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World File Search System基本粒子
创造量子宇宙：对称性和引力
摘要：到目前为止，所有量化引力的尝试都未能产生令人满意的模型，该模型不仅能描述量子世界领域的引力，还能描述其与基本粒子和其他基本力的关系。本文概述了量子宇宙模型的初步结果，其中引力从根本上和构造上都是量子的。该模型基于三个有充分理由的假设，并具有令人信服的观察和理论证据：量子力学在所有尺度上都有效；量子系统由其对称性描述；宇宙具有无限个独立的自由度。最后一个假设意味着宇宙的希尔伯特空间具有 SU p N Ñ 8q – 面积保持 Diff. p S 2 q 对称性，由两个角变量参数化。我们表明，在没有背景时空的情况下，这个宇宙是平凡而静态的。尽管如此，量子涨落打破了对称性并将宇宙划分为子系统。当一个子系统被单独选为参考（观察者），另一个子系统被单独选为时钟时，就会出现两个连续参数，它们可以解释为距离和时间。我们将经典时空等同于宇宙希尔伯特空间的参数空间。因此，它的量化是没有意义的。从这个角度来看，爱因斯坦方程表示希尔伯特空间中的量子动力学在其参数空间中的投影。当宇宙被划分为子系统/粒子时，由于对称性破缺，基本粒子的有限维对称性就会出现，而对无限维对称性及其相关相互作用（即引力）没有任何影响。这解释了为什么引力是一种普遍的力量。
精神高于物质：菲利普·安德森和物理学......
1990 年，美国众议院批准联邦政府共拨款 50 亿美元建造一台巨型质子加速器，即超导超级对撞机 (SSC)。这台机器的目的是测试亚原子粒子的复杂理论描述，并向全世界宣布美国不准备将高能粒子物理研究的领导地位拱手让给欧洲。一些不从事粒子物理研究的科学家和科学管理人员担心 SSC 的建设和维护成本会吸走政府从他们自己的研究领域获得的资金。结果，每年国会审议该项目预算时，科学界的意见并不统一。两位诺贝尔奖获得者成为支持和反对 SSC 的主要发言人。粒子物理学家史蒂文·温伯格支持该项目，凝聚态物理学家菲利普·安德森反对该项目。温伯格是微观物理学的专家，他是亚原子粒子理论“标准模型”的创始人之一，而 SSC 的设计初衷正是测试这一模型。他认为，科学界最重要的问题在于发现宇宙中最微小的粒子所遵循的物理定律。了解了这些微观定律，人们就可以（原则上）推导出原子核、原子、分子、固体、植物、动物、人、行星、太阳系、星系等较大物体所遵循的宏观定律。安德森是微观物理学的专家，他是凝聚态物理学的创始人之一，凝聚态物理学是一门研究大量原子如何相互作用，产生从液态水到闪亮钻石等各种物质的科学。他同意标准模型很有趣，但他否认基本粒子物理学定律对一些众所周知的难题和未解问题有任何帮助，例如：为什么存在物质？
量子场的广义对称性和相位
对称性是一种不变性：数学对象在一系列运算或变换下保持不变的性质。物理系统的对称变换是理解自然物理定律的基石之一。以恒定相对速度运动的观察者之间的对称性使伽利略提出了相对论原理，为现代物理学的基础提供了初步见解。正是控制麦克斯韦方程的对称性，即洛伦兹群，使爱因斯坦将伽利略的思想推广到狭义相对论，这是我们理解基本粒子运动学以及原子核稳定性的基础。在量子领域，由于自旋和统计学之间的深层联系，人们可以从对称性开始解释元素周期表。从更现代的角度来看，洛伦兹群的表示理论为开始组织相对论量子场理论提供了起点。基本粒子的量子数由对称群组织。对称群与规范对称性、自发对称性破缺和希格斯机制一起被用来构建基本粒子的标准模型，这是 20 世纪最伟大的科学成就之一。随着与扩展算子相关的各种新型对称性的发现，量子场论的最新研究正在经历一场进一步的革命。这些广义全局对称性 [1] 包括高阶形式对称性、范畴对称性（如高阶群对称性或不可逆对称性），甚至更普遍的子系统对称性等。这些新颖的对称性从根本上扩展了以前仅仅基于李代数和李群数学的标准对称概念，它们基于更先进的数学结构，概括了高阶群和高阶范畴。广义对称性有望对我们理解从凝聚态物理学到量子信息、高能物理学甚至宇宙学等各个物理学领域相关的量子场动力学产生深远的影响。1
观点：未来 20 年的气溶胶遥感
