Berry相[1]通过绝热循环过程后获得的相位揭示了量子波函数的几何信息,它的概念为理解许多材料的拓扑性质奠定了基础[2–13]。Berry相理论建立在纯量子态上,例如基态符合零温统计集合极限的描述,在有限温度下,密度矩阵通过将热分布与系统所有状态相关联来描述量子系统的热性质。因此,将Berry相推广到混合量子态领域是一项重要任务。已有多种方法解决这个问题[14–21],其中Uhlmann相最近引起了广泛关注,因为它已被证明在多种一维、二维和自旋j系统中在有限温度下表现出拓扑相变[22–26]。这些系统的一个关键特征是 Uhlmann 相在临界温度下的不连续跳跃,标志着当系统在参数空间中穿过一个循环时,底层的 Uhlmann 完整性会发生变化。然而,由于数学结构和物理解释的复杂性,文献中对 Uhlmann 相的了解远少于 Berry 相。此外,只有少数模型可以获得 Uhlmann 相的解析结果 [ 22 – 30 ] 。Berry 相是纯几何的,因为它不依赖于感兴趣量子系统时间演化过程中的任何动力学效应 [ 31 ] 。因此,Berry 相理论可以用纯数学的方式构建。概括地说,密度矩阵的 Uhlmann 相是从数学角度几乎平行构建的,并且与 Berry 相具有许多共同的几何性质。我们将首先使用纤维丛语言总结 Berry 相和 Uhlmann 相,以强调它们的几何特性。接下来,我们将给出玻色子和费米子相干态的 Uhlmann 相的解析表达式,并表明当温度趋近于零时,它们的值趋近于相应的 Berry 相。这两种相干态都可用于构造量子场的路径积分 [32 – 37]。虽然单个状态中允许有任意数量的玻色子,但是泡利不相容原理将单个状态的费米子数限制为零或一。因此,在玻色子相干态中使用复数,而在费米子相干态中使用格拉斯曼数。玻色子相干态也用于量子光学中,以描述来自经典源的辐射 [38 – 41]。此外,相干态的Berry相可以在文献[ 42 – 45 ]中找到,我们在附录A中总结了结果。我们对玻色子和费米子相干态的 Uhlmann 相的精确计算结果表明,它们确实携带几何信息,正如完整概念和与 Berry 相的类比所预期的那样。我们将证明,两种情况下的 Uhlmann 相都随温度平稳下降,没有有限温度跃迁,这与先前研究中一些具有有限温度跃迁的例子形成鲜明对比 [ 22 – 30 ] 。当温度降至零度时,玻色子和费米子相干态的 Uhlmann 相接近相应的 Berry 相。我们对相干态的结果以及之前的观察结果 [ 22 , 24 , 26 ] 表明,在零温度极限下,Uhlmann 相还原为相应的 Berry 相。
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量子涡旋是量子超流体中的拓扑缺陷,在宏观尺度上,这些阶段揭示了量子性。量子涡流物质是一个有趣而多学科的研究领域[1-3],它吸引了理论家和实验家。虽然在超级流体制度中深处的精力激励上,但涡流的凝结为理解相邻的非沉积阶段和相关的相变提供了自然框架[4-6]。在旋转整个系统的情况下,在低温下出现了超流体涡流中的丰度[7-10]。正如Abrikosov [11]在外部磁场中与II型超导体紧密相关的上下文中首先发现的,在热力学极限下,常规涡流晶体基态可以出现。它会自发打破(磁)翻译和旋转对称性。在二维极限中,对低能集体激发(称为Tkachenko Waves [12])的研究一直是广泛理论上的主题,如[13 - 24]这样的作品所证明的。此外,在冷原子实验中,在极低的温度下成功地进行了对Tkachenko波的实验观察[25]。值得注意的是,也有人建议Tkachenko模式可以解释脉冲星的动力学[26]。鉴于涡旋的两个横向笛卡尔坐标构成了一对规范的变量[8,27 - 29],因此涡旋代表了固有的模糊实体,其本质上的模糊实体与不成比例的面积与基本玻色子密度成反比。因此,随着晶体内的涡流密度接近玻色子密度的大小,涡旋位置中的量子机械波动与涡流之间的距离相当。粗略估计依赖于Lindemann标准和小规模的精确对角线数值模拟,表明当填充分数大约在1到10之间时,涡流晶体会在零温度下实现量子熔化[8]。在这里,填充分数在以下内容中称为ν,定义为玻色子密度n b和涡流密度,n v之间的比率。这种量子熔化现象的确切性质仍然很糟糕,代表了该领域的长期挑战。分形式弹性双重性[30 - 37]及其前身[38 - 42]提供了一种出色的框架,以研究可能的熔融机制,因为它自然融合了脱节和错位,这些脱位和位错是固体中拓扑缺陷[43]。一个人也可以轻松地掺入va-cancy和间质缺陷[31,34]。在这种形式主义中,量子熔化可以通过一系列的相变实现,其中动态缺陷场扮演了希格斯字段的作用。这种方法在[44]中率先进行的涡流晶体研究中发现了实际应用。除了对各种缺陷之间的静态相互作用的计算之外,这还发现了几个连续的量子希格斯过渡,这些过渡是由缺陷的凝结触发的。在本文中,我们提供了有关二维超氟涡流晶体量子熔化的新见解。值得注意的是,发现涡流晶体的量子熔化可能是由空缺或间质的凝结来提到的,导致最初在经典的有限限制性问题中研究的含量涡旋超固体的出现[45,46]。我们的起点是tkachenko模式的有效理论,在二次近似中,该理论降低了紧凑型标量场的Lifshitz理论[21,24,46,47]。这是快速旋转极限的超氟涡流晶体的良好粗粒描述,其中冷凝水仅占据了最低的Landau水平。在该领域理论中,我们讨论了对称范围的磁性顶点算子的命运,这些磁性顶点算子在特殊条件下与涡流晶体中的空位和间质缺陷相对应。从先前的工作中汲取灵感[5,48],我们确定哪种填充ν这样的磁性顶点操作员在重生群体(RG)sense
