磁重联等离子体不稳定性流体模拟热流闭合空间物理湍流
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02-20 00:00
本研究开发了一种结合高斯过程回归的线积分弦方法，用于加速分子质子转移反应中的隧穿速率和隧穿分裂计算。通过利用代理模型的不确定性估计，收敛瞬子路径所需的力评估次数变得与离散路径的“珠子”数量无关。研究还引入了选择性Hessian训练策略，区分与转移质子强耦合的柔性模式和与反应坐标弱耦合的刚性模式，从而在显著减少Hessian矩阵计算的情况下构建精确的代理势能面。在丙二醛和Z-3-氨基丙烯醛上的应用表明，隧穿速率预测误差在20%以内，同时大幅减少了力和Hessian评估次数。该方法进一步扩展到甲酸二聚体和丙二醛的隧穿分裂计算，结果与实验及高水平理论值合理吻合。
质子隧穿高斯过程回归瞬子理论计算化学反应速率机器学习
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02-20 00:00
本研究通过无量纲数（Undulation数Un与雷诺数Re）对近壁面生物运动进行分类分析。在低Re条件下（如淡水螺），推导出润滑模型表明泵送与游动速度与$(a/h_0)^2$成正比，机器人实验验证了表面变形（高毛细/邦德数比）的负面影响。在高Re条件下（如蝙蝠、蜜蜂），地面效应显著提升升力：蝙蝠饮水飞行时升力系数提升2.5倍，归因于气动挤压效应；蜜蜂振翅则通过“射流-涡旋”机制高效输运信息素。研究为理解生物系统中的近壁面流固耦合提供了统一框架。
地面效应生物推进流体力学流固耦合润滑理论仿生机器人
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02-20 00:00
本研究展示了一种光子集成电路，能够在单个集成平台上生成和分析任意偏振态。该器件采用CMOS兼容工艺制造，实现了可重构的偏振自由度操控。实验演示了覆盖庞加莱球的任意偏振态生成以及片上斯托克斯矢量测量。与传统依赖直接探测的斯托克斯测量不同，该架构的偏振分析本质上是非破坏性的，可保留光信号用于后续光域处理。该工作将偏振生成与分析功能集成于紧凑稳定的光子电路中，为构建稳健的偏振赋能光子集成系统奠定了基础。
光子集成偏振操控斯托克斯测量cmos工艺非破坏性分析片上光学
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02-20 00:00
量子级联激光器（QCL）自1994年首次演示以来，已成为中红外和太赫兹波段最可靠的光源之一。本路线图系统梳理了QCL领域的最新进展与未来方向，涵盖三大核心板块：器件设计与工艺技术、光频梳与脉冲形成机制，以及包括分子光谱学和自由空间光通信在内的广泛应用。报告特别强调了QCL在产生自启动光学频率梳方面的独特能力，这既是基础物理研究的前沿，也驱动着众多实际应用的发展。
量子级联激光器光学频率梳中红外光子学太赫兹技术半导体激光分子光谱
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02-20 00:00
本研究通过定制风洞和高频成像系统，实验与理论结合，探究了气流中自由悬浮水滴在变温变湿条件下的蒸发动力学。研究发现，较大水滴因惯性、表面张力与对流气流相互作用，会产生持续的形态振荡，显著改变其蒸发速率。研究团队扩展了经典的 $d^2$ 蒸发定律，建立了一个修正模型，该模型引入了考虑雷诺数、施密特数、温度与湿度变化的广义舍伍德数，以及捕捉振荡液滴时均表面积的形状因子。模型在广泛的液滴尺寸和环境条件下与实验结果高度吻合，并构建了液滴寿命随温湿度变化的相图，为雨滴蒸发的微物理过程提供了新见解。
液滴蒸发对流传输形态振荡蒸发模型微物理流体动力学
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02-20 00:00
本研究提出了一种偏振敏感相干调制成像（PS-CMI）平台，用于对超表面调制光场进行全参数（强度、相位、偏振）表征。该方法通过补充测量45°偏振分量的复振幅，能够精确计算两个正交偏振分量之间的延迟，并消除相位偏移，从而完整重构光场的偏振态。研究团队通过表征美国空军分辨率板、两种复杂偏振场以及一个超透镜产生的光场，验证了该方法的通用性。这一紧凑的解决方案填补了超表面计量学的关键空白，并适用于其他需要复杂偏振光分布映射的领域。
超表面表征偏振测量相干成像光学计量复振幅光场调控
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02-20 00:00
本研究通过调控流体的粘弹性，实现了微通道内声流的增强、抑制和反转。研究发现，声流状态取决于无量纲的德博拉数（$De$）和粘性扩散数（$Dv$），并可用一个统一的“声流系数”（$C_s$）来表征：当 $C_s>1$ 时声流增强，$0\leq C_s\leq1$ 时被抑制，$C_s<0$ 时发生反转。其物理机制源于雷诺应力与粘弹性应力之间的相互作用。研究还首次揭示了粘弹性剪切波在声流转变中的关键作用，该作用由声衰减长度与剪切波长的比值决定。通过分析损耗模量和储能模量的能量动力学，进一步深化了对转变过程的理解。该成果有望应用于声学微流控系统中的颗粒操控与流体泵送/混合。
声流控制粘弹性流体微流控剪切波声学微流控流体力学
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02-20 00:00
本研究通过数值模拟和理论建模，揭示了周期性驱动下多相湍流中动能与界面能相互转换的动态循环。研究采用周期性动能输入打破统计稳态，使能量转换过程可观测。通过将Ka-Pi-bara模型重构为总能量（动能与表面能之和）方程，并引入表面能及其耗散方程，模型成功捕捉了湍流的非平衡效应——表现为动能与其耗散率之间的相位滞后，并预测该效应同样存在于多相流中。模型线性化分析揭示了系统的关键时间尺度，并预测表面能与其耗散波动同相，与模拟结果一致，表明表面能不存在级串过程。
多相湍流能量转换非平衡效应数值模拟两相流模型表面能