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  物理--2016, 45 (7)   发布日期: 2016-07-12
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评述

奇异吸积态的微类星体——M81 ULS1 Hot!

白宇,王松,刘继峰
全文: PDF (2553 KB)   下载:( 21 )
摘要

微类星体拥有与类星体相似的相对论喷流现象,如果喷流的物质为重子,则在光谱中表现为红移和蓝移的发射线。经典的理论和以往的观测表明,对于辐射出超软X射线的天体,相对论喷流是无法产生的。文章作者在M81旋涡星系超软极亮X射线源(M81 ULS1)的光谱中,发现了蓝移的宽Hα发射线,其速度约为0.17倍的光速,这是相对论喷流的有力证据,也证认了M81 ULS1是一个微类星体。然而,它的相对论喷流不可能起源于白矮星,这与M81 ULS1的超软X射线光谱相矛盾。作者还发现超软极亮X射线源中的相对论喷流,可以被最新的处于超爱丁顿吸积的黑洞模型所解释。

原子光频标专题

离子光频标的原理和发展 Hot!

黄垚,陆泽晃,管桦,高克林
全文: PDF (2617 KB)   下载:( 23 )
摘要

人类对时间的计量历史可以追溯到几千年前,随着科学技术的发展与进步,人类对事件的计量精度也越来越精确。当前,世界上最精确的计时工具为光频标,可以达到百亿年不差一秒的水平。文章回顾了离子光频标的发展过程和当前的研究进展,简要介绍了钙离子光频标和量子逻辑铝离子光频标的原理及进展。

冷镱原子精密光谱的研究进展 Hot!

周敏,徐信业
全文: PDF (2839 KB)   下载:( 24 )
摘要

文章简要介绍了冷原子精密光谱研究方面的重要进展,报道了作者所在课题组近年来在镱原子的激光冷却与囚禁、光晶格中冷镱原子的量子操控、冷镱原子钟跃迁谱的精密测量、冷镱原子光钟的闭环锁定和频率稳定性测量等方面所取得的最新研究结果,最后对光学原子钟的发展进行了展望。

超窄线宽激光——激光稳频原理及其应用 Hot!

沈辉,李刘锋,陈李生
全文: PDF (2520 KB)   下载:( 38 )
摘要

自从20世纪激光发明以来,激光的应用已经深入到我们生活的各个方面,如光刻机、激光3D打印、激光医疗、大型激光干涉引力波探测等。在科学研究上,激光是一种不可或缺的重要光源,它以其优异的光谱特性被应用于许多研究领域,尤其是超窄线宽的高稳定度激光可以作为一双独特“眼睛”,能够用来观察原子分子的微观物理世界。如果以这种高稳定度激光来探测原子或离子的光谱特征,并将激光频率锁定在原子或离子的能级跃迁上,能形成计时无比精准的“光学原子钟”。这种新型的时钟具有前所未有的计时精度,它的累积误差将可以做到从宇宙起源(137亿年前)至今仍小于1秒!获取这种超窄线宽的高稳定度激光是一项关键且非常重要的技术,文章详细介绍了该项技术的发展历程和基本原理,以及它的几项重要的用途和前沿进展。

低相噪光学频率梳

韩海年,魏志义
全文: PDF (3870 KB)   下载:( 31 )
摘要

光学频率梳是光钟的重要组成部分,相噪是光梳的基本特性。文章从光梳相噪的描述方法入手,对光学频率梳相噪产生的几种常见来源及相噪抑制技术进行了综述,详细介绍了业已实现的几种低相噪光学频率梳。文末展望了未来低相噪光学频率梳的发展新趋势。

研究快讯

有趣的近藤效应

朱礼军,赵建华
全文: PDF (2315 KB)   下载:( 61 )
摘要

寻找物质新态是凝聚态物理的重要前沿课题,也是科学家同行们激烈竞争的大舞台。近年来,随着科学技术的飞速发展,诸如拓扑超导态、拓扑绝缘态、外尔半金属态等一系列新物质寻找物质新态是凝聚态物理的重要前沿课题,也是科学家同行们激烈竞争的大舞台。近年来,随着科学技术的飞速发展,诸如拓扑超导态、拓扑绝缘态、外尔半金属态等一系列新物质态不断在实验中被观测到。金、铜、银等正常金属的电子基态称为费米液体态,其特征为电阻率(ρxx) 随温度(T)以T2方式趋于饱和。当金属自由电子屏蔽局域磁性杂质时,就会发生有趣的单通道近藤效应(Kondo effect),电阻率以-lnT方式随温度下降反常增大。当两个自旋简并的自由电子(各自带有自旋1/2)完全平等地竞争同一个自旋1/2 的磁性杂质的“屏蔽权”时,一种新的非费米液体态——双通道近藤效应(Two-channel Kondo effect)便发生了,电阻率开始以T1/2方式增加,如图1(b)所示。自1980 年对双通道近藤效应的理论预言以来,凝聚态领域的科学家在重费米子超导体、半导体量子点、拓扑近藤绝缘体、碳纳米管和谷电子学材料等多种物质家族积极开展研究,试图寻得有关双通道近藤效应的蛛丝马迹。目前,已有自旋近藤效应、电荷近藤效应、拓扑近藤效应、轨道近藤效应等多种版本的双通道近藤效应先后被提出来。

