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关键词： B介子无粲三体非轻衰变   基于因子化的拓扑图振幅方法   衰变分支比   CP破坏  

摘要： 含重味夸克b的强子衰变是仅有的一种涉及标准模型三代夸克之间跃迁的衰变,理论研究B介子衰变可以为验证标准模型和寻找新物理提供有用的信息,其中的B介子无粲三体衰变可以通过树图和企鹅图的干涉来研究CP破坏,不仅明显拓宽B介子衰变机制的研究,而且提供了共振态粒子的信息。本文我们分析了B(s)到P1P2P3三体衰变过程,其中P1P2P3是三个赝标介子。由于三体衰变涉及复杂的动力学问题,目前我们很难以对整个三体末态相空间进行研究。本文中我们主要研究B(s)到P1P2P3三体衰变中以中间共振态为主的部分,将B(s)到P1P2P3三体衰变看成是通过中间共振态的准两体过程进行研究。准两体过程指的是两个高能粒子共线并形成快速移动的介子对,bachelor粒子反冲,并且介子对和bachelor粒子之间的相互作用被压低。这样的话,B(s)到P1P2P3衰变过程可以写成准两体衰变B(s)→P1V→P1P2P3进行,其中V代表矢量共振态粒子,ρ,K*,ω,φ,P1,2,3为轻赝标量介子,π,K,η(’)。Bs)→P1V→P1P2P3过程包括树图和企鹅图的贡献。其中中间过程B(s)→P1V我们采用基于因子化的拓扑图振幅方法进行计算,矢量共振态粒子V通过强相互作用衰变到介子对P2P3,其对应的共振效应由Breit-Wigner传播子描述。我们将考虑所有的矢量共振态ρ,K*,ω,φ的贡献,推导出B(s)→P1V→P1P2P3的衰变振幅表达式,我们计算了相关的衰变分支比以及CP破坏量。其中衰变过程B(s)→π,K(ρ,ω→)KK存在虚贡献,我们计算此离壳效应,离壳效应也被称为Breit-Wigner-tail(BWT)效应。最后我们也预测了ρ,K*作为中间共振态时对应衰变模式的直接CP破坏量。分析数据得到,我们的结果和当前的实验数据非常一致,并且大部分色允许的发射图和色允许的企鹅图为主要贡献图衰变过程的分支比与PQCD方法的预测一致,而由于基于因子化的拓扑图振幅方法包含了包括非微扰贡献在内的所有贡献,所以以非微扰贡献为主的其它过程的分支比要大于PQCD方法以及基于QCD的因子化方法的计算结果。因为基于因子化的拓扑图振幅方法能够给出无粲B介子中间两体衰变的更精确的计算结果,所以这里B介子准两体衰变理论误差也明显低于PQCD方法以及基于QCD的因子化方法。同时我们也预言了目前实验上没有测量的衰变道,这将会为实验提供参考以及被未来实验精确检验。

关键词： 分裂不动点问题   分裂变分包含问题   平均映射   非扩张映射   伪压缩映射   迭代算法   收敛性  

摘要： 近年来, 在优化领域中, 分裂可行性问题受到国内外学者的广泛关注.分裂变分包含问题和分裂不动点问题作为其重要的推广形式, 逐渐成为学者们研究的热点, 在优化问题、信号处理和医学图像重建问题中应用广泛.本文将不动点和分裂变分包含的公共元问题推广到分裂不动点和分裂变分包含的公共元问题.以预解算子为工具, 主要研究实Hilbert空间和Banach空间中涉及三类不同映射的分裂不动点和分裂变分包含问题的公共元问题, 所得研究结果如下：　　在实Hilbert空间中提出求解平均映射分裂不动点问题和分裂变分包含问题的一种迭代算法. 在一定的条件下, 证明了该算法生成的迭代序列强收敛于该问题的公共元,所得结果推广了相关文献的已知结果.　　在一致凸光滑Banach空间中研究关于非扩张映射分裂不动点和分裂变分包含公共元问题. 以Banach空间中广义投影算子和预解算子为工具, 构造了求解该问题的迭代算法并在适当的条件下, 证明了算法的强收敛性.所得结果推广了本领域的相关结果.　　在实Hilbert空间提出求解伪压缩算子的分裂不动点问题和分裂变分包含问题公共元的迭代算法. 在一定的条件下, 证明了该算法的强收敛性.所得结果推广了相关文献的相关结果.