量子涡旋是量子超流体中的拓扑缺陷,在宏观尺度上,这些阶段揭示了量子性。量子涡流物质是一个有趣而多学科的研究领域[1-3],它吸引了理论家和实验家。虽然在超级流体制度中深处的精力激励上,但涡流的凝结为理解相邻的非沉积阶段和相关的相变提供了自然框架[4-6]。在旋转整个系统的情况下,在低温下出现了超流体涡流中的丰度[7-10]。正如Abrikosov [11]在外部磁场中与II型超导体紧密相关的上下文中首先发现的,在热力学极限下,常规涡流晶体基态可以出现。它会自发打破(磁)翻译和旋转对称性。在二维极限中,对低能集体激发(称为Tkachenko Waves [12])的研究一直是广泛理论上的主题,如[13 - 24]这样的作品所证明的。此外,在冷原子实验中,在极低的温度下成功地进行了对Tkachenko波的实验观察[25]。值得注意的是,也有人建议Tkachenko模式可以解释脉冲星的动力学[26]。鉴于涡旋的两个横向笛卡尔坐标构成了一对规范的变量[8,27 - 29],因此涡旋代表了固有的模糊实体,其本质上的模糊实体与不成比例的面积与基本玻色子密度成反比。因此,随着晶体内的涡流密度接近玻色子密度的大小,涡旋位置中的量子机械波动与涡流之间的距离相当。粗略估计依赖于Lindemann标准和小规模的精确对角线数值模拟,表明当填充分数大约在1到10之间时,涡流晶体会在零温度下实现量子熔化[8]。在这里,填充分数在以下内容中称为ν,定义为玻色子密度n b和涡流密度,n v之间的比率。这种量子熔化现象的确切性质仍然很糟糕,代表了该领域的长期挑战。分形式弹性双重性[30 - 37]及其前身[38 - 42]提供了一种出色的框架,以研究可能的熔融机制,因为它自然融合了脱节和错位,这些脱位和位错是固体中拓扑缺陷[43]。一个人也可以轻松地掺入va-cancy和间质缺陷[31,34]。在这种形式主义中,量子熔化可以通过一系列的相变实现,其中动态缺陷场扮演了希格斯字段的作用。这种方法在[44]中率先进行的涡流晶体研究中发现了实际应用。除了对各种缺陷之间的静态相互作用的计算之外,这还发现了几个连续的量子希格斯过渡,这些过渡是由缺陷的凝结触发的。在本文中,我们提供了有关二维超氟涡流晶体量子熔化的新见解。值得注意的是,发现涡流晶体的量子熔化可能是由空缺或间质的凝结来提到的,导致最初在经典的有限限制性问题中研究的含量涡旋超固体的出现[45,46]。我们的起点是tkachenko模式的有效理论,在二次近似中,该理论降低了紧凑型标量场的Lifshitz理论[21,24,46,47]。这是快速旋转极限的超氟涡流晶体的良好粗粒描述,其中冷凝水仅占据了最低的Landau水平。在该领域理论中,我们讨论了对称范围的磁性顶点算子的命运,这些磁性顶点算子在特殊条件下与涡流晶体中的空位和间质缺陷相对应。从先前的工作中汲取灵感[5,48],我们确定哪种填充ν这样的磁性顶点操作员在重生群体(RG)sense
物质的三个状态是固体,液体和气体。- **固体**:在这种状态下,分子紧密地包装在一起,几乎没有移动的自由。这会导致刚性结构保持其形状和体积,无论外部压力或温度变化如何。固体的一个例子是冰,在标准大气压力下0°C以上加热时,它仅在水中融化。- **液体**:在液态下,分子靠近,但具有足够的能量可以自由移动。这种柔韧性允许液体在保持恒定体积的同时采用其容器的形状。液体的一个例子是水,它可以以低于0°C的冰或100°C以上的蒸汽存在。- **气**:在气态状态下,分子具有足够的能量,可以自由和快速移动任何方向。他们不会相互互动,这意味着气体往往会扩展以填充容器,同时保持其体积和形状。气体的一个例子是氧气,随着温度的降低,它变得更加致密,并且能够散布得较低。由于其分子之间的相互作用,每个物质都表现出独特的特性。这些分子的能级确定物质在给定的温度和压力下是否保持固体,液体或气态状态。物质具有四个主要状态:固体,液体,气体和血浆,但我们将重点放在前三个。固体具有确定的形状和体积,颗粒紧密堆积在一起。这些现象是在凝结物理学中研究的。液体具有其容器的形状,具有确定的体积,颗粒自由移动但仍然相互作用。气体还具有其容器的形状,既没有明确的形状也不具有确定的体积,并且粒子高度可移动,彼此弱吸引。在低温下,固体材料中的电子可以分为不同的阶段,包括具有零电阻的超导状态。磁性状态,例如铁磁性和抗铁磁性,也可以视为在特定模式中旋转对齐的物质阶段。在恒星或早期宇宙中发现的极端条件下,原子可以分解成其组成部分,从而导致物质或夸克物质,这是在高能量物理学中研究的。对20世纪物质特性的理解导致识别了许多物质状态,包括一些值得注意的例子。固体在没有容器的情况下表现出明确的形状和体积,而无定形固体缺乏远距离顺序。晶体固体的原子有常规图案,准晶体显示长期顺序,但没有重复模式。多态材料可以存在于不同的结构阶段,这些阶段被认为是物质的独立状态。液体符合其容器,但保持恒定的体积,而气体则膨胀以填充容器。介质状态(例如塑料晶体和液晶)在固体和液体之间表现出中等特性。这些现象在1920年代进行了预测,但直到1995年才观察到。超临界流体结合了液体和气体的特性,存在于高温和压力下,其中液体和气体之间的区别消失了。等离子体与气体不同,其中包含大量的游离电子和对电磁力反应强烈反应的电离原子。Bose-Einstein冷凝物是玻色子占据相同量子状态的相,而费米米奇冷凝物涉及像玻色子一样表现的成对费米子。超导性是一种现象,当某些物质冷却以下时,某些物质表现出零电阻和磁场的驱动。该状态具有各种形式,包括BCS理论所描述的常规超导体和破坏额外对称性的非常规的超导体。此外,铁磁超导体与铁磁性显示出固有的共存,而Charge-4E超导体则提出了一种新的状态,其中电子被绑定为四倍。材料可以根据其费米表面结构和零温度直流电导率进行分组。这导致将分类为金属,绝缘子或两者之间的东西。金属可以进一步归类为费米液体,在费米表面具有明确定义的准粒子状态,也可以将其表现出非常规性的非纤维化液体。绝缘子以不同的形式出现,例如由于带隙,莫特绝缘子引起的带绝缘子,由于电子相互作用而导致的莫特绝缘子,由于无序诱导的干扰效应而引起的安德森绝缘子以及电荷转移的绝缘子,在这些原子之间电子传递。在开始时,目前尚不清楚哪些条件盛行。时间晶体即使在最低的能量状态也表现出运动,而隐藏状态在热平衡中无法实现,但可以通过光激发或其他方式诱导。微相分离涉及统一系统中的不同相,并且链式状态在高温和压力下结合了固体和液体性能。其他现象包括具有自发性应变的铁弹性状态,通过明显质量连接的光子分子,在极高压力下退化的物质以及各种假设状态(如夸克物质,奇怪的物质和颜色玻璃凝)。此外,已经提出了颜色的超导性和夸克 - 格隆血浆,其中提出了夸克可以在gluons海洋中独立移动的夸克。这些阶段通常涉及高能条件,例如在恒星内部或早期宇宙中发现的条件。随着宇宙的扩展,温度和密度降低,引力开始分离,这种现象被称为对称性破裂。
