少数体物理中的阴暗宇宙

理解物理基本过程,特别是标准模型以外的物理过程并非易事。实验和理论寻找新泛论描述标准模型缺失的许多现象粒子物理实验点像CERNJesús Pérez Rios教授原子、分子和光学AMO系统StonyBrook大学物理组采取不同方法-他使用从原子到原子等各种方法分子物理和极冷化学查找新洞见 环游世界的复杂性

Atoms是所有生命的构件每一个分子都集合原子即使是大型复杂生物种类 都只是复杂分子之组合

原子和分子历史证明是物理学家极佳游乐场,目的是理解支配我们周围世界的许多物理现象。原子排放线-原子吸收足够能量时释放光的颜色-证明量子力学在描述原子行为方面作用的重要证明光谱线还发现新类型原子和分子电子配置,现称Rydberg状态

瑞德贝格状态高度异域原子状态,负载电子轨道正荷核,但距离远比标准电子状态通常看到的远尽管距离巨大原子长度规模, 电子核之间仍然有一些交互作用, 但它与标准原子交互强度相比非常弱产生结果,Rydberg状态原子和分子很容易受外部电磁场小起伏或与其他分子相冲突的影响

原子和分子异常电子配置行为引起美国StonyBrook大学Jesus Pérez Rios教授极大兴趣Rios是原子、分子和光学物理组的一部分,这些物理组使用这些系统探索量子机械特效Rios使用原创原子物理和分子物理方法重检物理中最大挑战

少体物理

少体物理研究从粒子数 — — 通常是光原子 — — 和AMO科学核心题粒子数和碰撞条件可如此精确地控制,少数机体系统最理想地研究各种现象,例如分子间交互作用和原子和分子相交并发反应

Rios使用理论和数值模型观察数个微机过程,包括大气中可能发生的形成臭氧过程从理论角度出发,他一直在研究三粒子碰撞如何在平流层低温和高温条件下形成臭氧的机制。

Rios使用理论和数值模型观察数个微机进程

工作揭示出一个主要临时综合体的身份,这些综合体负责低温臭氧形成和特殊臭氧状态的作用即使是像臭氧这样的小分子,理解反应机制细节也可能复杂包括理解化学链条是单步形成还是破解或跨数串相继步骤高水平控制反应参数, 少数机体物理研究 是一个独特的契机 研究机制 化学反作用

Rios调查的另一个反应序列介于电原子和两个中性原子Rios通过对三大物种并用不同量的能量相碰撞,可以看到反应产品如何受碰撞事件所涉动态影响

冷冷化学

温度在化学回弹中起重要作用热能可转移给反应型生物,而反应型生物是发生反应所必备的研究极低温度-接近绝对零-可成为极有效工具理解组成原子的电子和核如何在极受控制环境中交互和行为特别是,数量子机械反作用只能通过观察温度下发生的反应来观察

Rios数度理论预测定置离子反应行为对某些化学种类而言,有可能将原子限制在激光光学场并阻止它移动光学捕捉方法不仅可用于详细研究化学反应,还构成量子计算机和逻辑门某些设计基础

Rios预测后,一组实验家观察到锂角子和离子进程间的反应实验结果除了对理论预测的重要验证外,还展示出一个新的分子离子生成过程,其效率可以通过变差绑定能量来控制

机器学习

科学家开发模型描述像化学反应中发生那样复杂的现象时所面临的挑战之一是创建模型成功包括所有相关物理多模型从经验上推导出-实验数据记录和模型推导出以适应数据并解释所观察到的一些现象经验模型虽然不总被视为纯数学和物理基础推理,但在解释和预测物理和AMO科学的许多现象方面都非常成功。

机器学习是使用大量数据的一种方法 试图预测新物种行为Rios在建立二元分子系统光谱数据库方面是不可或缺的-Fritz Haber研究所牵头努力存储二元分子系统光谱信息

Rios预测后,一组实验家观察到锂角子和离子进程间的反应

数据库的目的之一是确定哪些分子极有可能接受激光冷却实验高品质数据库对机器学习算法的成功至关重要,dipole瞬间是分子的重要属性,除其他外,确定分子与激光场交互作用方式

Rios应用机器学习的其他领域研究包括预测第二个空气系数成功创建高效计算系数法,衡量气体与“理想性”行为有多么偏差-即每种气体粒子不与任何其他粒子发生交互作用。

物理超出标准模型

原子和分子本身即量子系统,运动自由度定数,原子和分子可用作某些物理现象传感器Rios一直在探索原子和分子如何用于观察暗物质等现象,而目前我们标准物理模型没有描述这些现象。

高能解析控制可以在原子和分子物理测量中实现,Rios和协作者建议一种方法,即不同二解式气体混合可用作高敏感检测器用于光暗粒子浅暗物粒子比质子轻易检测,难检测,因为它们很少散出现有物质,因此当分子核散出时能够检测从此物释放的光子可能是更有效的方法Rios创建模型解释分子Migdal效果-核散变产生电子感召-这可能是检测暗物的另一种方法

原子和分子物理实验允许高度控制反应系统 Rios发现许多科学领域