关键词： 里德堡原子   电磁诱导透明现象   刘维尔方程   电场测量  

摘要： 随着对电场测量精度要求的提高,传统电场测量技术已达到精度瓶颈。因此,寻找一种更加精确的新式电场测量技术就变得越来越重要了,基于里德堡原子的电场测量技术正是在此背景下发展起来的一种新型测量技术,这种新型测量技术可以溯源至国际测量标准,因此可以实现自校准测量。本文旨在通过采用与完善里德堡原子电场测量的相关理论对多种里德堡原子电场测量情形进行研究。本文主要的工作如下所示:一、本文首先使用半经典理论描述了光与物质之间的相互作用,并探讨了该理论的近似条件。其次,推导了密度矩阵与Liouville方程。然后,分析了行波与运动状态二能级原子相互作用的物理过程及意义。最后,将经典电磁场进行离散化,将传统经典场论Maxwell方程转化为矢量算符,并研究了该电磁场与二能级原子之间的相互作用,理论分析结果为后文实验部分提供了重要的理论基础。二、本文首先采用密度矩阵理论与Liouville方程计算了二能级原子结构对入射光的影响,计算结果表明其对入射光光强具有强烈的吸收效应。其次,探讨了三能级原子结构的情况,即探测光、耦合光同时反向地作用于里德堡铯原子气池。计算结果表明三能级原子结构对入射光强度的吸收减弱,相反三能级原子出现了电磁感应透明效应。最后,分别向三能级里德堡原子发射一单频微波电场、调幅微波电场、本振微波电场与一单频微波电场(超外差结构)。数值结果表明:对于单频微波电场,探测光透射强度光谱将随着微波电场的幅度增大而逐渐发生分裂现象,其分裂间距与微波电场存在正相关联系;对于调幅微波电场,探测光透射强度光谱为非标准正弦波,其频率、幅度与基带电场信号的频率、幅度也存在一定关系;对于原子超外差结构,可以提取微波电场的频率,并且进一步提高了测量灵敏度。三、本文首先阐述了里德堡铯原子电场测量实验装置的构成和性能。其次,基于里德堡铯原子系统分别进行了电磁诱导透明实验、单频微波测量实验、超外差相位反向实验。实验结果表明:一定电场强度范围内,可以采用光谱分裂方法进行电场测量并且对微波电场的相位、频率变化十分灵敏。最后,分别对实验中里德堡原子气池、双光子失谐与极化失配等干扰因素进行了简要分析。

关键词： 量子色动力学   双重味重子   W玻色子   衰变现象  

摘要： 标准模型在上个世纪取得了辉煌的成果，为物理学提供了一种重要的理论范式。随着希格斯粒子的发现，粒子物理似乎填上了最后一块拼图;然而近期发现W 玻色子质量偏离标准值达7σ的事件，又重新使对于新物理的探寻变得迫切起来。重味物理是粒子物理的重要方向之一，主要包括研究重夸克的性质及相互作用。通过研究重味物理，我们可以精确检验粒子物理标准模型、提高对夸克模型和基本相互作用的了解。双重味强子体系涉及到多个能量标度，其中重夸克产生与湮灭可以用重夸克质量作为标度，属于微扰可计算;而涉及的强子化过程则与体系内部重夸克的非相对论性运动有关，属于非微扰效应。利用非相对论量子色动力学(NRQCD)，我们可以根据不同能标将双重味强子产生过程中的微扰区和非微扰的物理分离，因子化为短程系数和长程矩阵元。对于短程效应的振幅，我们可以按照微扰QCD计算;对于长程效应，则可以利用非相对论的势模型或者碎裂函数的方法处理。通过对双重味重子的研究，我们可以更深入地了解重夸克体系的内部结构和不同能标下的性质，同时也促进了我们对 NRQCD 和强相互作用性质的理解，为进一步发展重味物理和探索新物理提供基础。　　本文主要在NRQCD理论的框架下，计算了双重味重子通过W玻色子衰变产生宽度的领头阶，以及其关于不变质量和末态粒子运动夹角的微分分布，dΓ/ds12、dΓ/ds23、dΓ/d cosθ12和dΓ/d cosθ13;此外，我们特别计算了双重味重子高激发态(P波)的详细结果。根据计算结果，我们发现?bc重子的产生宽度相对[1]cc重子被质量压低了一个数量级，而P波高激发态相对于S波也要低约一个数量级。我们预计在质心对撞能量为 14TeV、积分亮度 1034cm-2s-1的 LHC上，每年可以产生53.69×105个[1]cc事例，其中P波占6.3%;以及 44.91×10 4个[1]bc事例，其中P波占7.7%。因此，LHC 可以成为双重味重子的丰富来源;同时国际上正在筹建中的一些希格斯工厂也可以提供本底更为干净的数据，有望成为研究双重味重子的优良平台。

