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  物理--2017, 46 (11)   发布日期: 2017-11-12
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评述

超强场下的正负电子对产生 Hot!

谢柏松,李子良,唐琐,刘杰
全文: PDF (2403 KB)   下载:( 1012 )
摘要

随着现代强激光技术的迅速发展,激光场强已经进入到了强相对论区域,并正在向产生正负电子对的施温格临界场强逼近。文章着重介绍了超强场下真空失稳产生正负电子对的问题,从历史及其发展的脉络中梳理出有重要价值的研究方法和有趣的研究成果,对目前的研究现状做了综述,并对未来的研究进行展望。

声学专题

声学超构表面 Hot!

李勇
全文: PDF (3204 KB)   下载:( 1070 )
摘要

声学超构表面是当前声学领域的研究热点,其是一种由人工微单元构成的超薄平面结构,由于其具备平面、超薄等独特物理特性及对声波的灵活调控能力,使得其在降噪隔振、隐身技术、非接触操控物体等诸多声学领域具有重要的应用前景。文章以反射型、吸收型、透射型声学超构表面为框架,深入介绍超构表面高效调控声波的物理机制并举例展示了其构建复杂声场的能力,包括任意点反射聚焦、低频完美吸声、自弯曲声束、螺旋声波以及声能量非对称传输。

声学Mie共振及其应用 Hot!

李锦超,张进,程营,刘晓峻
全文: PDF (2884 KB)   下载:( 906 )
摘要

Mie共振是基于Mie散射理论的共振散射现象,起源于单极、偶极、四极、八极和更高的多极振子所引起的辐射叠加。近年来,人工产生的声学Mie共振得到了越来越多的关注。由于声学Mie共振具有多种共振模式,基于Mie共振的声学超构材料体现出许多独特的声学特性,有望被应用到低频声波强反射、负折射、彩虹俘获、指向性声辐射、超常声波透射等众多领域当中。

宇称时间对称性声学 Hot!

祝雪丰,彭玉桂,沈亚西
全文: PDF (4210 KB)   下载:( 951 )
摘要

对称性是自然界中最基本的物理属性之一。很多物理现象都与对称性相关联。例如,量子力学中描述具备一定对称性微观物理过程采用厄米—哈密顿算符,其中厄米性不仅确保算符本征值为实数,而且使微观过程满足几率守恒。1998年,Bender和Boettcher发现存在一类非厄米—哈密顿算符,它们的本征值也为实数并满足几率守恒。这类非厄米哈密顿算符最为典型的特征是满足宇称时间对称性。由于时变薛定谔方程和近轴波动方程形式具有相似性,故可进一步将宇称时间对称性引入经典波开放体系。文章回顾了量子体系中宇称时间对称破缺的发现过程,介绍了宇称时间对称性声学的理论模型,以及近期发现的一些奇异效应,并展望了宇称时间对称性声学的研究前景。

超宽带声螺旋结构 Hot!

刘盛春,李坤
全文: PDF (3183 KB)   下载:( 913 )
摘要

超材料慢声器件具有非常灵活的相位控制能力,能够实现超薄的声透镜、声学整流器和声学自加速发生器等多种声学功能器件。但是,大多数慢声器件存在严重的色散、界面阻抗不匹配等问题,限制慢声器件只能在较窄的带宽工作。文章介绍了一种全新的螺旋型慢声器件,回顾了均匀螺距的螺旋结构超材料和螺距连续变化的螺旋结构超材料,深入分析了实现宽带零色散慢声器件和宽带高耦合效率的慢声器件的基本原理和设计规则。这些慢声器件可通过调整结构的螺距来灵活实现相位调节。最后,文章从数值和实验两个方面证明了按照一定规律排列的螺旋结构型超材料单元可以将入射的平面声波转换成按预设抛物线轨迹传输的艾里声束。

