HMC的物理研究

每个学生都被鼓励与老师一起在他/她特别感兴趣的领域做个人的实验或理论研究。该系在实验和理论物理的各个领域都有严格的师生研究计划。目前的师生研究领域包括:观测天文学、天体物理学、生物物理学、地球物理学、激光和原子物理、量子理论、固体物理和弦理论。

尼古拉斯P. Breznay

在我们职业生涯的早期,我们了解到电子是反社会的——它们从来不想同时出现在同一个地方,它们之间的相互作用往往可以被忽略,特别是当考虑到只有几个(或几百个)电子时。但当你越来越多地挤进同一个空间时,电子开始相互交流;在固体材料中,它们有时决定自发地组织、凝聚和重新排列自己——集体聚集成我们从“单电子”图中永远无法预测的模式和相。

我们的实验室研究了这些量子材料的性质和应用,其中巨大数量(1023.)电子和它们的集体相互作用导致新的和迷人的行为。这些物质的电子国家可以具有熟悉的经典类似物 - 非交互式气体,强烈地相互作用,“费米”液体,或结晶固体 - 但它们也可以是没有经典类似物的基本量子机械状态。我们研究了这些物质超导体,旋转液体磁铁,电荷有序氧化物和无定形安德森绝缘体的这些异端状态 - 使用具有薄膜和散装晶体样品的动手低温实验。由于热能可以破坏脆性量子状态,因此我们将样品冷却至低于1个开尔文的温度,并检查它们的电子如何响应强烈的电磁场。

Thomas D. Donnelly

一个世纪前,可以测量的最短时间间隔,毫秒可从条纹记录方法中获得,并且到1965年,高频电子电路的能力将该限制降低到纳秒。由于激光器的发明,1965年之后的时间分辨率限制急剧下降,现在小于1fs(\(10 ^ {-15} {\ rm s} \))。这些超快激光脉冲提供了一种用于在先前无法访问的时域中探索性质的工具;可以解决非醌材料的演变,可以控制化学反应,可以监测相变,并且可以冲动沉积能量以产生高能密度的物质状态。

唐纳利小组开展实验,研究高强度激光与新型微结构目标的相互作用。我们开发了能够生产新型微米和亚微米尺寸目标的机器,这些目标被开发用于研究诸如激光驱动核聚变和加热机制等课题,这些加热机制允许激光能量在短时间内被固体密度材料吸收。我们利用哈维马德的机器,以及德克萨斯大学奥斯汀分校的合作伙伴建立、鉴定和研究科学,在那里我们可以使用一些有史以来最强大的激光系统。

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詹姆斯C. Eckert.

磁性设备技术在我们日常生活中发挥了巨大的作用。从1930年开始的磁力存储日期随着磁带录音的出现和最近的高容量计算机硬盘驱动器只是同一主题的变化。然而,过去几年已经看到了在场景上出现的磁性装置的数量和类型的爆炸。基于磁阻的位置和位置传感器,磁力开关和非易失性计算机存储器近年来都普遍使用。通过发现和利用称为巨磁磁阻(GMR)的效果来引起这一点。当施加磁场时,巨磁阻的现象是系统的电阻的大变化。表现出GMR的样品包括铁磁性的分离区域,例如铁或钴,和非磁性材料。利用GMR的装置需要第三区域的反铁磁材料,例如COO或IRMN,其用于产生称为交换耦合的锁定效果,在一个或多个铁磁区域中的磁化方向上。该交换耦合是所有这些设备中的中心特征,并且不太了解。我们的研究采用电气传输,磁化,热力学和光学测量来研究薄膜磁性纳米结构中的交换耦合,具有在交换耦合的起源上脱光的双重目标,并通过朝向改善和开发磁性的效果来增强效果 device technologies through the control of the magnetism associated with the spin of the electrons as they move through magnetic structures. This is the budding new field of spintronics.

我的研究页面想要查询更多的信息。

安A. esin

天体物理学,包括中子恒星和黑洞周围的吸收流量和排放过程

Jason Gallicchio.
沙龙Gerbode.

在介绍性物理课程中,我们了解一个理想化的刚体毫无摩擦的世界和光滑的表面。然而,日常生活的物理很复杂:柔软,粘性,柔软,往往远远远远均衡。许多材料,从生物组织到成堆的沙子逃避传统分类,为液体或固体。进一步将这种柔软物质进入现代工程需要更深入地了解这些材料。软质物理探讨了这种系统的复杂性的基本物理原则,并向工业,生物学和材料科学的应用开辟了令人兴奋的新课程。

Gerbode实验室专注于实验软物质物理的两个前沿领域:(1)胶体- 其中微观固体颗粒悬浮在流体中自组装成热力学阶段;(ii)自适应生物材料-柔软的微结构生物组织驱动复杂的运动。访问我们的研究网站了解更多。