关键词： 激光烧蚀   数值计算   工艺参数   辅助气体   等离子体   聚变堆壁材料  

摘要： 在ITER运行期间，面向聚变堆壁材料在极端环境下发生腐蚀现象，产生的杂质在磁场作用下进入芯部，会影响等离子体密度控制，导致等离子体品质降低，造成ITER内部等离子体运行不稳定。利用具有定量检测能力的离子束原位分析方法，对杂质分布进行测量，表征托卡马克内壁上沉积轻杂质的种类与分布状态。将多次分析结果进行叠加，可以获得杂质输运沉积的动态演变，从而探索出对杂质进行有效控制的新方法。利用激光烧蚀结合同位素检测技术可以实现离线标定，离线标定烧蚀深度与同位素浓度关系是实现在线检测壁材料腐蚀程度的前提条件，合适的烧蚀深度是标定的重要前提。以石墨材料作为研究对象，利用数值计算与实验相结合的方法分析激光功率密度、扫描速度对烧蚀结果的影响，并选择氩气和压缩空气验证辅助气体对烧蚀结果的影响，研究内容如下：　　（1）首先对激光烧蚀机理进行了简要概述，讨论烧蚀过程中具体的变化情况以及激光工艺参数对烧蚀结果的影响。建立激光烧蚀石墨的二维模型，通过模拟分析得出，烧蚀深度与功率密度呈正比，与扫描速度呈反比，且随着扫描速度降低，烧蚀深度呈阶跃式上升。功率密度5.97×109W/m2，扫描速度1400mm/min时烧蚀深度符合离线标定所需要的深度要求，此时蒸发为材料去除的主要方式，烧蚀速率缓慢。　　（2）使用氩气作为辅助气体，验证激光功率密度、扫描速度对烧蚀深度的影响。在相同激光功率密度下，随着扫描速度增加，烧蚀深度逐渐降低，烧蚀表面逐渐平整。在相同扫描速度下，随着功率密度增加，烧蚀深度增加，表面逐渐粗糙。在功率密度5.97×109W/m2，扫描速度为1400mm/min时，烧蚀深度为2μm左右，烧蚀表面呈现起伏程度较小的锯齿状，当扫描速度进一步增加时，出现烧蚀不连续现象。　　（3）使用压缩空气作为辅助气体进行烧蚀，分析不同气体对烧蚀结果的影响。通过对比不同气体下表面烧蚀形貌分析发现，烧蚀过程中产生的碳蒸汽与空气中的氧气反应生成二氧化碳，形成气相运输，无蒸汽冷凝沉积现象，烧蚀表面平整。在功率密度5.97×109W/m2，扫描速度1400mm/min时烧蚀深度满足离线标定要求。

摘要： 原子核是由质子和中子组成的。由确定的中子数和质子数构成的原子核被称为核素。目前实验上发现了3450多种不同的核素。每种核素都有自己的寿命。这些核素中，稳定的和至今没有观察到衰变的核素只有254种，另外有34种核素，其寿命比地球的年龄还长。它们在核素图上的位置——即β稳定线，位于狭长区域的中央。

关键词： 地球中微子   江门中微子实验   灵敏度   Th/U比   反应堆中微子  

摘要： 地球中微子是地球内部的U、Th和K等生热元素发生β衰变而产生的反电子型中微子。中微子的反应截面小,它可以径直地穿过地球几乎不会与其他物质发生反应或被吸收,适合做地球深处的探针。地球中微子有助于搭建粒子物理和地球科学之间的桥梁,为一些存在争议的地球科学问题提供独特的见解,例如地球热流的来源以及地球的起源等。根据目前KamLAND合作组和Borexino合作组已发表的探测数据表明地球中微子被探测到的可能性已经得到充分证实。但由于受限于实验中探测器所用的液闪体积,探测到的地球中微子存在统计量较少的问题,难以重建出地球内部精确的信息,并不能对目前有争论的几种地幔模型做出基本的判定。而目前正在中国南方建造的江门中微子实验站(JUNO)将具有20千吨的液体闪烁体,仅需要一年的运行时间就能够记录到超过之前所有探测器10年累积的地球中微子事件,有望在Th/U 比及地幔放射性生热上取得国际领先结果。本文介绍了JUNO探测器在不同地球模型下预期的信号,并给出了相应的地球中微子可观测能谱,并分析使用实际的振荡几率和平均近似的振荡几率在计算地球中微子预期信号时显示出来的差异性,定量的去评估振荡效应对能谱形状的影响。随后通过使用JUNO合作组最新公布的计算参数并联合最小二乘法和卡方函数对黄皮书中地球中微子灵敏度的研究进行了的更新,主要对输入能谱进行了相应的更新,包括反应堆中微子本底、地球中微子信号以及非反应堆微子本底的更新,并比较了黄皮书与更新之后的输入量下两者在计算地球中微子精度以及单独测量铀、钍元素贡献的地球中微子精度之间的差别。还定量地研究了本底、乏燃料及非平衡态元素,大亚湾能谱异常等系统误差对地球中微子测量精度的影响。最后,论文根据改变地壳中微子误差所计算出来的卡方函数值的差异性,探究了来自地壳和地幔中微子的区分程度,对不同的局域地壳模型测量地幔中微子的精度进行了分析,其中全球模型能够在2σ的置信水平下探测到地幔中微子。

