博文

亮点文章 | 《物理学报》2026年第9期（二）

已有 119 次阅读 2026-6-12 08:22 |系统分类:论文交流

编辑推荐

激光驱动等离子体环境中的核反应数据测量

李弘伟，席晓峰，刘伏龙，吕冲，符长波，郭冰

物理学报, 2026, 75(9):090101

doi: 10.7498/aps.75.20251219

cstr: 32037.14.aps.75.20251219

等离子体环境中核反应研究在核物理、聚变能源和天体物理领域具有关键作用，其核心挑战是如何发展核反应测量方法和技术，以精确测量复杂等离子体环境中的核反应数据。本文回顾了激光驱动等离子体环境中的核反应数据研究现状，分析其关键技术、主要成果。中国原子能科学研究院激光核物理研究团队创新发展了基于裂变源²⁵²Cf的门控标定法，直接标定了激光驱动核反应实验中的中子探测器，解决了强电磁干扰环境下的中子测量难题，以及提出通过等离子体喷流对撞的方法来提升反应产额，发展氘-锂和氘-氘聚变反应自刻度方法，以消除等离子体不稳定性和激光参数不稳定性的影响，进而首次实验测量得到等离子体环境中⁷Li(D，n)反应截面和天体物理S因子等核反应数据。通过上述研究，推动极端条件下核诊断技术的发展，为激光等离子体物理和激光核物理相关研究在核物理基础前沿和应用领域的发展提供理论依据和实验数据，促进学科发展和交叉融合。本文的探测器原始数据集可在https://doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00185中访问获取。

图13 (a)质子能量3 MeV，蚀刻时间6 h，体蚀刻速率为4 μm/s，入射角度大小为90°条件下质子的直径与其在CR-39中的入射深度；(b)经过蚀刻的CR-39中的质子径迹

原文链接

编辑推荐

电弧等离子体非平衡输运数值模拟和关键参数主动调控研究进展

曾云海，张子明，方川，李和平

物理学报, 2026, 75(9):090501

doi: 10.7498/aps.75.20251759

cstr: 32037.14.aps.75.20251759

电弧等离子体由于其具有高能量密度和丰富化学活性粒子的特点，在能源环保、航空航天、先进材料和国防等诸多领域具有广泛的应用。而等离子体非平衡特性则是影响应用范围和效果的关键因素之一。本文以自由燃烧弧作为研究电弧等离子体非平衡协同输运的典型模式体系，系统地总结了直流电弧等离子体非平衡输运物理-数学模型的建立以及非平衡数值模拟工作的研究进展，讨论了电弧等离子体体系非平衡质能协同输运机制及其对等离子体特性的影响规律，总结了目前通过发生器结构设计、外加电磁场位型设计及工作参数调节等手段对电弧等离子体关键参数进行主动调控的方法；并基于此，简要讨论了推动电弧等离子体基础研究和工业应用需要解决的若干关键科学问题。

微信图片_20260610162142.jpg

原文链接

编辑推荐

低磁场峰螺旋波等离子体的波传播和功率耦合特性

罗苗健，苌磊，马婧婧，阚子晨，张世杰，赵应鑫

物理学报, 2026, 75(9):090502

doi: 10.7498/aps.75.20260190

cstr: 32037.14.aps.75.20260190

低磁场约束条件下的螺旋波电离机制具有复杂的波传播与功率耦合特性，是领域内的研究热点和难点。本文针对该问题，以单环天线激发的氩气工质螺旋波等离子体为研究对象，对低磁场条件下波传播及功率耦合特性进行系统数值研究。本文在模拟中引入多参量驻波分析体系，包括驻波比、波场幅值与相位分布、前向与反向波幅比、振幅反射系数与功率反射系数、负载电阻、径向功率沉积、累积功率分布、轴向波数功率谱等，从空间-频谱-功率三个角度，系统研究了螺旋波放电中由驻波向行波传播的连续演化过程。数值结果表明：在低磁场条件下，轴向反射增强会导致显著的驻波结构，功率在天线附近呈现局域化分布；随着背景磁场的增大，反射逐渐减弱，驻波特征消失，螺旋波传播状态过渡为行波传播的主导状态。本文采用的不同表征量对上述演化过程表现出一致性，为定量分析低磁场条件下螺旋波放电中的波传播和功率耦合，以及低磁场峰螺旋波放电过程的数值研究与实验诊断提供了参考。

