莫尼兹教授曾于 1997 年至 2001 年 1 月担任美国能源部副部长,负责科学、能源和核安全事务。在此之前,他于 1995 年至 1997 年担任美国科学技术政策办公室科学副主任,负责物理、生命和社会科学事务。莫尼兹教授于 1973 年至 2013 年担任麻省理工学院教师,之后被任命为能源部长。在麻省理工学院,莫尼兹是麻省理工学院能源计划 (MITEI) 的创始主任和能源与环境实验室主任。莫尼兹还于 1991 年至 1995 年和 1997 年担任麻省理工学院物理系主任,并于 1983 年至 1991 年担任贝茨线性加速器中心主任。他的物理研究主要集中在开发一个理论框架,以理解中能电子和介子与原子核的相互作用。他以优异的成绩获得了波士顿学院物理学理学学士学位,获得了斯坦福大学理论物理学博士学位,以及多个荣誉博士学位,其中一些来自欧洲大学。
介绍了一个框架,用于在一个空间维度的 2 味晶格理论中实时模拟强子和原子核的弱衰变。通过 Jordan-Wigner 变换映射到自旋算子后,发现标准模型的单代需要每个空间晶格点 16 个量子比特。该动力学包括量子色动力学和味变弱相互作用,后者通过四费米有效算子实现。在 Quantinuum 的 H1-1 20 量子比特捕获离子系统上开发并运行了实现该晶格理论中时间演化的量子电路,以模拟单个重子在一个晶格点上的 β 衰变。这些模拟包括初始状态准备,并针对一个和两个 Trotter 时间步骤执行。讨论了此类晶格理论的潜在内在误差修正特性,并提供了模拟由中微子马约拉纳质量项引起的原子核 0 νββ 衰变所需的主要晶格哈密顿量。
frib我们首次有能力产生在宇宙中产生的大多数相同的稀有同位素,然后腐烂到地球上发现的元素。这有助于我们了解元素的起源。需要相同的同位素来开发原子核的预测模型及其相互作用。使用FRIB的研究人员能够提高我们对如何使用原子核诊断和治愈疾病的理解。改进的核模型和精确数据允许优化下一代核反应堆,并评估破坏核废料的技术。他们探测了高级材料,以检查纳米和微尺度上涉及的过程,从而提供了有关材料如何受辐射和其他力影响的见解。建模原子核及其相互作用(科学中的一个具有挑战性的问题)也可以帮助导致能源,安全,医学,环境等方面的突破。在现有的独立Frib用户组织(Fribusers.org)中组织了来自133所美国大学,13个国家实验室和51个国家的约1,800名科学家。
光和原子核之间的相互作用通常很弱,并且限制在线性和扰动状态中,这限制了可实现的核激发概率,并阻碍了潜在的应用,例如核光学时钟,核激光器和核能存储。在这封信中我们表明,氢样throgium-229离子(229 th 89Þ)与当代强烈激光促进了光核相互作用,使其相互作用到高度非线性和非逆向性方案中。这种相互作用解锁了非常有效的核激发:超过10%的第229个核可以通过单个飞秒激光脉冲激发异构体状态。此外,激光驱动的229 th 89þ离子辐射了多个光波长,这些光是激光频率的高阶谐波,类似于激光驱动原子的高谐波生成过程,但具有独特的特征。这些结果先驱是一种探索光 - 物质相互作用的新领域,提供了一种有效控制原子核的强大方法,并铺平了一种新的核相干光发射方式。
重离子碰撞计划的目标是,其质心能量在几 GeV 到几百 GeV 范围内,研究所产生的致密重子介质的性质,特别是它的状态方程 (EoS) 和传输系数。流体动力学方法对于实现这一目标至关重要,因为它可以相对轻松地纳入不同的状态方程。流体动力学方法在高能 √ s NN = 200 GeV 及以上的核 - 核碰撞中的应用非常成功。在那里,人们通常将动力学分为初始状态和后续流体阶段,其中发生初始硬散射,据称会导致介质的各向同性或有效流化,其中演化由流体动力学方程控制。然而,在模拟较低能量的重离子碰撞时,人们面临着一个挑战。入射原子核的洛伦兹收缩并不强,两个原子核完全穿过对方并发生所有初级 NN 散射需要几 fm / c 的时间。在发生第一次核子-核子散射的区域可能已经形成了稠密介质,而最后的核子仍在接近它们第一次相互作用的点。多流体动力学是一种优雅但现象学的方法,可以解释中能级原子核-核碰撞的复杂时空图景。在多流体方法中,人们将入射原子核近似为两个冷且富含重子的团块
