物理研究项目2022
阿米娜艾哈迈德
指导老师:David Schaffner
电磁学模块的等离子体
从等离子体物理实验中收集的数据可以用多种方法进行分析. 分析原始等离子体数据的最有效方法是通过具有执行复杂计算功能的代码运行它. PlasmaPy是一个开源软件生态系统，它提供了等离子体物理学家所需的一系列功能.
我的项目包括编写一个磁分析模块. 它还增加了计算磁场等功能, 应用带通滤波器, 意思是减法. 其目的是将磁性模块添加到PlasmaPy中，以便社区中的其他人能够使用.
麦克斯韦Brenton
指导老师:David Schaffner
布林莫尔实验(BMX)产生了一个受限的等离子体羽流，可以为我们提供等离子体行为的数据. 布林莫尔实验测量的变量之一是磁场. 利用实验中磁场随时间变化的柱坐标数据, 我计算了两个磁场矢量在一个单位的时间间隔内角度的变化. 我把收集到的角度做了一个直方图来观察这些角度变化的分布. 所得直方图的分布可用于进一步观察等离子体的行为.
姜奎妮和凯瑟琳·奥普萨尔
指导老师:Michael Noel
磁光阱(MOT)中的铷85原子可以被激发成具有高主量子数n的态, 或者里德堡态, 使用激光光谱学. 这些超冷里德伯原子之间的共振能量交换已被用于量子计算, 量子模拟, 以及对封闭量子系统动力学的研究. 先前对偶极-偶极相互作用的研究主要集中在初始态和终态很少的系统上. 我们已经观察到原子之间的相互作用在Stark流形中被激发到一个电场的状态. 流形中的谐波性质和大量状态允许在这种能量交换过程中产生丰富的动态.
茱莉亚·莫伊伦·
指导老师:David Schaffner
布林莫尔实验
在布林莫尔实验(BMX)中, 等离子体羽流通过沿轴向布置探针的圆柱形腔室. 随着羽流的移动，等离子体的磁场强度也在变化. 观察磁场强度的间歇性可以表明等离子体中的磁重联. 这是使用直方图来描述磁场大小增量差异的概率分布函数(PDF)来完成的. 高斯曲线上的大尾符合这个直方图，可能表明存在磁重联. 当配对时，分析磁场方向的间歇性, 这种分析可以深入了解等离子体羽流是否具有与等离子体源相连的磁力线. 这个问题同样存在于来自恒星的等离子体太阳风中.
阿米莉亚史蒂文斯
指导老师:David Schaffner
BMX磁场波动的指数谱
在布林茅尔实验中测量了流动等离子体内部的波动磁场. 利用快速傅里叶变换(FFT)对时间序列中的波动进行分解，并绘制成半对数形式.半对数谱的线性拟合斜率映射为e^(- *)形式的指数函数. 这个指数函数的逆变换的形式是洛伦兹函数的形式是²/(t²+²). 将原始的波动与这些洛伦兹结构进行比较，看看它们是否具有相似的大小. 如果是这样，这表明磁波动在起源上是混沌的.
伊丽莎白·汤普金斯
指导老师:Michael Noel
激发原子到里德伯态以观察远距离偶极-偶极相互作用
我们可以通过控制激光的波长和频率以及对原子施加电场和磁场来捕获和冷却铷原子. 当原子被捕获时, 然后我们用不同波长的激光将铷原子激发到里德伯态. 一旦处于这些里德伯态，原子的主量子数就非常高(n=30)，导致它们被弱束缚. 这种弱束缚态允许原子表现出夸张的特性，从而导致远距离的偶极子-偶极子相互作用. 这种远距离相互作用使原子能够交换能量，即使相隔几微米也能相互作用. 我们将建造光学装置来产生一个系统，该系统将进行上述的捕获和激发. 然后我们就可以观察和测量原子之间的远距离偶极-偶极相互作用.
玛丽Wisz
指导老师:凯瑟琳·丹尼尔和凯伦·马斯特斯
螺旋螺距角对恒星径向迁移的影响
随着星系的演化，其组成恒星的轨道在大小和形状上都发生了变化. 这两个特征可以在螺旋星系的示踪粒子模拟中进行探测，通过对恒星群的初始和最终测量，跟踪单个恒星随时间的轨道偏心率和角动量. 我们研究了螺旋臂俯仰角如何影响这两种轨道模式的特征，重点研究了恒星如何在螺旋模式的旋转共振附近运动. 对于所有的俯仰角，我们发现在星系的宽径向范围内，恒星的轨道偏心率和大小都有变化, 在不同的尺度上. 理论上的期望是，只有轨道的大小会在旋转时发生变化. 该项目正在进行中，并将研究这些轨道变化的趋势，围绕几个俯仰角的旋转. 我们的目标是利用MaNGA和Galaxy Zoo的数据对相关措施进行观测探索. 在观测到的星系中，我们不能直接获得轨道参数，所以我们将观察螺旋星系的金属丰度梯度如何随俯仰角变化. 因为预计星系的形成会有一个显著的金属丰度梯度, 这一梯度的平坦化可以用来探测径向偏移. 这项研究将有助于进一步了解星系的动态演化和旋臂对径向迁移的影响.