摘要。20 多年前，随着 Terra 和 Aqua 卫星的发射，气溶胶遥感经历了一场革命。随着携带新型被动和主动传感器的其他发射，遥感技术继续取得进步。卫星视图能够检索表征气溶胶负荷、基本粒子特性以及某些情况下的气溶胶层高度的参数，从而聚焦地球气溶胶系统。建模界也取得了类似的进展。现在，这些努力已经持续了很长时间，我们可以看到遥感和建模界的发展趋势，这让我们可以推测未来以及 20 年后该界将如何处理气溶胶遥感。我们预计，高光谱和/或偏振测量技术将取代当今的标准多波长辐射计，所有这些都可以从多个角度进行观察。这些技术将由先进的主动传感器支持，这些传感器除了后向散射外，还能够测量气溶胶消光曲线。结果将更深入地了解气溶胶粒子特性。算法将从主要基于物理转变为包含越来越多程度的机器学习方法，但基于物理的技术不会灭绝。不过，将算法应用于单个传感器的做法将会减少。检索算法将包含统一框架中的多个传感器和所有可用的地面测量数据，这些反转产品将直接输入同化系统，成为“半机械人”：一半是观测，一半是模型。20 年后，我们将看到太空真正的民主化，大大小小的国家、私人组织和各种规模的商业实体都将发射太空传感器。随着可用数据和气溶胶产品数量的增加，将会出现大量的坏数据。用户社区将组织起来制定标准，大型国家航天局将通过部署和维护验证地面网络和重点现场实验来带头努力保持质量。在整个过程中，人们对全球气溶胶系统的兴趣仍将很高，该系统如何影响气候、云、降水和动态、空气质量、环境和公共健康、病原体的运输和生态系统的施肥，以及这些过程如何适应不断变化的气候。
已发布版本的引用 (APA)：Yaprakdal, F.、Yılmaz, MB、Baysal, M. 和 Anvari-Moghaddam, A. (2020)。深度神经网络辅助方法
摘要：大规模可再生能源发电的固有可变性给微电网能源管理带来了巨大困难。同样，人类行为对电价变化和季节变化的影响也会导致电力消耗的变化。因此，电力系统运行的正确调度和规划需要准确的负荷需求和可再生能源发电估计研究，尤其是短期（小时前、日前）。本研究考虑了总电力负荷和大容量光伏发电的时间序列变化，通过整合预测结果来促进可重构微电网短期最优运行调度框架中的供需平衡。基于双向长短期记忆单元的深度循环神经网络模型 DRNN Bi-LSTM 旨在提供准确的总电力负荷需求和大容量光伏发电预测结果。利用真实世界数据集来测试所提出的预测模型，结果显示，与调查文献中的其他方法相比，DRNN Bi-LSTM 模型表现更好。同时，研究了最优运行调度框架，同时制定日前最优重构计划和可控分布式发电单元的最优调度，将其视为最优运行解决方案。采用基本粒子群优化方法和选择性粒子群优化方法（PSO&SPSO）的组合方法，进行组合、非线性、非确定性多项式时间难（NP-hard）复杂优化研究，旨在最小化微电网在各种等式和不等式约束条件下的总无功功率损耗。包括光伏电源和柴油分布式发电机的可重构微电网测试系统用于最优运行调度框架。总体而言，本研究通过开发的 DRNN Bi-LSTM 模型，为具有电力需求和可再生能源预测的可重构微电网的最优运行调度做出了贡献。结果表明，采用深度学习辅助方法的可重构微电网最优运行调度不仅可以减少无功功率损耗，还可以以经济的方式改善系统。
观点：计算新时代的物理学
量子力学是物理学最基础的领域，20 世纪的大多数发现和发明都源自该领域，在 21 世纪仍发挥着重要作用。量子力学的基础形成于 1900 年至 1930 年之间（普朗克，1943 年；玻尔，1922 年；布罗意，1929 年；海森堡，1933 年；薛定谔，1933 年；狄拉克，1933 年；爱因斯坦，1923 年）。众所周知，每个原子的结构都是由量子力学决定的。量子力学的引入使得人们能够理解宇宙的基本定律，具有重大的经济意义。正如伟大的物理学家保罗·狄拉克在 1929 年所说，原则上，化学可以用量子力学理论来解释。事实上，所有化学和材料科学课程以及物理课程都包含量子力学。物理学传统上启发了其他科学研究领域，并为该领域的进步做出了重大贡献。1950 年至 1960 年间，分子生物学的诞生表明量子力学和物理学（Schrödinger，1944 年；Davies，2008 年）。这启发了生物学家弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森和莫里斯·HF·威尔金斯利用这些定律发现 DNA（Crick，1962 年；Walt，1962 年；Wilkins，1962 年），以及生物物理学家马克斯·德尔布吕克、阿尔弗雷德·D·赫尔希和萨尔瓦多·E·卢里亚发现与病毒的复制机制和遗传结构相关的内容（Delbrück，1969 年；Hershey，1969 年；Luria，1969 年）。量子力学对于设计固态设备（如晶体管，作为任何电子设备和计算机的构建块）是必不可少的。在量子力学和相对论出现之前，仅使用经典物理学是无法对半导体或任何材料进行合理理解的。所谓的量子电动力学描述了激光和光与物质的相互作用，这归功于量子电动力学的基本工作（Schwinger，1965 年；Feynman，1965 年；Tomonaga，1966 年）。基本粒子物理学