将曲面上扁平线束的最小浸入与临界特征值度量联系起来 Santiago Adams 导师:Antoine Song 在现有文献中,第一个特征值在曲面上临界的度量与该曲面在任意维球面中的最小浸入之间存在着密切的联系。我们知道,对于具有临界度量的曲面,存在一组拉普拉斯算子的特征函数,它们定义了进入球面的最小浸入。我们旨在使用局部参数将该理论扩展到扁平线束特征截面的情况。也就是说,给定一个第一个特征值在线束上临界的度量,我们旨在使用其特征截面的升力来定义其通用覆盖在球面中的最小浸入,并更好地理解是否存在原始曲面进入球面的最小浸入。伊辛铁磁体在经典和量子极限下的热力学性质 Sophia Adams 导师:Thomas Rosenbaum 和 Daniel Silevitch 该项目旨在探测模型伊辛铁磁体 LiHoF 4 在经典和量子相变中的热力学性质。经典跃迁发生在临界温度 1.53 K 和零磁场下,而量子跃迁发生在零温度极限下 50 kOe 量级的临界横向磁场下。我们将使用比热数据来比较两个跃迁的临界指数及其之间的交叉。 一种使用基于分类器的生成器生成和预筛选蛋白质以确定结合亲和力的新方法 Victoria Adams 导师:Matt Thomson 和 Alec Lourenco 由于当前方法筛选蛋白质结合功效的速度和规模,测试新的工程结合蛋白设计非常无效。定量而不是定性筛选新蛋白质将进一步提高效率。 Thomson 实验室开发了一种高通量筛选方法,用于收集有关结合蛋白的信息并实现蛋白质设计。在我的项目中,我致力于开发一种使用蛋白质语言模型预筛选生成蛋白质的新方法。应用现有的蛋白质大型语言模型 (pLLM),例如进化尺度模型 (ESM) 和 AlphaFold 2 & 3,我正在研究一种生成蛋白质然后预筛选其结合亲和力的方法。我还有机会学习如何使用实验室的高通量筛选分析来实验性地测试蛋白质设计。到目前为止,我还没有完全开发的方法/模型,但我有一个需要微调的基本分类器,并且需要一个仍需要指定最佳参数的生成器。我希望能够完成这些编程改进,并可能能够在夏季结束前通过应用高通量筛选来测试它们。来自路径积分的时间类纠缠 Zofia Adamska 导师:John Preskill 和 Alexey Milekhin 大多数量子力学形式主义都从不同的角度来看待空间和时间,这从相对论物理学的角度来看似乎是不自然的。为了解决这种不对称性,我们提出了一种时空密度矩阵的新定义,该定义源自路径积分方法,以更好地分析时空中的量子信息。我们的动机基于相对论量子场论中的观察,其中该密度矩阵的 Renyi 熵与通过从空间类分离到时间类分离的解析延续得出的结果完全一致。我们演示了如何使用这个密度矩阵来限制时空相关函数,并表明我们的界限比其他方法更紧并且遵循 Lieb-Robinson 界限。此外,我们在量子计算机上测试了这个时空密度矩阵对单量子比特系统的预测。使用我们的方法计算的时空纠缠构成了热化的新探针,并且可以为选择用于量子多体系统时间演化的有效张量网络假设提供启示。使用合成细胞建立病毒宿主相互作用的最小模型 Layla Adeli 导师:Richard Murray 和 Zach Martinez 利用最小模型研究合成细胞病毒感染的潜力使其成为研究尚未得到充分研究的病原体的首选。为了设计 PhiX174 噬菌体的合成宿主,我们尝试将 PhiX174 识别的脂多糖 (LPS) 整合到脂质体膜中,以潜在地封装无细胞转录、翻译和复制系统 (PURE Rep)。此外,设计为在脂质体内由 PhiX174 基因触发时发出荧光的立足点开关可以检测 PhiX174 基因组的 DNA 转录——我们目前的工作包括设计一种具有高效性的开关。我们已经成功生产出脂质体,并正在努力整合检测机制我们在量子计算机上测试该时空密度矩阵对单量子比特系统的预测。使用我们的方法计算的时空纠缠构成了一种新的热化探测,可以为选择一种有效的张量网络假设来研究量子多体系统的时间演化。使用合成细胞建立病毒宿主相互作用的最小模型 Layla Adeli 导师:Richard Murray 和 Zach Martinez 利用最小模型研究合成细胞病毒感染的潜力使合成细胞成为研究尚未得到充分研究的病原体的首选。为了设计 PhiX174 噬菌体的合成宿主,我们尝试将 PhiX174 识别的脂多糖 (LPS) 整合到脂质体膜中,以潜在地封装无细胞的转录、翻译和复制系统 (PURE Rep)。此外,当脂质体中的 PhiX174 基因触发时,设计为发出荧光的立足点开关可以检测 PhiX174 基因组的 DNA 转录——我们的工作目前包括设计一种具有高效性的立足点开关。我们已经成功生产出脂质体,并正在努力整合检测机制我们在量子计算机上测试该时空密度矩阵对单量子比特系统的预测。使用我们的方法计算的时空纠缠构成了一种新的热化探测,可以为选择一种有效的张量网络假设来研究量子多体系统的时间演化。使用合成细胞建立病毒宿主相互作用的最小模型 Layla Adeli 导师:Richard Murray 和 Zach Martinez 利用最小模型研究合成细胞病毒感染的潜力使合成细胞成为研究尚未得到充分研究的病原体的首选。为了设计 PhiX174 噬菌体的合成宿主,我们尝试将 PhiX174 识别的脂多糖 (LPS) 整合到脂质体膜中,以潜在地封装无细胞的转录、翻译和复制系统 (PURE Rep)。此外,当脂质体中的 PhiX174 基因触发时,设计为发出荧光的立足点开关可以检测 PhiX174 基因组的 DNA 转录——我们的工作目前包括设计一种具有高效性的立足点开关。我们已经成功生产出脂质体,并正在努力整合检测机制
bcs理论:探索其在高温超导体中的基本原理和挑战Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理论是凝聚态物理学的一个关键概念,为自1957年以来提供了超导性的显微镜解释。这种现象涉及在临界阈值以下的温度下进行电力无电的材料。BCS理论的关键在于库珀对的形成,尽管它们是自然的排斥,但它们是一对电子。在低温下,这种配对是通过声子介导的吸引力在超导体的晶格结构中促进的。基态和首先激发状态之间的能量差距在维持超导性中起着至关重要的作用。BCS理论在各个领域都具有深远的影响,包括使用MRI机,粒子加速器和量子计算的医学成像。它的影响超出了对核物理,天体物理学和中子星研究的超导性,赢得了创作者约翰·巴丁(John Bardeen),莱昂·库珀(Leon Cooper)和罗伯特·施里弗(Robert Schrieffer),1972年诺贝尔物理学奖。然而,BCS理论面临着在1980年代发现的高温超导体的挑战。这些材料在温度下表现出超导性能,远远高于BCS理论的预测,这表明了另一种机制。研究人员正在探索理论,例如BCS-BEC交叉和磁波动,以了解这些现象。非常规超导体由于其不同的对称特性而构成挑战。这导致了新的理论模型的发展,这些模型试图扩展或补充原始的BCS框架。超导性的应用导致了MRI和粒子加速器以外的技术进步,包括材料科学方面的重大发展。bcs理论是理解超导性的基本框架,尽管局限性地解释了高温和非常规的超导性,但仍对其性质和指导技术创新提供了深刻的见解。该理论将超导性描述为由cooper Pairs Pairs Pairs的核物理学引起的微观效应。Bardeen,Cooper和Schrieffer于1957年提出了BCS理论,于1972年在1972年获得了诺贝尔物理学奖。