物理攫英

设计阻挫

谢云龙、刘俊明 译
全文: PDF (1699 KB)   下载:( 23 )
摘要
所谓几何阻挫,是指缘起材料晶格几何结构的一类现象。阻挫系统中,如果近邻作用无法同时满足能量极小,就会出现几何阻挫。最简单的自旋阻挫系统由三个位于正三角形顶点且两两之间反铁磁耦合的伊辛(Ising)自旋组成,无论何种自旋构型都无法使所有近邻自旋满足反铁磁排列。相对于此,复杂情况下的自旋阻挫往往是系统晶格结构以及特定自旋相互作用叠加的结果。在阻挫之茫茫世界中,自旋相互作用之间的竞争会导致许多新奇物理现象。就像自旋液体,即便温度极低,自旋涨落却依然很强,使之无法弛豫到基态,皆因于此。

相对论通过LIGO的全面审查

徐仁新 译
全文: PDF (1329 KB)   下载:( 27 )
摘要

LIGO探测器记录的引力波信号跟广义相对论的预言毫无偏差。
人类历经50 多年的努力,在爱因斯坦广义相对论预言引力波约100 年后的2015 年9 月14 日,利用LIGO 干涉仪终于首次直接测得引力波。观察到的事件被称为GW150914, 源于两个黑洞相撞。它们并合前的质量分别为太阳质量的29 倍和36 倍;并合的残骸是一个62 倍太阳质量的黑洞,并处于所允许的最快自旋的67%。该引力波信号在碰撞前几个周期内统计性显著,而那时广义相对论的高度非线性和强场动力学也突出表现。GW150914 是迄今为止了解强引力场的最佳事件。

下一代时钟网络

王树峰 译
全文: PDF (1197 KB)   下载:( 34 )
摘要

利用自由空间中的激光连接来同步时钟,可以使不确定度降至前所未有的飞秒级别。 
1905 年,爱因斯坦在他的论文中第一次介绍了狭义相对论。在文章的第一段中,他将时间定义为“表上小指针的位置”,就是说时钟表示的时间只是在表周围紧邻的范围内才是正确的。然后,他讨论了利用电磁波信号交换来同步远程时钟的可能性,并意识到时钟网络可以用来提供空间和时间的信息。这种时钟网络今天已经实现,其中最著名的就是全球卫星导航系统(GNSS),如GPS和Galileo系统。此外,时钟网络在很多应用中大显身手,例如观测宇宙学、电信,甚至高频交易等。提升时钟网络性能不仅会改善现有的应用,同时也会催生新应用,比如最近出现的利用广义相对论引发重力场中的频率红移来研究地球重力场分布,这就是基于时钟网络而展开的。

物理学史和物理学家

追忆刘辽先生

赵峥
全文: PDF (2338 KB)   下载:( 27 )
摘要

刘辽先生在经历了几年帕金森氏症与老年痴呆症的折磨之后,于2016年4月27日离我们而去,享年88岁。
刘先生一生坎坷,但在逆境中奋斗不止,为中国广义相对论的研究和普及做出了重要的贡献,他的灵魂在爱因斯坦的弯曲时空中安息了。
刘辽先生一生正直、爱国,少年时代立志抗日救国,青年时代参加共产党组织下的革命活动。在重庆散发过《挺进报》,在北京参加过“反内战”、“反饥饿”,反对国民党反动统治的活动,并参加了共产党的外围组织“民主青年联盟”。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之七十八:Reciprocity——对称性之上的对称性

曹则贤
全文: PDF (2076 KB)   下载:( 37 )
摘要

往而不来,非礼也;来而不往,亦非礼也。——《礼记·曲礼上》
光亮是黑暗的驱逐者,阴影是光线的阻碍者。——达芬奇
凡是涉及实在的数学定律都是不确定的,凡是确定的定律都不涉及实在。——爱因斯坦
互反关系是两对象之间的一种常见关系。各种不同的principles of reciprocity 和reciprocal relations 表明reciprocity 还真是数学和物理中的一条基本原则,一种对称性之上的对称性。

物理学漫谈

物理世界的“内涵”与“表面”

罗会仟
全文: PDF (1948 KB)   下载:( 38 )
摘要

俗话说:“知人知面不知心”,当你看到一个面容姣好的美女时,她的内心不一定就如外貌一样美丽。成为一个美女,可以靠化妆,可以靠拉皮,也可以靠魔法。就像美剧《权力的游戏》中卸掉魔法项链的梅丽珊卓一样,美女撕破脸皮,其下说不定就是皱纹沟壑的老巫婆一个。所以,人们往往直觉认为:看人不能看表面,美丽也可以是欺骗。果真如此?
物理学告诉我们,这种直觉未必靠谱。

读者和编者

Q&A 问答

中国科学院物理研究所
全文: PDF (1345 KB)   下载:( 26 )
摘要

Q:为什么黑洞会蒸发呢? 
A:因为根据量子场论,真空可以凭空产生正粒子—反粒子对。正常情况下产生的正—反粒子对过一段时间后又会互相撞到一起凭空消失,即湮灭。但如果正反粒子对刚好产生在黑洞的边界上,那就有可能一个粒子掉进黑洞中,另一个粒子在黑洞外面。由于进入黑洞的东西永远不可能再出来,于是没有掉进黑洞的那个粒子就无法湮灭了,只能继续在空间中流浪。这个过程的结果就好像宇宙中凭空多出来了一个粒子,事实正是如此,不过付出的代价是黑洞的等效质量少了一个粒子。相当于黑洞向外界蒸发了一个粒子。这就是霍金提出来的黑洞蒸发。

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