大型强子对撞机时代的迷人魅力、美丽的底部和夸克胶子等离子体 Santosh K. Das 和 Raghunath Sahoo* 几微秒后
大型强子对撞机时代迷人的粲夸克、美丽的底夸克和夸克胶子等离子体 Santosh K. Das 和 Raghunath Sahoo* 宇宙通过大爆炸诞生后几微秒，原始物质被认为是物质基本成分——夸克和胶子的混合物。预计这将在实验室中通过超相对论速度下的重核碰撞产生。在美国纽约布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机和瑞士日内瓦欧洲核子研究中心的大型强子对撞机的能量和光度边界上，可以产生一种由夸克和胶子组成的等离子体，称为夸克胶子等离子体 (QGP)。重夸克，即粲夸克和底夸克，被视为表征 QGP 的新探针，因此可以表征产生的量子色动力学物质。重夸克传输系数在理解 QGP 的性质中起着重要作用。核抑制因子和椭圆流的实验测量可以限制重夸克输运系数，这是现象学研究的关键因素，有助于解开不同的能量损失机制。我们对 QGP 中的重夸克拖拽和扩散系数进行了总体介绍，并讨论了它们作为探测器解开不同强子化机制以及探测非中心重离子碰撞产生的初始电磁场的潜力。从新技术发展的角度来看，未来测量的实验前景被特别强调为下一代探测器的重味。关键词：大爆炸、重离子碰撞、重味、夸克胶子等离子体。20 世纪下半叶，Murray Gell-Mann 和 George Zweig 发现了强子的夸克模型，Glashow、Salam 和 Weinberg（以及许多其他人）通过基本力的统一发现了粒子物理的标准模型，这在粒子物理学中取得了巨大的成功。基础科学在寻找物质基本成分的同时，也为粒子探测和加速器技术的发展做出了巨大贡献，产生了巨大的直接和间接的社会效益。就目前对物质成分的理解而言，我们有六夸克、六轻子、它们的反粒子和力载体。然而，在这其中，我们只遇到轻夸克（LQ）——上夸克和下夸克，以及正常核物质中的电子。其他重粒子是在宇宙射线和粒子加速器的高能相互作用中产生的。虽然这些基本粒子如夸克和轻子自由存在，但它们的性质并不相同。
响应国家需求
1901 年 3 月 3 日，国会颁布了一项法律，成立了国家标准局 (NBS)，1988 年更名为国家标准与技术研究所 (NIST)。尽管定义 NBS 的法案只有两页长，但这些文字却非常重要，因为美国迫切需要一个标准和测量机构。引用 10 个月前提交给众议院的一份委员会报告：“因此，委员会一致认为，除了建立本法案中提议的机构外，制造业、商业、科学仪器制造商、政府、学校、学院和大学的科学工作不可能得到比这更重要的援助。”今天，这些文字装饰着位于马里兰州盖瑟斯堡的 NIST 总部的入口，并继续激励着员工。多年来，NBS 和 NIST 通过发布经过严格评估的参考数据和经过仔细认证的参考材料，以及制定可重复的测量标准（包括时间、频率、长度、电压和电阻的标准，这些标准现在基于持久且可重复的量化量），为这些目标和我们国家的福祉做出了巨大贡献。NIST 科学家还通过多种方式为基础科学做出了贡献，例如测量基本物理常数和显示假定的基本粒子宇称对称性的无效性。NIST 通过制定标准、质量保证和计算机控制制造等新技术，继续为工业、计算机科学、卫生、医学、安全、消防和其他领域做出贡献。2001 年，NIST 将庆祝其成立一百周年，以表彰和认可其在过去 100 年中对科学技术世界、美国工业和经济的贡献。此次庆典的主题是“NIST 100 周年：进步的基础”。美国商务部于 1966 年出版的《进步措施》涵盖了该研究所前 50 年的历史。它记录了 NBS 专业知识在科学技术革命性进步时期促进我国技术变革的成就，这些进步部分是由量子力学的发展和两次世界大战推动的。《进步措施》之后出版了《独特的机构》，这是该研究所在 1950-1969 年的历史，这些年预示着信息时代的到来。这本新书《响应国家需求》涵盖了 1969 年至 1993 年，描述了进一步的科学技术进步以及 NIST 演变为一个机构的过程，该机构还影响并帮助了美国私营企业和利益