物理攫英

诺奖“花落”LIGO

范锡龙 编译
全文: PDF (1283 KB)   下载:( 937 )
摘要

2017 年诺贝尔物理学奖授予了Rainer Weiss, Barry Barish 和Kip Thorne。获奖理由是“对激光干涉引力波天文台(LIGO)和引力波观测的决定性贡献”。获奖者们将会于12 月10 日在斯德哥尔摩的颁奖仪式上收到各自的奖牌。奖金共900 万瑞典克朗(823000 英镑)。其中,Weiss 独享一半奖金, Barish 和Thorne平分另一半奖金。

天文学家目击中子星相撞

李云炀、徐仁新 编译
全文: PDF (1238 KB)   下载:( 874 )
摘要

近十来年,天文学重大突破之一是成功地协同观测中子星相撞时产生的引力波和电磁波信号。这一发现始于2017 年8 月17 日(故编号为GW170817): 随着激光干涉引力波天文台(LIGO) 和室女座干涉仪(Virgo)合作组对引力波的发现、定位以及费米伽马射线空间望远镜(Fermi)的快速认证,超过70 多台地面和空间探测设备在X射线、可见光、红外、射电等波段捕获了该并合事件产生的辐射。

双粲粒子

周书华 编译
全文: PDF (1172 KB)   下载:( 821 )
摘要

新粒子的发现,通常是根据粒子物理标准模型的预言,通过长期的实验寻找而实现的。CERN 大型强子对撞机(LHC)上的LHCb 合作组对双粲重子Ξ + +cc 的探测,首次以高精度观测到含有两个重夸克的重子。为研究人员提供了一个检验量子色动力学(QCD)的独特的系统。

挤压环境促进引擎功效

戴闻 编译
全文: PDF (1152 KB)   下载:( 969 )
摘要

热力学理论告诉我们,如何利用存在于我们周围丰富的、无序的能量,进而将热量转换为有用功。这些理解推动了工业革命。近年来,另一场革命在纳米尺度上发生,研究人员正忙于设计各种应用的纳米机器,如靶向药物及绿色能源存储等。但是我们如何有效地从热环境中提取能量呢?我们使用的典型工具是一种热机,它允许热量从高温热源流向较冷热源,而在过程中提取功。在1824 年,卡诺证明:热机的最大效率是由高温、低温两个热源的温度之比给出的。最近,来自瑞士联邦理工学院(ETH)的Jan Klaers 和他的同事,第一次用实验证明,通过设计环境的特性,他们可以驱动一台纳米引擎,效率达到卡诺极限的2 倍。这意味着,人工纳米引擎的工作效率有可能超越它们的宏观对应体。klaers的引擎是由纳米线束构成,大约是20 μm长,两端固定(见图)。研究者通过施加电子信号来激励线束振动。然后他们给信号加上噪声,使线束的位置和动量涨落。噪声信号其作用就像纳米线束的热环境,随着噪声加入的量设定温度。

物理教育

为什么浙江省高考学生选考物理人数大幅下降值得担忧

朱邦芬
全文: PDF (1718 KB)   下载:( 894 )
摘要

2017 年夏天,浙江和上海两地高考改革试点迎来了第一批高中毕业生。高考改革的出发点和许多措施,例如,更加注重公平、文理不分科,等等,势必对我国国民素质提高和人才培养有长远的正面影响。然而,在我国考试文化的背景下,在急功近利的大环境下,高考改革涉及因素非常多,而且互相纠缠,情况复杂。最近,浙江省选修和选考物理的高中学生大幅度下降引起了人们普遍的关注。

物理学史和物理学家

怀念卓益忠同志

刘寄星
全文: PDF (1379 KB)   下载:( 888 )
摘要

卓益忠同志是我在中国科学院原子能研究所工作时的大组长,他的逝世令人十分悲痛。虽然只在他的直接领导下工作了短短两年多,但他渊博的学识、宽厚待人的长者风度给我留下了深刻的印象,也使我们的友谊在我离开原子能所以后的几十年里一直维持。这里我把与他交往的一些往事写出来,作为对他的怀念。

纪念卓益忠先生

陈永寿
全文: PDF (1179 KB)   下载:( 871 )
摘要

卓益忠先生,福建罗源县人,理论物理学家,我心中敬爱的良师益友。他物理思想活跃,在核物理、统计物理和生物物理的理论发展方面都作出了重要贡献,是中国核事业和国防科学技术事业的基础核数据研究的开拓者之一,我国镇国重器后时期核物理基础科学研究的开拓者之一。