关键词： 磁性分子印迹材料   荧光分析   罗丹明B   大田软海绵酸   海水和沉积物  

摘要： 在过去的几十年里,制造业和水产养殖业蓬勃发展,对废水、废物的不合理处置造成了自然环境,尤其是海洋环境的有机污染。海洋中各种有机污染物的检测越来越受到人们的关注。海洋环境基质相对复杂,具有高盐度、干扰杂质多和污染物含量低等特点,使有机污染物检测更加困难。分子印迹聚合物具有预定性、选择识别性和实用性等优势,与荧光光度法的快速灵敏相结合,有望用于实际海水或沉积物样品中有机污染物的高效分析测定。本文选取海洋环境中新兴有机污染物-罗丹明B(Rhodamine B,RhB)染料和典型藻毒素-大田软海绵酸(Okadaic Acid,OA)作为研究对象,以磁性Fe3O4@SiO2为载体,采用沉淀聚合和溶胶-凝胶法分别制备了分子印迹固相萃取吸附剂和纳米荧光探针。利用磁性分子印迹技术与荧光分析的结合实现了对目标污染物快速灵敏的量化分析。本文主要研究内容和结果如下:1、制备新型磁性分子印迹纳米颗粒作为吸附剂,开发了一种高效的样品净化和预富集方法,并与荧光分析相结合,用于海水样品中RhB的选择性截留和快速检测。以纳米Fe3O4颗粒为载体,RhB为模板分子,表面印迹合成了核-壳结构的磁基印迹材料。对制备的纳米颗粒的特性进行了充分研究,吸附实验显示出对RhB的高亲和力和选择性。作为磁性吸附剂,通过单因素分析和Box-Behnken设计的响应面法,系统地优化了固相萃取过程中影响提取效率的几个基本因素。经过最佳条件的固相萃取后,利用荧光分析RhB在2.5～112.5 μgL-1的浓度范围内与576nm处的荧光强度呈现良好线性关系,检出限0.45 μgL-1。最后,对从胶州湾采集的5个海水样品进行分析,加标样品的回收率为94.90～102.48%,相对标准偏差小于5.36%(n=3)。结果表明,所开发的方法操作简单、高效快速,可用于天然海水中有机染料的痕量分析。2、基于虚拟模板策略开发了一种灵敏的荧光猝灭型磁基分子印迹纳米荧光探针,借助荧光光谱分析,实现了海洋沉积物样品中OA的特异性识别和快速检测。在印迹过程中,以莫能霉素钠作为虚拟模板,嵌入染料7-羟基香豆素作为荧光信号响应,合成的磁性分子印迹聚合物在380 nm激发下显示出强烈的蓝色荧光发射。选择性吸附过程中,探针的荧光强度被有效地猝灭,其相对荧光强度变化在OA浓度75.6～982.8 ng L-1的范围内呈良好的线性关系,检出限较低(22.7 ng L-1)。加标沉积物样品的OA回收率在90.75～95.41%之间,相对标准偏差小于4.64%(n=3)。该分子印迹荧光探针具有很高的分子识别能力、良好的稳定性和抗干扰性,可以被用于海洋沉积物中OA的快速检测。