图12 归一化轴向功率密度分布的二维等高线图

原文链接

编辑推荐

基于里德伯原子的通信接收机进展

蔡亚芬，孔祥燕

物理学报, 2026, 75(9):090301

doi: 10.7498/aps.75.20251465

cstr: 32037.14.aps.75.20251465

基于里德伯原子的微波电场传感器在过去的10年间迅速发展。里德伯原子电场传感器具有超高灵敏度和自校准能力，已被证明是微波通信的优秀量子接收系统。里德伯原子接收机具有以下几个优势：非金属的原子探头不会干扰待测场，可以实现非破坏通信；里德伯原子传感器将高频微波转化为光谱探测，微波调制直接映射到原子光谱，因此里德伯原子接收机无需解调电路，全光学的探测装置使得原子接收机免受电磁干扰；工作频率的可调节范围大，通过选择不同的里德伯能级，载波频率可从MHz覆盖到 THz；原子接收机带宽不受天线尺寸限制，因此可突破Chu极限(Chu limit)；在工作带宽内测量灵敏度高，有望提升弱场通信能力。近年来，里德伯原子通信接收机引起研究者的强烈关注。里德伯原子通信接收机有望集成并融合到现有的无线通信系统，提高无线通信的通信距离。本文综述基于里德伯原子的通信接收机进展，详细介绍里德伯原子通信接收机的原理、优势、潜能与实验进展，并讨论了其未来发展方向与趋势。

图1 EIT及EIT-AT能级与光谱图 (a)里德伯原子微波电场传感器示意图；(b) EIT能级及光谱图；(c) EIT-AT能级及光谱图

原文链接

编辑推荐

面向精密光谱的频率离散窄线宽半导体激光产生技术

闫晓娟，黄新成，张梓浩，程子伟，周晓彬，杨家琪，赵刚，马维光

物理学报, 2026, 75(9):090408

doi: 10.7498/aps.75.20251552

cstr: 32037.14.aps.75.20251552

针对高精度激光光谱技术对窄线宽与高频率定标精度的双重需求，本文提出一种基于光学反馈的频率离散窄线宽半导体激光器方案。该方案基于光学反馈将半导体激光器频率锁定于高精细度光学超稳腔，并结合电流扫描，实现了频率以腔自由光谱范围为步长的阶跃式激光输出。实验测得激光线宽由自由运转时的1.31 MHz被压窄到3.93 kHz。在周期性扫描中，绝对频率重复性平均标准差优于1.69 MHz。在锁定条件下，激光长期频率漂移控制在17.27 MHz/24 h。该激光器兼具光频梳的频率标定能力与传统扫描激光的简易探测优势，即其离散频率阶跃为光谱测量提供了精确的横轴标尺，而时域串行输出模式仅需单点探测器即可完成探测，显著降低了系统复杂度与成本。本研究为低成本、易集成的高灵敏度光谱传感系统提供了极具前景的光源解决方案。

微信图片_20260610162432.jpg

图4 实验装置

原文链接

编辑推荐

非对易耦合自旋的量子热输运与量子热器件效应

陈逸甜，孔俊然，刘焕，王晨

物理学报, 2026, 75(9):090601

doi: 10.7498/aps.75.20260057

cstr: 32037.14.aps.75.20260057

量子热输运是研究非平衡量子体系中能量交换微观过程与统计规律的一个重要问题。本文研究了非对易耦合自旋体系在有限温差驱动下的稳恒态热输运特性。基于开放量子体系理论，采用量子缀饰态主方程系统分析了热流在不同自旋耦合强度与自旋数目下的行为。研究结果表明，非对易自旋耦合能够显著调控量子体系热输运的非线性特征。在弱自旋耦合区间内，不同自旋数目均出现负微分热导行为。解析发现在单自旋与大自旋极限下，热流均由微观循环流主导，解释了负微分热导与热整流出现的微观机制。同时，耦合自旋体系在自旋强耦合与大温差条件下，由于热流出现单向饱和性，也能呈现显著的热整流效应。进一步通过优化调控系统参数，可实现三端口体系中的量子热放大器件效应。希望本文研究结果可以为量子热器件的设计与优化提供理论依据。

微信图片_20260610162442.jpg

图1 (a)有限温差下的非对易耦合自旋体系示意图；(b)不同自旋数目(N_l，N_r)下随着温差(δT)变化的稳恒态能流(J_r)行为，其中自旋耦合强度为λ = 0.01；(c)稳恒态能流随着温差与自旋耦合强度调制的行为

原文链接

编辑推荐

基于小型化多层方形螺旋谐振器的短波原子传感增强技术

林沂，周傲杰，毛瑞棋，郭靖，杨凯，付云起

物理学报, 2026, 75(9):090602

doi: 10.7498/aps.75.20251557

cstr: 32037.14.aps.75.20251557

针对传统短波传感技术受热噪声灵敏度极限难以突破、天线尺寸庞大的瓶颈，以及现有里德伯原子传感系统测量灵敏度待提升的问题，开展基于小型化多层方形螺旋谐振器的短波原子传感增强技术研究。该谐振器以传统超材料方形开口谐振环为基础，结合陶瓷叠层绕线电感原理，通过多层方形螺旋叠加和外延金属支臂连接平行金属板实现，可响应多极化波且对右旋圆极化波增强效果最优。通过参数优化，明确方形螺旋边长、横截面积等关键参数对谐振特性的影响规律。实验测试表明，该谐振器电场增强倍数为3981倍(工作频率15.54 MHz)，将原子传感系统灵敏度提升至2.60 nV·cm^–1·Hz^–1/2。利用外差法成功接收中国国际广播电台信号，验证了该技术在短波通信接收中的实用价值。