PH-UY 2344 现代和固体物理学导论 (4 学分) 通常在春季提供 狭义相对论、迈克尔逊莫雷实验。普朗克量子假设、光电效应、康普顿效应、卢瑟福散射、玻尔原子、德布罗意波长、电子衍射、波函数、不确定性原理、薛定谔方程。应用于:方阱势、单电子原子。原子核、裂变和聚变。周期性晶格中的能带、Kronig Penney 模型、价带、导带、杂质态、电子迁移率。半导体特性。超导简介;电子对、能隙、约瑟夫森效应。| 先决条件:PH-UY 2023;共同要求:PH-UY 2033 和 MA-UY 2034。评分:Ugrd Tandon 评分可重复获得额外学分:否
虽然稀土矿物质和金属构成了各种可再生资产的供应链的一部分,但开采的核能带来了与放射材料相关的额外风险,这些风险可能导致野生动植物的污染和破坏。在类似的脉络中,自然灾害和生命终结浪费在核武器扩散的风险上构成了重大问题。工作继续利用核融合的力量,这是核电反应堆目前使用的核裂变的不同过程。太阳和宇宙中的所有恒星都由这种形式的核能提供动力,核能将光原子核融合在一起成较重的元素。从理论上讲,核融合可以无限期地提供地球上的所有力量,而无需长寿命的放射性废物。[7]
已知 229 Th 原子核具有同质异能态,其能量比基态高出约 8 eV,比典型的核激发能低几个数量级。这启发了低能核物理领域的研究,其中核跃迁率将受电子壳层影响。低能量使 229 Th 同质异能体易于进行共振激光激发。利用激光冷却的捕获钍离子或透明固体中的钍掺杂离子实现核共振,可作为非常高精度光学时钟的参考。这种核钟与传统原子钟之间的精确频率比较将提供对超出标准模型的假设新物理效应的灵敏度。虽然 229 Th 的激光激发仍然是一个尚未解决的难题,但最近的实验已经提供了有关跃迁能量和相关核特性的重要信息。
然而,在量子计算机中,信息的基本单位称为量子比特,当处于未观察状态时,它可以同时处于 0 和 1 状态。此外,经典比特是固态物理学通过晶体管发明的,而量子比特通常由原子级实体表示,例如光子、电子或原子核。这些实体具有不确定的属性,这意味着,当处于未观察状态时,该属性没有单一确定的值。例如,孤立电子的确切位置是不确定的。最好的方法是,对于空间中的每个点,为电子分配一个振幅,即形式为 re θi 的复数,其中 r 是其模数,θ 是其相位。事实证明,模数的平方与在该点观察到电子的概率成正比。然而,这并不意味着电子会选择任何一条路径。相反,如果不加以观察,它会选择所有可能的路径。当我们观察它时,它似乎只选择了一条路径。这种现象在经典的双缝实验中得到了证实:
里德堡原子是处于主量子数 n 的高度激发态的原子,人们对其的研究已有一个多世纪 [1,2]。在过去二十年里,里德堡原子物理学,特别是在超低温下 [3-8],由于其“夸张”的特性,为一系列激动人心的发现做出了贡献。高度激发的价电子与原子核之间的巨大距离以及随之而来的松散结合,导致了巨大的电极化率以及与周围原子的强长程偶极-偶极和范德华 (vdW) 相互作用。由于原子间的 vdW 相互作用取决于它们的极化率(对于几乎与氢相似的里德堡原子,其尺度为 n7),因此可以证明 vdW 力的尺度为 n11。因此,使用 n 在 50–100 范围内的里德堡原子可以将相互作用能量提高 17 到 20 个数量级 [9]。
在当今充满噪声的量子设备时代,需要高效且抗噪声的量子算法。为此,我们引入了用于量子计算的投影冷却算法。投影冷却算法能够构建任何具有平移不变动能和远距离消失相互作用的哈密顿量的局部基态。术语“局部”是指位置空间中的局部化。该方法可以看作是蒸发冷却的量子模拟。我们从初始状态开始,并在较大体积的紧凑区域上提供支持。然后,我们驱动激发的量子态分散并测量留下的波函数的剩余部分。对于我们在此考虑的非平凡示例,与其他方法相比,改进是巨大的。唯一需要的额外资源是在明显大于局部状态大小的体积中执行操作。这些特性使投影冷却算法成为计算自束缚系统(如原子核)的有前途的工具。
知识回忆问题 A. 原子和同位素 1. 一个原子的直径约为 0.000 000 000 2m。请给出标准形式的直径? 2. 原子核由什么组成? 3. 描述当电子在原子中降至较低能级时会发生什么。 4. 钠原子表示为: 使用此信息确定钠原子中的质子、中子和电子的数量。 5. 附着在以下物质上的电荷是多少: i. 中子 ii. 电子 iii. 质子 6. 氟的质量数和原子序数是多少? 7. 铍的化学符号为。使用此信息绘制铍原子的表示。 8. 铍的另一种同位素有一个额外的中子。写出这种新铍同位素的化学符号。
进入中子射线照相术。中子射线照相术是一种使用中子辐射而不是 X 射线的检查方法。中子辐射与原子核相互作用,而不是像 X 射线那样与电子云相互作用,它很容易穿过致密的材料,但会被密度较低的材料阻碍。这是一种在许多方面补充 X 射线检查的检查技术。它在检查具有致密外壳和由较轻材料组成的内部结构的物体时特别有用。然而,传统上,产生中子辐射所需的设备非常昂贵且笨重;自 20 世纪 50 年代中子射线照相术成为一种可行的工业检测技术以来,直到最近,只有特定的非发电研究反应堆设施才有能力进行中子射线照相术。
# 组成 # 原子核 # 电子 缩写 1 2 Zn +2 Al + [C 3 H 6 ] 10 94 326 2 Zn + 2 Al + PP 2 2 Zn + 2 Al + [ C 10 H 8 O 4 ] 5 114 586 2 Zn + 2 Al + PET 3 2 Zn + 2 Al + [ C 6 H 4 S] 10 114 646 2 Zn + 2 Al + PPS 4 2 Zn + 2 Al + [C 22 H 10 O 5 N 2 ] 2 82 478 2 Zn + 2 Al + PI 5 3 Zn +1 Al + [C 3 H 6 ] 10 94 343 3 Zn + 1 Al + PP 6 3 Zn + 1 Al + [ C 10 H 8 O 4 ] 5 114 603 3 Zn + 1 Al + PET 7 3 Zn + 1 Al + [ C 6 H 4 S] 10 114 663 3 Zn + 1 Al + PPS 8 3 Zn + 1 Al + [C 22 H 10 O 5 N 2 ] 2 82 495 3 Zn + 1 Al + PI