量子力學(xué)的快速發(fā)展已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域,包括量子熱力學(xué),量子光學(xué),量子信息學(xué)等。最近幾年,結(jié)合量子力學(xué)和生物學(xué)產(chǎn)生了一門新興的學(xué)科――量子生物學(xué)。量子生物學(xué)是運(yùn)用量子力學(xué)的基本理論,在更深層次上揭示生命本質(zhì)的一門學(xué)科。在量子生物學(xué)中,關(guān)注之一是鳥類導(dǎo)航的問題。研究發(fā)現(xiàn)鳥類是利用地磁場進(jìn)行導(dǎo)航,其物理機(jī)制本質(zhì)上和量子力學(xué)有關(guān)。在本文中,我們基于鳥類導(dǎo)航的radical pair模型,研究了導(dǎo)航的詳細(xì)的物理機(jī)制,給出了一些重要實(shí)驗(yàn)結(jié)果的物理解釋;研究了量子糾纏和量子相干在導(dǎo)航中所起的作用。最后我們研究了不同的環(huán)境噪聲對于radical pair導(dǎo)航的影響。在第一章中,我們回顧了鳥導(dǎo)航和量子力學(xué)的關(guān)系以及鳥導(dǎo)航的研究意義與近些年來的研究進(jìn)展。在第二章中,我們主要介紹了與本文相關(guān)的一些基本概念和模型,如角動量理論包括電子自旋和核子自旋;電子自旋與原子核自旋之間的超精細(xì)相互作用包括費(fèi)米接觸勢和各向異性的超耦合;radical pair模型。在第三章中,我們回顧了radical pair模型的基本過程,并分析了電子自旋和核子自旋之間的超耦合和地磁場在導(dǎo)航過程中所起的具體的作用。進(jìn)一步,我們在物理上解...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 研究進(jìn)展
    1.3 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
    1.4 本文的創(chuàng)新之處
第二章 基礎(chǔ)理論知識
    2.1 角動量理論
        2.1.1 角動量算符和角動量表象
        2.1.2 電子自旋
        2.1.3 核子自旋
    2.2 電子和原子核之間的超精細(xì)相互作用
        2.2.1 費(fèi)米接觸勢
        2.2.2 各向異性的超耦合
    2.3 radical pair模型
第三章 候鳥導(dǎo)航的物理機(jī)制
    3.1 引言
    3.2 鳥導(dǎo)航的radical pair機(jī)制
    3.3 單原子核radical pair模型
    3.4 超耦合和外磁場的作用
        3.4.1 弱耦合極限
        3.4.2 強(qiáng)耦合
    3.5 周期場的影響
    3.6 多原子核radical pair模型
    3.7 本章小結(jié)
第四章 暗態(tài)表象下的量子相干和暗態(tài)占有數(shù)對導(dǎo)航的貢獻(xiàn)
    4.1 引言
    4.2 量子相干和暗態(tài)占有數(shù)
    4.3 暗態(tài)相干和占有數(shù)對信號產(chǎn)物的貢獻(xiàn)
        4.3.1 單原子核radical pair模型
        4.3.2 多原子核radical pair模型
        4.3.3 初態(tài)的各向異性引起信號產(chǎn)物的方向性
        4.3.4 物理解釋
    4.4 本章小結(jié)
第五章 環(huán)境噪聲對于候鳥導(dǎo)航的影響
    5.1 引言
    5.2 主方程的推導(dǎo)
    5.3 電磁噪聲的影響
    5.4 超耦合噪聲
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果
致謝



本文編號：3991211