在1950年代中期,超导性的势头取得了进展,从1948年的1948年论文提出的一致性是由于现象学方程而提出的一致性。温度和压力具有显着的关系,温度受压力变化的强烈影响。虽然BCS理论被广泛接受为超导性的基本解释,但人们认为其他因素正在发挥作用,有助于这种现象。这些潜在的机制尚未完全理解,甚至可能在低温下控制某些材料的行为。在极低的温度下,费米表面附近的电子变得不稳定,从而形成了库珀对。在常规超导体中,这种吸引力通常归因于电子 - 武器相互作用。这种现象首先是由库珀观察到的,他证明了结合是在有吸引力的潜力的情况下发生的,无论其强度如何。相比之下,BCS理论仅要求潜在具有吸引力,而无需指定其起源。该框架将超导性解释为库珀对凝结产生的宏观效应,库珀对表现出了一些玻色子性能。在足够低的温度下,这些对可以形成大型的玻色网凝结物。通过使用Bogoliubov变换,尼古拉·博格洛博夫(Nikolay Bogolyubov)也独立地开发了超导性的概念。在许多情况下,通过与振动晶体晶格(Phonons)的相互作用,间接引起配对所需的电子之间的有吸引力的电子相互作用。此过程涉及一个吸引晶格中附近正电荷的电子,导致另一个电子移入较高的正电荷密度区域。随着这些电子的相关性,它们会形成高度集体的冷凝物。打破一对所需的能量与超导体内所有对中的所有对所需的能量密切相关,从而使外力更难破坏配对。这种集体行为对于理解超导性至关重要,因为它使电子能够抵抗外部影响并保持通过超导体的恒定流动。BCS理论从假设电子之间的相互作用的假设开始,这可以克服库仑排斥。高温超导性的行为很复杂,尚未完全理解。虽然这种吸引力通常是间接的,这是由电子晶格耦合引起的,但基本机制对于理解理论的结果并不是至关重要的。实际上,在没有这种相互作用的系统中观察到了库珀对,例如同质磁场下的费米亚的超速气体。bcs理论提供了金属中量子力学多体状态的近似,从而通过有吸引力的相互作用形成了库珀对。在正常状态下,电子独立移动;但是,在BCS状态下,由于吸引力的潜力降低,它们被绑定在一起。形式主义是基于波函数的变异ansatz,后来证明在对的密集极限中是精确的。尽管取得了重大进展,但稀释和致密政权之间的跨界仍然是一个空旷的问题,吸引了超低气体领域的关注。BCS理论的关键方面包括带隙,临界温度和同位素对超导性的影响的证据。测量值,例如临界温度附近的热容量的指数增加支持超导材料中能量带镜的存在。随着温度升高的结合能的降低表明电子与晶格之间的相互作用逐渐减弱。必须通过改变所有其他对的能量来打破一个能量的差距。与普通金属不同,在正常金属中,电子状态可以随着少量的添加能量而变化,当超导性停止时,该能隙在过渡温度下消失。BCS理论提供了表达式,以表明差距在费米水平上以吸引力和单粒子密度的强度生长。它还解释了当材料进入超导状态时状态的密度如何变化,而在费米水平上没有电子状态。在隧道实验和超导体的微波反射中,最直接观察到了这种能隙。BCS理论预测了能量差距对温度的依赖性,包括其在零温度下的通用值。在1950年,两个独立的小组在使用不同的汞同位素时发现了超导性的同位素效应。这一发现很重要,因为它揭示了同位素的选择可能会影响材料的电性能和晶格振动的频率。同位素效应表明,超导性与晶格的振动之间的联系,后来成为BCS理论的关键组成部分。由其中一个组进行的Little -Parks实验提供了早期的迹象,表明库珀配对在超导性中的重要性。通过对二吡啶镁等材料等材料的研究进一步探讨了这一原理,该材料被认为是BCS超导体。BCS理论发展中的关键里程碑包括John Bardeen,Leon Cooper和John Schrieffer的作品,后者发表了有关库珀对中电子超导性显微镜理论和电子结合能的论文。他们的工作为我们理解超导性及其与晶格振动的关系奠定了基础。后来的发现,例如Bednorz和Müller在1986年的发现,揭示了某些材料中高温超导性的潜力。最近,研究继续探索这种现象,并在2011年报告了值得注意的发现。BCS理论是理解超导性的基石,它源于W. A.和Parks R.D.在1962年发表的超导缸中量子周期性的观察。这一理论是由莱昂·库珀(Leon Cooper),约翰·巴丁(John Bardeen)和J.R. Schrieffer在1950年代后期的《绑定电子对的开创性论文and syproscopic理论》中进一步开发的。他们的工作为理解某些材料在比温度以下时如何表现出零电阻的基础奠定了基础。Schrieffer的书《超导性理论》(1964)以及其他文本,例如廷克汉姆(Tinkham)的“超导性概论”和de gennes的“金属和合金的超导性”,提供了对BCS理论的全面解释。该理论已被广泛接受,并且仍然是研究的主题,其应用在包括量子材料和超导体 - 绝缘体跃迁在内的各个领域。对该主题的著名作品的引用包括库珀的“堕落的费米气体中的绑定电子对”,巴尔丁的“超导性显微理论”和“超导性理论”。BCS理论已经进行了广泛的研究,许多研究人员为其发展做出了贡献。体育学提供了超导性的基础知识的介绍,而舞蹈类比为Bob Schrieffer所描述的BCS理论提供了创造性的解释。超导性的研究仍然是一个积极的研究领域,并持续努力理解和应用BCS理论中概述的原则。
BCS超导性理论:由约翰·巴丁(John Bardeen),莱昂·库珀(Leon Cooper)和罗伯特·施里弗(Robert Schrieffer)开发的开创性理论,成功地模拟了I型超导体的特性。关键概念通过与晶格的相互作用围绕着靠近费米水平的电子的配对成库珀对。这种现象是由于与晶格振动相关的电子之间的轻微吸引力,从而导致了声子相互作用。在这种配对状态下,电子行为与单个费米子的行为明显不同。与遵守保利原则的费米子不同,库珀对可以凝结到相同的能量水平,表现出更类似于玻色子的特性。配对会导致电子的能量较低,并在其上方产生能量间隙,从而抑制了碰撞相互作用,从而导致普通电阻率。对于热能小于带隙的温度,材料表现出零电阻率。BCS理论已准确地描述了I型超导体的测量特性,从而通过称为Cooper Pairs的电子对耦合对耦合的电子对设想无电阻传导。was consistent with having coupled pairs of electrons with opposite spins The isotope effect suggested that the coupling mechanism involved the crystal lattice, so this gave rise to the phonon model of coupling envisioned with Cooper pairs Concepts of Condensed Matter Physics Spring 2015 Exercise #1 Concepts of condensed matter physics Spring 2015 Exercise #1 Due date: 21/04/2015 1.