核物质的状态方程,即核子结合能、温度、密度以及同位旋不对称性之间的热力学关系,长期以来一直是核物理和天体物理领域的研究热点。了解核状态方程对于研究原子核的性质、中子星的结构、重离子碰撞(HIC)动力学以及中子星并合都至关重要。重离子碰撞提供了一种在地面实验室中生成高密度和同位旋不对称核物质的独特方法,但形成的致密核物质仅存在很短的时间,人们无法在实验中直接测量核状态方程。实际应用中,通常采用将现象学势作为输入的输运模型,通过与实验室测得的可观测量进行比较来推导核状态方程。超相对论量子分子动力学 (UrQMD) 模型已广泛应用于研究从费米能量 (40 MeV/核子) 到 CERN 大型强子对撞机能量 (TeV) 的 HIC。随着 UrQMD 模型的核平均场势项、碰撞项和团簇识别项的进一步改进,FOPI 合作组最近测量的轻带电粒子集体流和核停止数据可以重现。在本文中,我们重点介绍了我们最近使用 UrQMD 模型研究核 EOS 和核对称能的成果。讨论了从传输模型和 HIC 实验中提取核 EOS 的新机遇和挑战。
摘要。量子计算为模拟多体核系统开辟了新的可能性。随着多体系统中粒子数量的增加,相关汉密尔顿量的空间大小呈指数增长。在使用传统计算方法对大型系统进行计算时,这带来了挑战。通过使用量子计算机,人们可能能够克服这一困难,这要归功于量子计算机的希尔伯特空间随着量子比特数的增加而呈指数增长。我们的目标是开发能够重现和预测核结构(如能级方案和能级密度)的量子计算算法。作为汉密尔顿量的示例,我们使用 Lipkin-Meshkov-Glick 模型。我们对汉密尔顿量进行了有效的编码,并将其应用到多量子比特系统上,并开发了一种算法,允许使用变分算法确定原子核的全激发光谱,该算法能够在当今量子比特数有限的量子计算机上实现。我们的算法使用哈密顿量的方差 DH 2 E −⟨ H ⟩ 2 作为广泛使用的变分量子特征值求解器 (VQE) 的成本函数。在这项工作中,我们提出了一种基于方差的方法,使用量子计算机和简化量子比特编码方法查找小核系统的激发态光谱。
利用相干电磁辐射对基本量子系统进行共振激发是许多物理学实验的核心,例如原子和分子光谱、原子钟、量子信息处理等。相干激光激发有许多应用,特别是需要高精度控制量子叠加态的频率或相位时,但迄今为止它在核物理中几乎没有使用[1]。从典型的核激发能量和可用的激光光子能量之间的巨大不匹配可以理解激光激发原子核的困难。核激发已经在激光产生的等离子体中得到证实,其中相互作用是通过在强激光场中加速的电子介导的,电子在碰撞中或通过X射线范围内的轫致辐射与原子核相互作用[2]。不同的原子核已经通过同步辐射在6 – 60 keV能量范围内的跃迁上进行共振激发,寿命在纳秒到微秒范围内[3]。 Sc-45 的 12.4 keV 共振最近在欧洲 x 射线自由电子激光器 [4] 上被激发,其寿命为 0.47 秒。Th-229 原子核以其独特的低能同质异能态而闻名 [5 – 7] 。其激发能量为 8.4 eV,使核跃迁处于真空紫外 (VUV) 光谱范围内,使其可用于台式激光系统和精密光学工具的实验
1996 年是 W. K. 伦琴发现 X 射线一百周年,人们庆祝了这种“奇异射线”提供的深刻见解。除了普遍用于对视觉不透明系统的内部结构进行成像之外,X 射线在阐明物质的几何结构和电子结构方面也具有重要应用。除了同步辐射设备外,在普通实验室环境中可用的传统 X 射线源的波长非常适合揭示晶体固体和生物分子中的原子排列。此外,吸收和发射的 X 射线的光谱可以揭示原子、分子和材料的电子结构。类似地,核 β 射线反映原子核的能级结构,其波长范围远低于 X 射线波长,就像 X 射线波长低于可见光波长一样。 1912 年首次报道的 X 射线衍射将 X 射线波长与晶格尺寸联系起来,但未能将这两个尺度与宏观物体的尺寸联系起来。从 20 世纪 30 年代初到 70 年代初,X 射线光谱对确定 N A 、h/e 和 hc/e 等基本常数做出了重要贡献。然而,这些测量受到 X 射线尺度与可见参考波长之间联系不确定性的限制。直到七十年代中期,唯一确立的直接联系是
势能(超)表面描述分子系统电子态的能量及其随原子核位置变化而变化,形成分子几何的“能量景观”。它是分析分子构象、过渡态和化学反应动力学的重要工具(Thru lar 等人,1987 年)。在只有两个原子的双原子分子中,原子核的位置只能用一个坐标表示,因此势能表面简化为势能曲线 (PEC)。每条曲线对应一个电子态的群表示和角动量。数据集中核间距离的范围取决于所述系统。我们的数据集由几个选定的双原子分子系统组成,由碱金属原子对创建。这种二聚体在超冷(内部温度在 mK 范围内)分子系统、玻色-爱因斯坦凝聚和化学反应相干控制的应用中特别受关注。强极性超冷分子的可能应用包括利用极性分子之间的长距离电偶极-偶极相互作用来设计光学量子系统。极性分子的内部自由度可用作量子信息的媒介。在强激光场产生的光学晶格中创建、存储和控制此类分子可用于构建量子计算机(Pazyuk,2015 年)。