关键词： 高能X射线   剂量测量   自由空气电离室   空气等效   Geant4  

摘要： 高能X射线是由小型电子感应加速器通过高能电子打靶产生的,其能量在几MeV以上。在该类加速器的运行过程中,其自身X射线辐射剂量水平的测量记录是保障设备正常工作及人员安全的重要指示。针对目前普遍用于X射线照射量测量的自由空气电离室局限于体积大小和准确度,只能测量500keV能量以下的光子的痛点,为满足MeV以上高能X射线的剂量测量需求,本文基于X射线穿透空气时的电离效应,结合空气等效原理,研究了一种高能X射线辐射剂量评价方法,并依据此方法设计了用于高能X射线辐射剂量测量的仪器。论文的主要工作内容如下:(1)在自由空气电离室探测X射线的原理上,结合X射线穿透空气时的电离效应和空气等效原理,研究高能X射线穿透空气等效电离室时的电离效应,在此基础上研究高能X射线的辐射剂量评价方法,并分析该方法的评价原理和测量方法。(2)为验证该方法的有效性和准确性,依据此方法研制一种小型穿透式方形自由空气电离室进行验证性实验。该电离室室壁采用固态空气等效材料,为获得良好的空气等效性和较高的离子收集效率,采用蒙特卡罗模拟方法构建Geant4模拟平台,研究该电离室在高能X射线辐射场下的能响特性,以及方形空腔室壁及收集极材料、室壁厚度、极间电圧、收集极形状及尺寸等参数对电离室性能的影响,得出该电离室的最佳设计方案。(3)为研制的小型穿透式方形自由空气电离室设计电子学系统电路,将电离室输出的电离电子信号转换成相关剂量信息。为验证论文研究的电离室是否有效及准确,使用7.5MeV的小型电子感应加速器搭建了相应的测试平台,完成了相关性能测试。测试结果显示该电离室具备良好的剂量率重复性、稳定性以及能量响应,同时这也验证了本文研究的高能X射线辐射剂量评价方法的有效性和准确性。

关键词： 特定辐射源识别   时频分析   高阶同步压缩变换   网络可解释性   类激活映射  

摘要： 特定辐射源识别(Specific Emitter Identification,SEI)根据接收信号中提取的射频指纹特征来区别不同的辐射源个体,为电子对抗系统在复杂电磁环境中进行威胁分析和告警提供有力支撑,具有非常重要的战略和战术意义。SEI的关键在于指纹特征的提取,时频分析作为一种包含丰富的时域和频域信息的特征提取方法,是指纹特征提取方法的良好选择。近年来,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)因具备强大的特征表征能力在图像识别领域展现出卓越的性能。因此,将信号的二维时频表征结合CNN模型实现对辐射源信号的识别是一种十分有效的方法。但是,SEI任务通常无法提供CNN训练过程所需要的大规模数据,导致CNN无法有效提取到接收信号的辨别性特征,且CNN黑盒特性也限制了其在SEI任务中的部署应用。本文针对以上问题,结合时频分析方法与CNN的网络解释方法——类激活映射(Class Activation Mapping,CAM),对SEI指纹特征提取方法展开研究,主要内容包括: 1.针对短时傅里叶变换(Short-time Fourier Transform,STFT)因窗宽固定而导致时频分辨率无法同时达到最优的问题,本文提出了一种基于高阶同步压缩STFT与CNN相结合的SEI方法。该方法使用高阶同步压缩变换算法对STFT进行后处理,得到具有高时频聚集性的时频特征,在实测的民航雷达信号数据集上,对比了STFT特征与一阶至四阶同步压缩STFT特征在CNN中的识别正确率,结果表明高阶同步压缩STFT特征相较于STFT特征具有明显优势,识别正确率显著提高; 2.针对CNN对信号时频图进行识别时决策过程不透明、识别结果可信度低的问题,本文利用梯度类激活映射(Grad-CAM)和分数类激活映射(Score-CAM)两种可视化方法可以定位到特定类别辨别性特征的优势,提出了一种基于CAM的可解释SEI指纹特征提取方法。该方法提取的特征具有很小的尺寸,利用CNN进行识别时计算复杂度较低。并且,该特征包含丰富的类别辨别性信息,在样本训练不足的情况下利用CNN识别时具有很高的识别精度。所提出方法解决了在SEI中应用CNN模型存在的数据量不足、特征可解释性差和识别精度低的问题。通过对比实验,验证了所提方法相较于传统时频方法的优越性,证明了可解释SEI指纹特征的表征能力; 3.在可解释SEI指纹特征提取方法的基础上,本文进一步提出了一种过滤时频特征提取方法。将类激活映射图进行二值化处理后,作为掩膜作用到原始输入的时频特征图上,该操作可以对激活图的显著区域进行保留,并去除掩膜外的无用信息,从而达到过滤无效特征的目的。该方法进一步扩大了辐射源个体间的类间差异,并突出时频特征图中具有类别区分度的局部特征。通过实验,证明了过滤的时频特征进一步扩大了辐射源个体的类外差异,该特征可以有效地提高识别正确率。