石墨烯中Dirac Fermions的鲁棒性 - 我们知道石墨烯的晶格结构具有独特的对称性,例如Adding long range hopping terms In class we have shown that at low energies electrons in graphene have a doubly degenerate Dirac spectrum located at two points in the Brillouin zone An important feature of this dispersion relation is the absence of an energy gap between the upper and lower bands However, in our analysis we have restricted ourselves to the case of nearest neighbor hopping terms, and it is not clear if the above features survive the addition of more general terms Write down the Bloch- Hamiltonian在下一个最近的邻居和接下来的邻居术语中包括幅度'和''分别绘制了情况= 1,'= 0.4 = 0.4,'= 0.2的频谱表明,Dirac锥体在下一个问题下,在下一个情况下,dirac cons cons cons cons conse cons conse conse conse conse conse的添加 蜂窝晶状体的3倍旋转对称性问题是:什么保护狄拉克频谱,即我们需要违反石墨烯中的固有对称性,以消灭低能的电子的无质量dirac频谱,即蜂窝晶状体的3倍旋转对称性问题是:什么保护狄拉克频谱,即我们需要违反石墨烯中的固有对称性,以消灭低能的电子的无质量dirac频谱,即大多数研究都集中在涉及惰性基质(例如二氧化硅或纤维素)的简单系统上[11,12]。最近,此过程已扩展到环境样本。本文描述了有关材料中超导性质和状态方程的实验和研究。研究人员应回答与氦气水平和实验设置有关的问题,解决解决方案并在线提交答案,同时最大程度地减少实验持续时间。这可以比传统的三轴光谱仪进行更准确的测量。Adrian Giuseppe del Maestro的论文讨论了超鼻子线中的超导体 - 金属量子相变,从而完整描述了由于库珀对破坏机制而导致的零温度相变。研究考虑了杂质的各种来源和对超导特性的影响,计算交叉相图并分析电导率校正和热导率校正。Kyrill Alekseevich Bugaev的另一篇论文探讨了核和HADRONIC系统中状态和相变的方程,讨论了核液体液体相过渡和解限相位过渡的准确解决的统计模型,并重点介绍了这些模型中常见的物理特征。超导性和超流量:统一复杂的现象已经对超导性的概念进行了广泛的研究,并试图解释其潜在的机制。最近的研究集中在大规范分区上,该分区直接从该框架中为有限量和阶段提供解决方案。这种方法还表明,有限体积系统会施加时间限制,从而影响这些系统内可能状态的形成和衰减率。这项研究的一个重要结果是使用丘陵和Dales模型计算物理簇中表面熵的上限和下限。此外,已经评估了第二个病毒系数,以说明HADRON之间的硬核排斥潜力的洛伦兹收缩,从而进一步巩固了我们对这些相互作用的理解。根据参考。此外,将大量的重夸克 - 格鲁恩袋纳入统计描述中,可以增强我们对这些复杂系统的理解。这些进步证明了统一理论框架在阐明错综复杂的现象(如超导性和超流量)中的力量。历史上超导科学的发展,人们普遍认为可以通过电子对的形成来解释超导性。但是,由于配对电子的零点振荡和缺乏颗粒间吸引力,因此配对电子无法自发形成超导冷凝物。为了解决这一限制,研究人员提出了模型,配对电子可以订购其零点波动,从而导致颗粒之间的吸引力。此排序过程可以创建统一的颗粒集合,从而产生超导性。一种可比的机制是HE-4和HE-3中超流体现象的基础,其物理原理在同时控制这两种现象。发现这些共享机制强调了理论框架在统一物理学中看似不同的概念中的重要性。关键字:超导性,超流量,零点振荡**第1部分:金属中的金属**,电子通过短距离的排斥潜力相互互动(筛选的库仑)。该系统等效于一个自由电子系统,这意味着,出于实际目的,我们可以将金属电子视为具有重新归一化参数的非相互作用的费米。该方程式解释了场的排斥。有限温度下的特定热容量与激发和行为的体积成正比4KFK,其中KF是费米波数。**第2部分:超导体中的电子相互作用**研究研究了常规和非常规超导体中的电子声子相互作用。该研究的重点是使用非弹性中子散射的经典超导体的声子光谱和铅。虽然著名的BCS理论(1957)解释了古典超导性的大多数方面,但仍有兴趣研究这些材料中的声子寿命。研究使用新的高分辨率中子光谱仪在μEV阶的能量分辨率的大量动量空间内测量声子线宽度。研究还讨论了声子的线宽度如何与电子偶联参数λ成比例。**第3部分:Meissner效应的经典偏差**最近的一项研究声称提供了对Meissner效应的经典解释,但是该论点滥用了Gennes对超导体中通量驱动的推导。该研究旨在纠正这一错误,并提供纯粹的Meissner效应的经典推导。Meissner在超导体中的效应解释了经典研究人员使用几个论点来讨论超导体中的Meissner效应,这将在这里很大程度上被忽略。相反,我们专注于基于De Gennes的经典教科书[2]的最关键论点。通过将该方程取代为动能的表达式,我们可以得出伦敦方程。但是,De Gennes从未得出这个结论。但是,De Gennes从未得出这个结论。1,超电流密度表示为j(r)= n(r)v(r),其中n是超导电子的密度,v是电子速度或漂移速度,如de Gennes所指出的那样。最小化动能和磁能总和后,获得了F.和H. Londons的方程:H +λ2∇×(∇×H)= 0,其中λ是穿透深度。essén和Fiolhais使用此结果来得出结论,超导体只是完美的导体。拓扑量子计算具有独特的属性,包括接近效应设备。拓扑绝缘子表面状态可以被认为是“一半”的普通2D电子气(2DEG)或四分之一的石墨烯,具有EF(交换场)自旋偏光Fermi表面。电荷电流与自旋密度有关,并且旋转电流与电荷密度有关。Berry的阶段适用于该系统,使其对疾病变得稳健。然而,它也表现出弱的抗静脉化,这使得无法定位外来状态。