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  物理--2015, 44 (08)   发布日期: 2015-08-12
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2015国际光年专题

百年光子——纪念爱因斯坦“光量子论”诞生110 周年 Hot!

段开敏,郭光灿
全文: PDF (3117 KB)   ( 567 )
摘要

1905年爱因斯坦首次提出“光量子”概念,不仅宣告量子光学诞生,而且对其后量子物理发展产生重大推动作用。一百多年来,人类逐渐领略了光子的魅力,并且开始在量子密码、量子网络、量子模拟、量子计量和量子计算等领域展开了光子的应用。但时至今日,光子究竟是什么这一问题仍然是个谜。

微型等离子体的太赫兹科技探究 Hot!

刘抗,F.Buccheri,张希成
全文: PDF (4925 KB)   ( 12125 )
摘要

激光诱导产生的空气等离子体作为太赫兹时域技术中的发射源和探测器,使涵盖整个太赫兹波段(0.1—10 THz)光谱测量成为可能,进一步加强了太赫兹时域技术在研究光和物质的相互作用时的重要作用。文章作者通过实验研究了从激光诱导的亚毫米量级等离子体(微型等离子体)中发射的太赫兹波,并发现这种技术可能大大降低基于等离子体的太赫兹技术所需的激光能量。另外,文中还介绍了其他和微型等离子体相关的未来研究方向,包括利用微型等离子体进行太赫兹探测的可能性。

光子诱导多铁性薄膜非接触式信息读取新方法 Hot!

顾俊星,金奎娟
全文: PDF (3286 KB)   ( 533 )
摘要

作为一种显著的多铁性材料,由于BiFe03的禁带宽度位于可见光波段,近年来它独特的光学性质(例如,可翻转的光伏效应、不同于传统材料的大于禁带宽度的光生电压、光致伸缩效应等)格外引人关注。作者将一束能量大于材料禁带宽度的激光引入原子力显微镜中,利用开尔文力显微技术,测量到不同电畴结构的表面电势差长时间衰减后的光致恢复效应。这种光致电势恢复可以理解为被拉到表面的光生载流子导致的表面电荷重新分布的结果。这一结果展现了一种新的铁电性材料的光学特性,并提供了一种把光学性质应用于非破坏性读取铁电存储信号的新思路。

超强超短激光及其应用新进展 Hot!

李儒新,冷雨欣,徐至展
全文: PDF (8844 KB)   ( 30172 )
摘要

超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超高能量密度、超强电磁场和超快时间尺度综合性极端物理条件,在激光加速、阿秒科学、激光聚变、等离子体物理、核物理与核医学、原子分子物理、实验室天体物理、高能物理等领域具有重大应用价值,是当前国际科技重要前沿与竞争重点领域之一。文章简述了超强超短激光的基本概念,最新研究进展与未来发展趋势,以及我国超强超短激光的研究现状,最后简述了超强超短激光的应用示例。

单原子激光操控研究进展

詹明生
全文: PDF (3723 KB)   ( 3350 )
摘要

文章评述了激光操控单个中性原子研究方面的进展,报道了作者及其合作者近年来在单原子激光囚禁与冷却、单原子量子比特的相干转移、单原子物质波干涉仪、两个异核原子的受控碰撞等方面所取得的最新研究结果,最后对未来发展进行了展望。

研究快讯

最大能隙拓扑绝缘体

宋志刚,杨金波,吕劲
全文: PDF (3740 KB)   ( 627 )
摘要

按照导电性通常把晶体分为金属、半金属、半导体和绝缘体四类,他们的导电性依次降低。近些年来,一种新的晶体被发现,它的体内是绝缘的而表面可以是金属态,这种特性是由贝里曲率在布里渊区域的拓扑性质决定的,因此被称为拓扑绝缘体。不同于普通绝缘体的能带,拓扑绝缘体的表面态(或者边缘态)存在锥状能带,这和光子的色散关系相似,这种能带物质代表一种相对论准粒子,可以用狄拉克方程描述,因此被称为狄拉克费米子。

物理攫英

登陆稳定岛

周书华 译
全文: PDF (1902 KB)   ( 567 )
摘要

在20世纪60年代,William Myers与Wladyslaw,以及Victor Viola Jr 与Glenn Seaborg 两个研究组独立地预言:在核素图中所谓的稳定岛上存在着重核。图1表示现在所了解的核地貌。已经确定的幻数有:2,8,20,28,50 和126(只是中子幻数)。在核的中子或质子数等于幻数处,核壳层闭合,壳层之间有较大的能量间隙,核的稳定性增强。现代理论方法也指出,在幻数中子数N=184 附近存在着长寿命的核。理论预言下一个幻数原子序数Z在114 和126 之间。实际上,在N=184和Z=114到126附近,具有很高的中子与质子能级密度,尽管没有很大的能量间隙,核的稳定性仍会增强。目前的实验结果与存在着延伸的超重核岛的预言一致。某些模型预言新的超重核的半衰期可达几百万年,有的计算指出,这些核的寿命与地球年龄相当。

制作量子温度计的秘诀

朱星 译
全文: PDF (1256 KB)   ( 615 )
摘要

理论家描述了一种最好的纳米尺度温度计。运用物理学定律,可以从实验上突破测量细胞或者微电子线路内部温度的极限。根据最近的理论,最精确的纳米温度计是一个二能级的量子系统。理想条件是体系的低能级有一个量子基态,而在较高能级上有多个态。这个团队给出了在实验条件范围内温度计精度的理论极限。他们的结果可以改进灵敏温度计的设计,用这种温度计可以探测化学和生物反应中的纳米物理现象,跟踪电子线路中热流的走向,或者用于医学示踪细胞内的情况。