马克Ilton

软质物理:柔软,柔软和可变形物体的研究。柔软物质的例子是我们周围的。我们身体的大多数部分(例如皮肤,肌腱,血液)和许多工程材料(例如塑料,橡胶,泡沫,凝胶)下降在柔软物质的类别下。更确切地说,软质物理领域包括室温热能与应用机械或热应力相当的系统。柔软的物质通常包括介观尺寸尺度的结构(大约10nm的大约大约100μm的尺寸;在单个原子的那个中,但小于我们可以容易地用肉眼看到)。

Harvey Mudd学院的Po德赢vwin客服电话sm实验室从好奇心驱动的方法研究软弹性固体和非牛顿液。目前,我们对使用软材料来解决我们的环境足迹的绿色技术感兴趣。特别是,我们正在研究水分行型聚合物的流体动力和机械电池的弹性动力学(由储存和释放弹性能量的材料制成的电池)。通过研究与这些系统相关的潜在的基本物理,我们的目的是为了提供绿色技术的进一步发展。

Theresa W. Lynn.

当我们保存MP3时,搜索我们的文件,或提交在线银行请求时,我们关心的信息必须编码 - 并且通常在世界各地发送 - 在某些物理系统的状态下。如果该物理系统是单个原子,单独的电子旋转或一个光子的光子怎么办?随着计算机变得更小,沟通带宽变得更加越来越多,信息技术最终将针对量子力学的微观领域升起,其中物体可以同时在两个或多个态的叠加,以及测量改变的位置正在衡量的东西。虽然这可能听起来像一个无望的混乱,但许多物理学家,数学家和计算机科学家都发现有没有理由对量子信息技术的出现兴奋。自1995年以来,我们已知一个全级量子计算机将能够快速提供大量数量,使其能够破坏当前的数据加密标准。另一方面,Quantum Mechence可以通过通信技术来救援,其中物理法本身保证对窃听者的安全性。

林恩实验室专注于利用光子对的量子通信协议,这些光子对在偏振态、空间模式或同时具有这两种特性的情况下进行量子力学纠缠。我们研究了纠缠(一种在经典物理学中不存在的相关类型)在提供通信带宽和包括量子秘密共享协议中的安全方面的作用。在实验和理论研究中,我们探讨了使用简单(线性)光学器件与纠缠光子进行量子通信的优点和局限性。

Gregory a . Lyzenga

地球物理,包括使用大地测量,地震和重量法的地壳变形和地震观测研究;构造过程的计算机模拟。太阳系天文学。

Peter N. Saeta.

光伏是过去三年增长最快的可再生能源,并有可能提供大量的电力需求。常规硅电池由厚的晶体制成,因为硅是红外和大部分可见的弱吸收器。薄的太阳能电池需要更少的能量和材料来制造,并且可能更迅速地延长到广泛的光伏展开。

薄型电池面临的一个挑战是最大限度地吸收太阳光谱。我们探索了通过金属纳米颗粒和其他设计用于将入射辐射散射成平行于电池表面传播的导模的结构使薄膜电池的吸收增强成为可能。

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Vatche萨哈金

字符串理论可以被视为探索理论物理前沿的新异国情调思想的框架。在其心脏中,除了作为粒子物理标准模型的短度尺度完成之外,该主题还旨在描述一致的量子重力理论。迄今为止的受试者的最普遍的成功是双重的:说明该理论解决了黑洞物理中产生的各种长期谜题;和似乎模仿我们在低能量看到的世界的模型的现象学的实现。虽然理论本身整体可能仍然可以超出其目前的形式,但它已经开发的几个新概念预计将在未来制定物理法则的基础上生存。

我的研究重点是弦理论。我对理解空间的小尺度结构感兴趣,在这个背景下,引力动力学和量子力学都变得很重要。这个领域通常包括研究黑洞,解开非交换几何等奇异动力学,探索粒子物理标准模型和标准暴涨宇宙学的新框架。我的出版物清单可以在预印本中找到。

Brian Shuve.
我的研究领域是理论粒子物理,我的工作试图回答关于自然界基本运作的问题:物质在最基本的层次上是由什么构成的?基本粒子之间的相互作用是如何塑造宇宙和宇宙中万物的结构的?充满宇宙的神秘暗物质是什么,但它们的组成似乎与我们不同?为什么我们是由物质构成的,而不是反物质?在研究这些问题的答案时,我试图揭示和测试自然界中可能存在的新粒子和力的种类,以及对我们当前的物理理论及其局限性有更好的理解。
我的工作牢固地基于确认或反驳我们目前对粒子物理学的延伸所需的实验努力。In particular, I research how the discovery (or lack thereof) of new particles at high-energy colliders such as CERN’s Large Hadron Collider sheds light on the physical processes taking place in the early universe that influence the structure of our world, and I build connections between current experiments and dark matter (and other poorly understood phenomena in particle physics). This leads to close collaboration with experimentalists at the Large Hadron Collider and other, smaller-scale experiments, as well as physicists in related fields.