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手性颗粒近场横向自旋角动量调控

管欣奕，金倩，李可凡，高雷，高东梁

物理学报, 2026, 75(18):180404

doi: 10.7498/aps.75.20260432

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近年来，纳米散射体系中的近场自旋结构及其调控受到广泛关注，手性参数的引入会改变颗粒散射近场中的偏振特征及自旋角动量分布。本文基于手性颗粒散射模型，结合理论分析和数值模拟，研究了手性参数对颗粒近场横向自旋角动量分布的影响。引入手性参数后，横向自旋的变化并不表现为简单的整体增强或减弱，而是在左、右手性参数下呈现出不同的分布特征，主要体现为近场横向自旋强度、分布范围及空间结构的非对称变化。这种变化与近场偏振结构变化以及电偶极-磁偶极干涉密切相关，并会进一步反映到近场自旋的三维分布中。手性参数能够改变颗粒近场局域光场与自旋结构的分布特征，这为手性颗粒及相关纳米体系的局域手性响应检测提供了理论依据。

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高超音速等离子体射流电子密度的激光干涉-斯塔克展宽交叉验证及其诊断研究

李明睿，孙毅，郝春静，李光宇，赵永正

物理学报, 2026, 75(18):180502

doi: 10.7498/aps.75.20260296

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等离子体射流驱动磁惯性约束聚变(plasma-jet-driven magneto-inertial fusion，PJMIF)对同轴等离子体枪产生的射流提出了高密度、高速度与高马赫数的需求，这些参数可为后续等离子体衬套的研发提供基准。电子密度在10²⁰—10²³ m^–3及以上区间的定量诊断，是评估射流特性及标定数值模型的关键。为准确测量该射流的电子密度并实现多种诊断方法之间的相互校核，本文基于上海科技大学STG1 (ShanghaiTech Gun 1)同轴等离子体枪平台，搭建并联合使用了两种非侵入式密度诊断技术：马赫-曾德尔外差激光干涉(heterodyne laser interferometry，HLI)和光学发射光谱(optical emission spectroscopy，OES)中的斯塔克展宽法，分别获取时间分辨的线积分电子密度和局域电子密度信息。以H_β(486.1 nm)线成熟的斯塔克展宽关系为谱学基准，将其与激光干涉反演得到的体密度在一致的采样体积和时序定义下进行交叉验证，结果表明两种方法在电子密度约10²⁰—10²³ m^–3区间内具有良好一致性，并观测到射流电子密度演化随时间呈“双峰”结构，其中主峰对应一次电流片加速形成的高密度射流核心，次峰可能与放电后期枪内残余等离子体的二次压缩或再加速过程有关。在此基础上，本研究进一步给出Ar II 480.6 nm谱线用于电子密度测量的线性经验标定关系及校准系数，为氢线不可用或氢杂质不足时的可复用谱学密度诊断提供依据。

图5 电子密度诊断结果随时间的统计演化。阴影区域表示误差范围；蓝线为激光干涉诊断结果，绿线为H_β线诊断结果，红线为Ar II 480.6 nm线诊断结果；纵坐标采用对数坐标

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基于分子热运动的通信波段无磁光学非互易理论和实验研究

周蕊，张又升，王草源，肖力敏，钮月萍，龚尚庆

物理学报, 2026, 75(18):180407

doi: 10.7498/aps.75.20260365

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低损耗波长区域波段(1500 nm附近通信波段)在光纤通信中具有重要地位，因此该波段的无磁非互易器件至关重要。本文提出了一种基于乙炔分子随机热运动与电磁诱导透明效应实现通信波段无磁非互易的新方案。借助室温气体的微观多普勒频移，以控制光方向实现对前后向探测光透过率的调控。当探测光和控制光同向传输时，电磁诱导透明条件满足；而反向传输时，电磁诱导透明条件被破坏。通过选取乙炔分子在通信波段的振转能级构建Lambda型三能级系统，并利用充乙炔的空芯光子晶体光纤实现长距离相互作用，理论模拟并实验观测到了不同控制光功率下探测光同向和反向传输的非互易特性。本文对室温下全光纤的无磁光学非互易研究为通信波段小型化、无需外磁场的非互易器件实现提供了有益探索。

综  述

面向物理神经网络的BCM规则：机制、实现与展望

黄江顺，黄安平，王玫，肖志松，狄增峰

物理学报, 2026, 75(18):180805

doi: 10.7498/aps.75.20260397

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随着人工智能的发展，利用物理系统模拟实现计算功能的物理神经网络(PNNs)受到了广泛关注。然而，PNNs中非理想特性与噪声累积，使其难以直接采用依赖高精度浮点数进行反向传播的传统训练方法。Bienenstock-Cooper-Munro (BCM)规则作为一种高阶突触模型，通过输入依赖的权重更新规则为神经网络训练提供了一种统计层面的学习与稳态机制。尤其是其内在突触可塑性与稳态可塑性机制的协同作用，对维持PNNs系统学习过程的稳定性至关重要。本文综述了面向PNNs的BCM规则的机制、物理实现与应用前景等方面研究进展。详细地介绍了BCM规则的理论模型与动力学特性，深入地探讨了以忆阻器为主的新型器件模拟BCM规则的进展，并总结了基于BCM规则学习机制和稳态机制在物理系统中的训练、提高鲁棒性与减缓灾难性遗忘等方面潜力。最后，从PNNs的实际应用出发，展望了以功能为导向的BCM规则面临的机遇与挑战。

图2 BCM规则的机制、实现与展望^[33]

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跨临界流动的雷诺应力输运特性

马源，黄瑾，陈亚楼，明平剑

物理学报, 2026, 75(18):181002

doi: 10.7498/aps.75.20260390

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跨临界流动中，超临界流体在拟临界区的剧烈热物性变化使其湍流特性显著偏离经典理论，给传统湍流模型的适用性带来挑战。本文基于跨临界湍流直接数值模拟(DNS)数据库，系统研究不同壁面温差条件下不同工质的热物性分布、雷诺应力特性及其输运机理。结果表明，流道内压力分布近似均匀，可视为等压过程，流动可压缩效应主要由温度变化引起。在热壁附近，物性脉动极为显著，其中密度脉动幅度超过当地均值40%，比热容脉动超过90%，表明物性脉动的影响不可忽略。雷诺应力在不同工况下呈现相似的分布趋势与峰值区间，但受密度脉动项影响难以实现统一标度。输运分析显示，雷诺应力主要由产生项与压力-应变再分配项主导，耗散项仅在近壁区起重要作用。随壁面温差增大，能量交换外移，压力-应变再分配作用增强，各工况下输运项分布形式基本一致，幅值随密度比变化。瞬时分析进一步揭示，温度波动引发密度波动，进而诱导流向速度脉动，与法向速度脉动耦合生成雷诺应力。基于上述分析，本文提出雷诺应力输运模型的改进方法，为高密度比跨临界流动的湍流建模提供理论依据。

图9 所有工况的速度-密度脉动相关性，其中红线表示冷壁，蓝线表示热壁

《物理学报》2026年第18期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/18

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