物理学漫谈

视界面望远镜:为黑洞拍下史上第一张“照片”

苟利军,黄月
全文: PDF (2293 KB)   下载:( 905 )
摘要

做黑洞研究将近20 年,我常常被人问到“黑洞是什么样的”,说实话,我并不确定。除了在论文课件中自制的效果图,第一次“亲眼”看到黑洞形象是2015 年在电影院里,荧幕上是《星际穿越》中的黑洞“卡冈图雅”——深不见底的黑色中心与明亮立体的气体圆环——相对论物理学家基普·索恩为影片设计的黑洞形象(图1),和想象中的相差无几。从广义相对论推知而来的黑洞,就存在于宇宙深处,这一点在21 世纪的今天或已无可置疑。黑洞确凿地存在于无数观测数据之中,但我们并不知道它在现实中的真实模样。
如今,人类终于要为黑洞拍下第一张真正的照片了。就在刚刚过去的4 月5 日—10 日之间,来自全球30 多个研究所的科学家们开展了一项雄心勃勃的庞大观测计划,利用分布于全球不同地区的8 个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络,人类或将第一次看到黑洞的视界面。这个虚拟的望远镜网络被称为“视界面望远镜”(Event Horizon Telescope, EHT),其有效口径尺寸将达到地球直径大小。

超导“小时代”

超导“小时代”之二十五:印象大师的杰作

罗会仟
全文: PDF (3014 KB)   下载:( 828 )
摘要

在第十二节,我们讲到了超导理论界的“印象派”——超导唯象理论。的确,在寻找常规超导理论道路上,唯象理论起到了非常有价值的推进作用,最终催生了BCS超导微观理论。然而,当遭遇到铜氧化物高温超导体时,许多在常规超导体中用起来“顺手”的理论都面临囧境,一切起因于高温超导的复杂性。如同前面两节介绍的,高温超导体“善变”难以捉摸,许多物性都是“花相似”却“实不同”,这两点已经够让理论家头疼要命了。实验物理学家却还要告诫理论研究者们,高温超导还有更令人郁闷的一面,它是十足的“印象派”——在各种物理性质上都看起来纷繁无章。就像一幅印象派的名画,你大约知道他画的是什么,却要面对一团难以辨识的各种色彩,以致于无法搞清楚具体画的到底是什么。更糟心的是,考虑某些条件如温度、掺杂、压力等引入之后(如此超导才会出现),铜氧化物高温超导材料看起来更像是一团色彩进一步加工处理后的“印象派”油画,愈发地显得印象味儿浓郁了(图1)。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之九十二:城邦与统计

曹则贤
全文: PDF (2231 KB)   下载:( 972 )
摘要

Statistics 一词源自stand (state,status),是science of states,其发展得力于state管理事务的需求。统计源远流长、博大精深。统计物理让物理学有了新的面目和新的哲学。

科学咖啡馆

只聊科学的咖啡馆:——中科院物理所“人工智能”主题讨论侧记

李淼、成蒙、魏红祥
全文: PDF (1612 KB)   下载:( 803 )
摘要

“我们正在邂逅一场前所未有的人工智能技术革命和应用井喷。2016 年3 月份AlphaGo 在围棋领域以绝对优势战胜人类,令全世界哗然,从最初的震惊恐慌到如今的坦然面对,人类用了不到半年的时间。其实人们逐渐熟悉的人脸识别、语音识别等人工智能技术的代表作不是突然来到我们身边的。其基础理论与模型早在20 世纪80 年代就已基本成熟。经过科学家三十年不懈的努力,加上大数据、云计算等技术和装备突飞猛进的发展,人类迎来了人工智能的又一次浪潮。毫不夸张的说,这是一次技术革命,将给人类生活带来意想不到的革新与冲击。”10 月30 日晚,中国科学院物理研究所第19 期“科学咖啡馆”活动,中国科学院计算技术研究所山世光研究员正在作“人工智能”的主题报告。

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