当系统的对称性破裂时,表面能隙会形成,从而导致异常的量子霍尔状态和拓扑磁电效应。在某些情况下,表面被张开而不会破坏对称性,从而揭示了更多的外来状态。这些状态需要内在的拓扑顺序,例如非亚伯分数量子霍尔效应(FQHE)。轨道量子厅效应涉及dirac费米的Landau水平,而“分数” IQHE的能量方程为2e_xy = 1/2hb。可以通过将磁性物质沉积在表面上来诱导异常QHE。这会在域壁上产生手性边缘状态,其中DM(域壁磁化)和-DM处于平衡状态。拓扑磁电效应是这种现象的结果,其“ Q项”描述了其行为。一项由Qi,Hughes和Zhang于2008年发表的研究证明了这种效应在具有磁损失表面的Ti的固体圆柱体中存在。在2009年的另一项研究中,艾森,摩尔和范德比尔特探索了超导性的微观理论,这对于理解这些现象至关重要。给定文章文本此处:1957年,Bardeen,Cooper和Schrieffer(BCS)开发了关于超导性的开创性理论。这项开创性的工作导致了1972年授予这些科学家的诺贝尔物理学奖。在1986年发现了高温超导性,在Laba-Cu-O中发现了一个显着的突破,温度高达30 kelvin。进一步的实验显示出其他材料,表现出大约130 kelvin的过渡温度,与先前限制约30 kelvin的大幅增加。良好的过渡温度在很大程度上取决于压力。虽然BCS理论为理解超导性提供了一个重要框架,但人们普遍认为其他效果也在起作用,尤其是在低温下解释这种现象时。在非常低的温度下,费米表面附近的电子变得不稳定并形成库珀对。库珀的作品证明,即使存在薄弱的有吸引力的潜力,这种结合也会发生。在常规超导体中,吸引力通常归因于电子晶格相互作用。但是,BCS理论只要求潜力具有吸引力,而不论其起源如何。BCS框架将超导性描述为库珀对凝结产生的宏观效应,Cooper Pairs(表现出表现出骨体性能)。这些玻色子可以在足够低的温度下形成大型的玻色网凝结物,从而导致超导性。在许多超导体中,配对所需的电子之间的有吸引力的相互作用是通过与声子(振动晶体晶格)的相互作用间接介导的。产生的图片如下:通过导体移动的电子吸引附近的晶格正电荷,导致另一个具有相反旋转的电子,以移入较高的正电荷密度区域。这种相关性导致形成高度集体的冷凝物。在此“凝结”状态下,一对的破裂会影响整个冷凝物的能量 - 而不仅仅是一个电子或一对。因此,打破任何一对所需的能量与打破所有对所需的能量(或两个以上的电子)有关。由于配对的增加,导体中振荡原子的踢脚在足够低的温度下不足以影响整个凝聚力或单个“成员对”,从而使电子能够保持配对并抵抗所有外部影响。因此,冷凝水的集体行为对于超导性至关重要。在许多低温超导体中都满足了这种情况。BCS理论首先假设可以克服库仑排斥的电子之间的吸引人相互作用。在大多数材料(低温超导体)中,这种吸引力通过电子晶体耦合间接带来。但是,BCS理论的结果不取决于有吸引力的相互作用的起源,其他效果也可能起作用。在超速费米斯气体中,磁场对其feshbach共振进行了细微调节,科学家已经观察到成对形成。这些发现与表现出S波状态的常规超导体不同,在许多非常规高温D波超导体中并非如此。尽管有一些描述这些情况的BCS理论的扩展,但它们不足以准确描述高温超导性的特征。BCS形式主义可以通过假设它们之间的有吸引力的相互作用,形成库珀对,从而近似金属中的电子状态。与正常状态下的单个电子行为相反,在吸引力下形成了绑定对。最初在该降低电势内提出的波函数的变异性ANSATZ后来被证明是在致密对方案中的精确性。对超速气体的研究引起了人们对稀释和致密费米对之间连续交叉的开放问题的关注。值得注意的是,同位素对临界温度的影响表明晶格相互作用在超导性中起着至关重要的作用。在某些超导体的临界温度接近临界温度附近的热容量的指数增加也意味着能量带隙。此外,随着系统接近其过渡点的结合能量,测得的能量差距降低了临界温度的暗示。这支持了以下想法,即在超导状态下形成的结合颗粒(特别是电子对),以及它们的晶格相互作用绘制了更广阔的配对电子图片。bcs理论做出独立于相互作用细节的预测,只要电子之间的吸引力很弱即可。通过许多实验证实了该理论,表明库珀对形式及其相关性来自保利排除原则。要打破一对,必须改变所有其他对的能量,从而为单粒子激发产生能量差距。此间隙随着有吸引力的相互作用的强度而生长,并且在过渡温度下消失。bcs理论还描述了在进入超导状态时状态的密度如何变化,其中消除了在费米水平的电子状态。在隧道实验和超导体的微波反射中直接观察到能量间隙。该理论预测了能量差距对温度和临界温度的依赖性,δ(t = 0)= 1.764 kbtc的通用值。在临界温度附近,关系接近δ(t→Tc)≈3.06kbtc√(1-(t/tc))。该理论还预测了Meissner效应和温度的渗透深度变化。BCS理论解释了超导性是如何以电子 - 音波耦合和Debye截止能量而发生的。它正确地描述了临界磁场随温度的变化,将其与费米水平的状态温度和状态密度有关。过渡温度(TC)与这些因素有关,TC与材料中使用的同位素的质量的平方根成反比。这种“同位素效应”首先是由1950年在汞同位素上独立工作的两组观察到的。BCS理论表明,超导性与晶格的振动有关,该晶格为库珀对中电子提供了结合能。Little-Parks实验和其他研究支持了这一想法,某些材料(例如二氨基镁)表现出BCS样行为。BCS理论所涉及的关键因素包括: *电子偶联(V)和Debye截止能量(ED) *在费米级别(N(N(N(0))) *的电子密度 * *同位素效应,其中TC与本质理论的平方关系质量相反,与BC的质量相关的质量相关的质量是基础的,而BC的质量是基本的,其bc的质量是基础的,其bc的质量是基本的。晶格振动和电子偶联。超导性的发展以20世纪中叶的几个关键里程碑和发现为标志。在1956年,物理学家白金汉发现超导体可以表现出很高的吸收。大约在同一时间,伊曼纽尔·麦克斯韦(Emanuel Maxwell)在汞的超导性中发现了“同位素效应”的证据,这导致了对这一现象的进一步研究。让我知道您是否要我添加或删除任何东西!在1950年,包括雷诺,塞林和赖特在内的一组研究人员报告说,汞同位素的超导性。这一发现之后是Little,Parks观察到1962年超导缸的过渡温度中的量子周期性。多年来,研究继续提高我们对超导性的理解,并从库珀,巴丁,施里弗和de gennes等物理学家做出了明显的贡献。Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理论的发展,该理论解释了电子如何形成对超导性的对,这是该领域的主要突破。最近的研究还集中在“小公园振荡”现象上,该现象与超导状态和绝缘状态之间的过渡有关。新理论和模型的发展继续提高我们对超导性的理解,并从施密特(Schmidt)和廷克汉姆(Tinkham)等研究人员做出了重要贡献。BCS理论已被广泛采用,仍然是现代物理学的重要组成部分,许多资源可用于学习这个复杂的主题。在线档案和教育材料,例如BCS理论的《体育学》页面和鲍勃·施里弗(Bob Schrieffer)的录音,可访问对该主题的关键信息和见解。注意:我删除了一些与释义文本无关的引用,仅保留了最重要的文本。
