《弯曲时空中动力学及量子效应研究》

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相对论和量子力学是现代物理学的两大支柱,它们的建立使人们对物质世界有了全新的认识。弯曲时空中动力学及量子效应的研究处于相对论、量子论和信息学等学科的交叉领域,是当今物理学界极为关注的前沿热点课题。该项目对这些课题进行了深入和系统的研究,发现了精确求解似正模新思路,给出了普适的粒子能量新定义,建立了非线性电动力学全息超导新模型,提出了解析研究具有反作用全息超导新方法,创立了研究非惯性系中经典和量子关联的新方向,取得的创新性成果如下:(1)发现了精确求解狄拉克场似正模的新思路及系列新结论,找到了其拖尾现象的新特性;发现了黑洞似正模与二级相变之间的联系及判据,揭示了黑洞动力学与热力学之间存在的内在联系;建立了暗能量微扰场的新模型,获得其演化的奇特行为;发现了Horava-Lifshitz黑洞与普通黑洞有不同的强引力透镜效应。(2)提出了普适的辐射粒子能量新定义,解决了用隧道效应方法研究霍金温度时出现的激烈争议;获得了暗能量黑洞和五维哥德尔黑洞的霍金辐射谱,为探测和甄别不同黑洞提供了理论依据;引进了新的热力学量和与之相应的热力学势,找到了KS黑洞自治的热力学第一定律的微分和积分形式。(3)探讨了非惯性系中经典和量子关联的定义、度量、分配及其与加速度的依赖关系,指出有关量子关联总是大于并包含纠缠的论断是一种谬误,并得到后续研究的广泛支持;发现了霍金温度对量子纠缠和隐形传态的影响,找到了非惯性系中标量场和狄拉克场双模之间非最大纠缠演化的新规律。(4)建立了非线性电动力学全息超导的新模型,发现了Born-Infeld、对数和幂指数形式等非线性电动力学对标量场凝聚、电导率及相变类型转变的影响;通过重新定义辅助函数,提出了解析研究全息超导的新方案,解决了考虑物质场反作用时解析研究全息超导模型的困难。该项目对相对论和量子论等学科的进一步全面、深入和协调发展有重要的推动作用,得到了全国百篇优秀博士学位论文作者基金、国家自然科学基金重点与面上项目、教育部新世纪优秀人才支持计划等资助。发表SCI收录论文75篇,其中7篇发表在SCI一区、54篇在SCI二区。根据美国引文索引数据库WebofScience统计,相关工作被SCI他引525次。有关各种场的演化、全息超导以及相对论量子信息等15篇论文的成果被物理学权威杂志《ReviewsofModernPhysics》(影响因子:43.933)上两篇综述性文章引用和评价;有关通过霍金辐射来探测暗能量和额外维的义章被《NatureChina》作为研究亮点报道;发展的新方法和新模型被同行们广泛用于后续研究。项目执行期间,该小组1人入选湖南省芙蓉学者特聘教授、1人入选教育部新世纪优秀人才,培养的学生1人获全国百篇优秀博士学位论文提名、2人获湖南省优秀博士论文奖、4人获湖南省优秀硕士论义奖。

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