原子、分子、固体、原子核和粒子的量子物理学，第二版。
自本书第一版出版以来，量子系统物理学领域取得了许多进展，特别是在基本粒子领域，这使得编写第二版的必要性显而易见。在编写第二版时，我们向那些我们知道在课程中使用本书的教师征求了建议（也向那些我们知道没有使用本书的教师征求了建议，以了解他们对本书的反对意见）。第一版广受欢迎，这使我们能够广泛征求意见，了解使第二版更加有用的方法。我们无法对所有收到的建议采取行动，因为有些建议与其他建议相冲突，或者由于技术原因无法实施。但我们确实对这些建议的普遍共识做出了回应。许多第一版的用户认为，应该在本书中添加新主题，通常是量子力学中更复杂的方面，例如微扰理论。但也有人说，第一版的水平非常适合他们教授的课程，不应该改变。我们决定通过在新版本中以新附录的形式添加材料来尝试满足这两组人的需求，但是我们这样做的目的是保持附录和正文的分离，这是原版的特点。更高级的附录很好地整合在正文中，但这是一种单向的，而不是双向的整合。阅读这些附录之一的学生会发现正文中有很多地方提到了发展的动机和使用其结果的地方。另一方面，如果学生因为课程水平较低而没有阅读附录，他不会因为正文中有很多地方提到他不使用的附录中的材料而感到沮丧。相反，他只会在正文中找到一两个简短的括号陈述，告诉他存在一个与正文中处理的主题有关的可选附录。第二版中新增或有重大改动的附录有：附录 A，狭义相对论（增加了一些实例并简化了一个重要计算）；附录 D，波群的傅里叶积分描述（新）；附录 G，方阱势下时间无关薛定谔方程的数值解（完全重写，包含一个在微型计算机上求解二阶微分方程的 BASIC 通用程序）；附录 J，时间无关微扰理论（新）；附录 K，时间相关微扰理论（新）；附录 L，玻恩近似（新）；附录 N，单电子原子的角和径向方程的级数解（新）；附录 Q，晶体学（新）；附录 R，经典和量子机械电磁学中的规范不变性（新）。许多附录（包括新旧附录）的末尾都添加了习题集。特别是，附录 A 现在包含一套简短但全面的习题集，供以相对论为主题开始“现代物理”课程的教师使用。
2025 INCITE 奖项类型：续订标题
类型：续订 标题：“强相互作用南部-戈德斯通玻色子的 3D 成像” 首席研究员：赵勇，阿贡国家实验室 联合研究员：丹尼斯·博尔韦格，布鲁克海文国家实验室 彼得·博伊尔，布鲁克海文国家实验室 伊恩·克洛伊特，阿贡国家实验室 高翔，阿贡国家实验室 斯瓦加托·穆克吉，布鲁克海文国家实验室 石琪，布鲁克海文国家实验室 张睿，阿贡国家实验室 科学学科：物理学 INCITE 分配：站点：阿贡国家实验室 机器（分配）：HPE Cray EX - 英特尔百亿亿次计算刀片节点（600,000 Aurora 节点小时） 研究摘要：可见宇宙主要由质子和中子组成，它们结合在一起形成原子核，占所有可见物质质量的 99% 以上。然而，如果没有一种名为介子的强相互作用粒子，我们所知的原子核就不会存在，介子在大于质子大小的距离尺度上作为强核力的载体发挥着关键作用。实验研究加上理论上的重大进展表明，质子、中子和介子等强相互作用粒子是由夸克和胶子等基本粒子组成的，它们的相互作用可用量子色动力学 (QCD) 描述。因此，QCD 是原子核形成的原因，因此也是宇宙中几乎所有可见物质形成的原因。通过这个 INCITE 项目，研究人员正在对介子和 K 介子的 3D 结构进行格点 QCD 计算，它们是强相互作用中的南部-戈德斯通玻色子。该团队使用保持手性对称性的格点 QCD 拉格朗日量，旨在确定高动量转移时的电磁形状因子、横向动量相关 (TMD) 波函数和部分子分布函数。这些计算旨在为杰斐逊实验室 (JLab) 12 GeV 升级和未来的电子离子对撞机 (EIC) 等实验项目提供比较和预测。结果将加深对强相互作用和约束的理解，并提供介子和介子的全面 3D 成像。该团队还将利用他们的发现提取用于 TMD 演化的 Collins-Soper 内核，这是从 JLab 和 EIC 实验中对质子 TMD 进行全局分析的关键输入。