物理定律被蚀刻到对称的画布上,定义了动态系统中的不变模式。但是,当对称性破碎时,基本定律也是如此,通常会导致戏剧性的转变。大爆炸是一个很好的例子,在该例子中,高度对称的状态被称为“假真空”,突然过渡到了一个较低的对称性之一,释放了一种通货膨胀的级联,该级联伴随着我们的宇宙。在早期的宇宙中,极端的热量和能量导致所有力融合到一个实体中 - 由最高对称性的统一拉格朗日描述,但理论上的物理学家完全掌握了。随着宇宙的扩展和冷却,这种对称性被打破,将统一的力分成两个不同的组(重力和电核)。随后的冷却导致对称性进一步崩溃,随着电核力量分为强大的核力量和电能力量,标准模型的Lagrangian失去了更多的对称性。最终,在大爆炸之后的一秒钟仅一秒钟,宇宙就足够冷却了,以使统一的电子周力粉碎到电磁力和弱核力量中。在每个阶段,都会发生自发对称性破裂,从而导致物理不变,并出现新的行为。物理学家长期以来一直研究了自发对称性破坏的现象,范围从结晶和相变到诸如Yoichiro Nambu提出的下原子模型等例子,他们在2008年获得了这一概念的诺贝尔物理学奖。新的平衡位置随着箍旋转的速度而出现。结晶发生时,当温度降低时,具有高平均局部对称性的分子的流体会突然过渡,从而在相对位置施加了较低对称的限制并导致有序的晶体结构。即使是固体晶体也可以经历相变,因为一个对称性比另一种对称性在能量上更有利,从而导致其结构变化。在力学中,用参数缓慢进化的潜在函数可以从一个对称开始,并过渡到另一个较低的对称性,可能导致由该功能控制的机械系统的行为不连续变化。在复杂的系统和混乱理论中,当某些参数不断变化时,行为突然的转移很常见,导致分叉 - 对控制参数的持续变化而发生的突然变化。分叉以各种形式出现,每个形式都带有描述性名称,例如干草叉,倍增,霍普夫和折叠分叉。干草叉分叉是一个模范的情况,随着参数的连续变化(水平轴),稳定的固定点变得不稳定,从而产生了两个新的稳定固定点,同时 - 类似于三个衬托的干草叉的形状(超级挑剔的干草店双面双面双面双面双面布置)。可以在简单的机械模型中观察到这种确切的现象,这些模型说明了...当稳定的固定点突然分成多个固定点,一个不稳定,而其他稳定的稳定点时,就会发生对称性破裂。一个简单的机械模型显示此现象是在旋转圆圈上滑动的珠子。该概念也与Coleman-Weinberg的潜力有关。当箍缓慢旋转时,珠子在其底部的平衡周围振荡;但是,随着离心力更快,它会导致珠子摆动到一侧或另一侧,从而产生两个新的稳定固定点。当自旋速率超过临界阈值时,会发生过渡,从而导致自发对称性断裂和干草叉分叉。通过整合角加速度,我们可以获得系统的有效潜力,该系统自然会随着自旋速率的增加而表现出干草叉分叉。当干草叉的底部处于平衡状态时,振荡的固有频率基本平坦,频率为零。以下一定的过渡阈值,扩展加速度表达式揭示了固有频率。随着有效电势会变得更平整,自然振荡频率会降低,直到其在过渡自旋频率下消失为止。要找到这些新频率,请在新的平衡点附近扩展θ,这是一个谐波振荡器,具有角度频率,可以上升以匹配箍的自旋速率。这个过程与经历相变的铁电晶体中的自发对称性破裂相似。自发对称性破坏是一个过程,其中对称态的系统自发过渡到不对称状态。可以在运动方程或拉格朗日表现出对称性的系统中观察到这种现象,但是最低的能量真空溶液没有。当系统塌陷成这些真空溶液之一时,即使整个拉格朗日保留了对称性,对称性也会破坏该真空周围的扰动。自发对称性破坏需要在对称转换(例如翻译或旋转)下保持不变的物理定律。例如,如果在两个不同位置处的测量值具有相同的概率分布,则可观察到的可观察到的转换对称性。在自发的对称性破坏中,这种关系被破坏了,而潜在的物理定律保持对称。相反,当考虑具有不同概率分布的结果时,就会发生显式对称性破坏。缺乏旋转对称性的电场的引入明确打破了旋转对称性。的阶段,例如晶体和磁铁,可以通过自发对称性破坏来描述,但值得注意的例外包括拓扑阶段,例如分数量子霍尔效应。通常,当自发对称性破裂发生时,多个可观察的特性会同时改变。例如,当液体变为固体时,密度,可压缩性,热膨胀系数和比热可能会发生变化。考虑一个向上的圆顶,底部有一个槽。如果将球放在峰值上,则系统在其中心轴旋转下是对称的。但是,球可以通过滚入槽(最低能量点)来自发打破这种对称性。圆顶和球保留了他们的对称性,但是系统不再具有对称性。在理想化的相对论模型中,可以通过说明性标量场理论总结自发对称性破坏。相关的Lagrangian分为动力学和潜在术语:l = ∂μx∂μϕ -V(ϕ)。在这个潜在的术语中,对称性破裂发生。由Jeffrey Goldstone引起的潜力的一个示例由V(ϕ)= -5 | ϕ |^2 + | ϕ |^4给出。对于0和2π之间的任何真实θ,该电位具有由ϕ =√(5/2)E^(iθ)给出的无限数量的最小值(真空状态)。该系统还具有与φ= 0相对应的不稳定真空状态,该状态具有u(1)对称性。系统落入特定的稳定真空状态(构成θ的选择)后,该对称性似乎会丢失或“自发损坏”。该理论的基态打破了对称性,表明无质量的Nambu -Goldstone玻色子,代表了Lagrangian中原始对称性的记忆。[6] [7]对于铁磁材料,空间旋转是不变的。在居里温度下方,磁化点朝着一定方向,使残留的旋转对称性不间断。描述固体的定律在欧几里得组下是不变的,但由于位移和方向顺序参数,自发分解为空间组。一般相对论的洛伦兹对称性被FRW宇宙学模型中的平均4速度场打破了,类似于宇宙微波背景。电动模型在其温度下经历了相变,在该温度下,希格斯字段充当阶参数破坏量规对称性。超导体的集体场ψ可以打破电磁量规对称性。最初在旋转下最初对称的薄塑料杆在屈曲后变为不对称,但通过其旋转模式保留了圆柱对称性的特征,代表Nambu -Goldstone Boson。(1967)。无限平面上的均匀流体层的对称性是由于温度梯度而形成的对流。旋转圆形箍上的珠子最初将保持静止,但是随着旋转速度的增加,它将开始沿特定方向移动,说明了各种物理系统中对称性的自发破坏。在旋转箍的底部,有一个平衡点,重力电势是稳定的。随着箍旋转的速度,这一点变得不稳定,珠子跳到了中心两侧的两个新均衡之一。最初,系统是对称的,但是在传递临界速度之后,珠子沉降到这些新点之一,打破了对称性。两个气球实验表明,当两个气球最初均等地膨胀时,自发对称性破裂,然后随着空气从一个流向另一个气流而放气。