利用X射线对分子动态成像

王树峰 译
全文: PDF (1271 KB)   ( 4842 )
摘要

如果想把光转化成化学能或者机械能,第一步就是要分子吸收光,于是分子的结构也会随之变化。人们一般很容易了解分子在吸收光之前和之后的形态,但是却很难抓住它们之间的过渡态,因此这一过程如何发生一直令人困惑,目前只能依靠理论模拟来解析动态结构变化。而这些过渡态的信息对于理解分子反应如何进行非常重要,并且也有助于开发新的工具对反应进行控制。来自于加州SLAC国家加速器实验室的Michael Minitti及其同事向这一领域迈出了重要一步。他们利用飞秒高能X射线脉冲来为这些过渡态成像,从而实现对几百飞秒的化学反应过程的探测。

物理学漫谈

我的科学人生

戴希
全文: PDF (2762 KB)   ( 6065 )
摘要

我从小生活在浙江杭州,高中毕业的时候父母觉得孩子在身边比较保险,好说歹说把我留在了杭州上大学,最后选择了浙江大学材料系。相比高中阶段,四年的大学生活让我失望,特别是在人文教育方面。或许是社会大环境使然,当时的大学校园里正兴起一阵某种程度上的读书无用论,比起学习成绩,感觉校方更加注重政治表现和社会实践,因此每天晚上去教室自习的学生并不多。80年代的大学校园里兴起过“文学热”、“哲学热”,我们90年代大学生经历的则是“经商热”和“出国热”,其结果是,对比喊出“振兴中华”口号的上一代大学生,我们这一代更加注重在国家体制允许的范围内,追求个体价值和经济自由。

物理学讲堂

广义相对论与黎曼几何系列之四:内蕴几何

张天蓉
全文: PDF (2114 KB)   ( 603 )
摘要

高斯在1827 年的著作《关于曲面的一般研究》中,发展了内蕴几何。所谓“内蕴”,是相对于“外嵌”而言,指的是曲面(或曲线)不依赖于其在三维空间中嵌入方式的某些性质。内蕴的概念也可以被解释得更为物理一些:一个观察者在自己生活的物理空间中所能够观察和测量到的几何性质就是这个空间的内蕴性质。也有人比喻说:外嵌是机械设计工程师看待曲面的方法,他们将曲面看成三维机械零件的表面;而内蕴几何则是地球上的测地员测量地球表面所得到的几何性质。举例来说,内蕴几何量的最简单例子就是弧长。一条直线可以在三维空间中看似转弯抹角地任意弯曲,即随意改变它的曲率和挠率,但生活在直线上的“点状蚂蚁”观察不到这些“转弯抹角”,只能测量到它爬过的弧长。因此,空间曲线的曲率和挠率,是三维空间的生物观察这条曲线时得到的重要几何性质,但却并不是内蕴几何量。对曲面来说也是如此,弧长并不因为平面卷成了柱面或锥面而改变。弧长与曲线(或曲面)嵌入空间中的弯曲情况无关,因而是个内蕴几何量。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之七十五:内—外

曹则贤
全文: PDF (2845 KB)   ( 17415 )
摘要

外不殊俗,而内不失正,与一世同其波流……——嵇康《与山巨源绝交书》
不识庐山真面目,只缘身在此山中。——李白《望庐山瀑布》
人心起了内外的分别,也就把内外的分别带入到数学与物理中去了。西文数学物理文献中的in-/(ex-,out-),(endo-,eso-)/(exo-,ecto),(in⁃tra- , intro-,inter- )/extra,inner/outer,implicit/explicit,intensive/extensive,internal/external,intraneous/extraneous, interior/exterior, intrinsic/extrinsic 等前缀或词汇,让中文的内外穷于应付。

科学家沙龙

地震:一个惊天大案的七条线索——与物理学家谈地震预报

吴忠良
全文: PDF (4829 KB)   ( 570 )
摘要

一次地下核试验也可以看成是一次地震。以爆心为中心,在“一定范围”之外,地球介质中地震波的传播、衰减等过程,可以用连续介质中的声波传播理论很好地理解。这个“范围”的尺度,一般称为“弹性半径”。换句话说,“弹性半径”之外的问题,现在基本上不用物理学家操心,地震学家已经可以做得很好。地震学给出的关于核试验的一些信息,可以“落实”到“弹性半径”上的一些性质的描述,例如爆炸当量有多大。但在“弹性半径”里面的物理过程,地震学是无能为力的。例如,现在很难找到一个可信的地震学判据,来判断一次爆炸试验究竟是核爆炸,还是当量很大的化学爆炸。解决这个问题,只能靠放射性核素测量等其他的手段。

中国物理学会通讯

2014—2015 年度中国物理学会各项物理奖获奖者工作介绍

中国物理学会
全文: PDF (2259 KB)   ( 527 )
摘要

1 胡刚复物理奖获得者白雪冬中国科学院物理研究所白雪冬研究员及其合作者多年来发展原位透射电子显微学实验技术,在原子尺度观测与表征低维结构及其性质,取得重要的研究进展。主要有:(1)开发透射电镜中的扫描探针装置,首次实现原位透射电镜光学测量,开展纳米操纵和纳米结构光、电、力等综合物性研究,解决了小尺度材料测量的一些难题;(2)利用研制的仪器,原位观测固态离子和物质电迁移过程,发现一些新现象,例如,观察到二氧化铈氧空位的电迁移过程,提出电场辅助降低催化剂工作温度的方法;观察到介质中金属团簇的形成和传输过程,揭示了一种类型电阻存储器的工作机理。

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