在粒子物理学中,量规对称性预测,某些测量值在田间的任何位置都相同。例如,方程可能预测相等的夸克质量。但是,求解这些方程可以产生不同的解决方案,反映出对称性的崩溃。这种现象称为自发对称性破坏(SSB)。早期宇宙的不同区域的对称性可能有所不同,导致拓扑缺陷如域壁和宇宙弦。自发对称性破坏可以通过产生不必要的单脚架来为大统一理论(肠道)带来挑战。手性对称性破坏是SSB影响粒子物理中强相互作用的一个例子。量子染色体动力学的这种特性解释了核子和常见物质中的大部分质量,将光夸克转化为较重的成分。在此过程中,亲尼是近似的Nambu-Goldstone玻色子,其质量比核子的质量轻得多。手性对称性破裂是希格斯机构的原型,这是电动对称性破坏的基础。希格斯机制和自发对称性断裂是错综复杂的,特别是在仪表对称的领域,这实际上代表了描述对称性的冗余。这个概念在理解金属的超导性和粒子物理标准模型中粒子的起源方面起着至关重要的作用。然而,必须注意,由于Elitzur的定理指出,“自发对称性破坏”一词在某种程度上具有误导性。相反,在应用量规固定后,可以以类似于自发对称性破坏的方式破坏全局对称性。区分真实对称性和规格对称性的一个重要结果是,由于量规对称性的自发断裂对量规矢量场的描述,导致无质量的NAMBU-GOLDSTONE玻色子吸收。此过程提供了巨大的矢量场模式,类似于超导体中或在粒子物理学中观察到的媒介模式。在粒子物理的标准模型中,SU(2)×u(1)与电脉力相关的su(2)×u(1)仪表对称性的自发对称性破坏会为各种粒子产生质量,并区分电磁和弱力和弱力。W和Z玻色子是介导弱相互作用的基本颗粒,而光子介导电磁相互作用。在100 GEV以上的能量下,所有这些颗粒的行为都类似。然而,根据温伯格 - 萨拉姆理论,在较低的能量下,这种对称性被损坏,因此光子和巨大的W和z玻璃体出现。此外,费米子始终如一地发展质量。没有自发的对称性破坏,基本粒子相互作用的标准模型必须存在几个颗粒,但是某些粒子(W和Z玻璃体)然后将被预测是无质量的,与观察到的质量相矛盾。为解决这一点,希格斯机制增强了自发对称性破裂,以使这些颗粒质量质量。这也表明存在一个新粒子Higgs Boson,该粒子在2012年被检测到。金属中的超导性用作Higgs现象的凝结物类似物,其中一组电子对电子对自发打破了与光和电磁相关的U(1)量规对称性。动态对称性破坏(DSB)代表一种自发对称性破坏的一种特殊形式,与其理论描述相比,系统的基态具有降低对称性的特性。全局对称性的动态破坏是由于量子校正而不是在经典树级别而发生的一种自发对称性破坏。然而,动态规格对称性破裂更为复杂,不涉及不稳定的希格斯粒子,而是涉及系统的结合状态,提供了促进相变的不稳定场。物理学家Hill和Lindner发表了研究,该研究通过使用由顶式夸克制成的复合粒子探索了标准希格斯机制的替代方法。这个概念是复合HigGS模型的一部分,其中复合粒子充当希格斯玻色子。动态破裂通常与诸如夸克冷凝物等费米子冷凝物有关,而在超导性中,声子促进了对成对结合的电子,从而导致电磁仪表对称性破坏。大多数阶段可以通过自发的对称性破裂来解释,就像在所有翻译或磁体下都不是在特定方向方向取向的磁体的晶体。其他示例包括列液晶和拓扑排序的状态,例如分数量子厅液体。但是,也已知无法通过自发对称性破裂描述的系统,包括拓扑秩和自旋液体。这些状态保留了初始对称性,但具有不同的特征。铁磁性是自发对称性断裂的主要例子,在一定温度下,能量在磁化倒置下保持不变,但随着外部磁场接近零,能量会破裂。自发对称性阶段的特征是阶参数描述了打破所考虑的对称性的数量。这种崩溃不可避免地伴随着与阶参数的缓慢,长波长波动相关的无间隙nambu-goldstone模式,例如晶体中的声子或磁体中的自旋波。在一维系统中,发生对称性破坏。根据Mermin和Wagner的定理的说法,这些无质量的金石模式在恒定的速度下传播,并在有限温度下被热波动破坏。量子波动防止在零温度下的一维系统中大多数类型的连续对称性破裂,除了其顺序参数保守且没有量子波动的铁磁体。其他远程相互作用系统可能会破坏翻译和旋转对称性。对称的哈密顿量导致无限体积极限的手性构型破坏了镜面对称性。自发对称性破坏需要一个具有多种可能结果的系统,在采样时,它们是整体对称的,但在整体上是对称的,但在采样时会产生特定的不对称状态。这种“隐藏的对称性”具有至关重要的形式后果,并且与金石玻色子有关。在具有对称对称组的理论中,当组的一个元素不同而没有指定哪个成员时,就会发生自发对称性破裂。顺序参数概念是物理理论中的关键,其中对称性下的期望值不变表示有序的相位和断裂的对称性。除非涉及希格斯机制,否则这可能会导致无质量的金石玻色子。在1964年,物理学家Yoichiro Nambu和Makoto Kobayashi因其在亚原子物理学和对称性破坏方面的工作而获得了诺贝尔物理奖的一半。他们的发现揭示了强烈的相互作用如何打破对称结构,从而导致粒子(例如夸克和胶子)的产生。研究论文,例如Chen等。(2010)和Kohlstedt等。(2010)和Kohlstedt等。奖项的另一半因发现CP(指控和平等)对称性在薄弱的互动中被授予Toshihide Maskawa。这一发现对我们对粒子物理学的理解有影响,尤其是与希格斯机制有关。对称性破裂是物理学中的一个基本概念,描述了某些对称性如何在不同的物理系统中丢失或扭曲。它已经在各个领域进行了广泛的研究,包括量子力学,冷凝物质物理学和宇宙学。研究人员探索了对称性破坏了各种机制,例如自催化反应,灾难理论,手性对称性破坏和HIGGS机制。这些理论旨在解释对称性如何在不同的情况下破裂或扭曲,从而阐明了自然的基本定律。近年来,研究人员继续探索对称破坏的概念,并研究了诸如大统一理论,量规重力理论和宇宙弦之类的主题。对对称性破裂的研究仍然是研究的活跃领域,其驱动到其潜力揭示了对宇宙基础结构的新见解的潜力。在包括物理学在内的各个科学社区中,已经对自发对称性破坏的概念进行了广泛的研究。(2007)分别探讨了其对量子纠缠和手性的影响。诺贝尔物理学奖2008颁发给对该领域做出重大贡献的研究人员。史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)等学者在诸如Cern Courier等出版物中的意义反映了其重要性。Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble机制是自发对称性破坏的基本概念,该概念是Guralnik等人最初引入的。该理论已被广泛应用于量规理论,并且是众多研究的主题,包括在《国际现代物理学杂志》中发表的A.自发对称性破坏对我们对宇宙的理解具有深远的影响,其研究仍然是一个积极的研究领域。