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  物理--2014, 43 (07)   发布日期: 2014-07-12
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评述

铁基超导的前世今生 Hot!

罗会仟
全文: PDF (4297 KB)   ( 1534 )
摘要

高温超导机理被誉为凝聚态物理学前沿研究皇冠上的明珠,铁基超导的发现和研究极大地促进了人们对高温超导电性的理解。文章将简要回顾超导研究的历史和基本概念,介绍铜基高温超导研究的现状及困难,详述铁基超导的发现及其在高温超导研究中的关键桥梁作用,着重介绍中国科学家在铁基超导洪流中做出的重要贡献。

纳米尺度统计物理专题

有限时间尺度内分子指向相关的不对称扩散研究 Hot!

盛楠,涂育松,方海平
全文: PDF (3341 KB)   ( 1026 )
摘要

传统的经典扩散理论常常将分子和物体假设为球形,这些分子和物体的扩散是无偏移各向同性的。然而,当我们在纳米尺度去看分子和物体时,这些分子和物体呈现出各种不对称的结构。进一步,当我们观察的时间有限到小于几十纳秒时,我们会看到这些分子和物体的自由扩散表现出与它们的初始方位相关的特性。对于像甲醇分子这样的小分子,在约100 ps的有限时间内,常温下,不对称扩散能占到总扩散的10%左右。这样的不对称扩散丰富了分子的扩散理论,对生命和其他自然界现象的理解具有重要的意义,同时也可能提供一种通过控制分子的方向来驱动分子的方法。

分子尺度不对称体系中热噪声引发的单向输运 Hot!

孔令伟,万荣正,方海平
全文: PDF (2680 KB)   ( 853 )
摘要

不对称体系中的单向输运现象广泛存在于自然界中,宏观理论认为,体系的空间反演不对称性和有一定自相关时间的外加振动是引发单向运动的两个必要条件,因而一般认为,在分子尺度的不对称体系中,仅有热噪声也还是不会引发单向运动的。随着实验技术和计算手段的发展,有迹象表明,在分子尺度的不对称体系中,即使没有外加振动也会有单向运动产生。文章介绍在分子尺度由体系热噪声引发的不对称体系中,单向输运的理论进展,以及产生这种单向输运的条件。

小系统的非平衡统计力学与随机热力学 Hot!

涂展春
全文: PDF (2088 KB)   ( 1225 )
摘要

热力学是一个古老的课题,古典热力学以宏观的具有大粒子数的系统为研究对象,自17世纪以来,科学家们构建了热力学的完备公理化体系。将热力学推广至小系统是近三十年来的研究前沿。文章介绍小系统的非平衡统计力学以及小系统的随机热力学。作为研究案例,利用时间依赖的谐振子势场控制单个粒子来构造随机热机的类卡诺循环,并发现该热机最大功率对应的效率等于1-,其中TcTh分别对应于低温热库和高温热库的温度。

前沿进展

双光梳光谱学研究进展 Hot!

于子蛟, 韩海年,魏志义
全文: PDF (3318 KB)   ( 1322 )
摘要
双光梳光谱仪具有超高光谱分辨率、超快采样时间的特性,是研究分子吸收光谱的有力工具。文章介绍了双光梳光谱仪的基本原理以及它与传统傅里叶光谱仪的区别,叙述了几种典型的双光梳光谱仪构成及其用于测量分子吸收光谱的实验结果,并对双光梳光谱学做了详细说明。随着中红外光梳和中红外探测器技术的进一步发展,双光梳光谱学将会在大气污染监测、呼吸气体检测等重要的国计民生领域得到越来越广泛的应用。
Physics Today攫英

采用自然恒量的新国际单位制

朱星 编译
全文: PDF (1480 KB)   ( 695 )
摘要

目前使用的国际单位制(SI)于1960 年正式颁布,其历史渊源来自于法国大革命时代的米制。新的度量衡系统存在一个统一度量的起点——米——用此定义长度、体积和质量。米的定义来自于一个自然恒量——通过巴黎的地球子午线从北极到赤道距离的一千万分之一。体积和质量的单位由此推导出来,升定义为0.001 m3,千克是1升蒸馏水在4℃时的质量。其后,在1799年,根据这些定义,两个铂制造的长度和质量标准器放置在了巴黎的法国档案馆。一个“用于永恒、受益大众”的新度量衡体系从此诞生。

探求牛顿引力常数的精确值

朱星 编译
全文: PDF (1509 KB)   ( 770 )
摘要

引力在物理学中具有举足轻重的位置。对于初学者,这仅仅是一种不能用量子理论描述的基本相互作用。然而,引力的普遍理论——牛顿定律和爱因斯坦广义相对论——将空间与时间视为连续的经典物理量,这些理论在守恒量子基础上描述电磁力与核力。 另外, 与其他基本作用力相比,引力作用非常弱,仅仅当能量接近于Planck数量级1.22×1019 GeV时,引力作用才能够与其他作用相比。这一能量比目前大型强子对撞机所使用的能量大15 个数量级。这种不相匹配现象引起了人们对粒子物理标准模型的质疑。因而,应当对引力进行比其他相互作用力更加精密的测量。

物理学史和物理学家

2013年诺贝尔物理学奖获得者——彼得·希格斯

刘金岩
全文: PDF (2702 KB)   ( 1103 )
摘要
彼得·希格斯(Peter Higgs)是英国著名的理论物理学家,因是希格斯机制的主要贡献人之一及以其名字命名的希格斯粒子而闻名于世。彼得·希格斯与弗朗索瓦·恩格勒(Francois Englert)共同获得了2013年诺贝尔物理学奖。文章简要介绍了彼得·希格斯的生平,希格斯机制的提出以及希格斯粒子命名的由来。此外,文章还简要回顾了希格斯粒子的发现过程。
物理教育

“物理教育研究”及其对美国高等学校物理教学的激励

刘兆龙,罗莹,胡海云
全文: PDF (2120 KB)   ( 818 )
摘要

“物理教育研究”是物理学的一个新学科分支,诞生于美国,研究的是物理学习的过程以及教学活动如何影响该过程。它采用科学的方法探测、甄别学生学习物理课程中普遍存在的共性困难,揭示学习物理知识的动力学过程,评价学习效果,并在此基础上建立关于物理学习的认知理论,用于开发新课程、新教学方法和新的教育研究工具。在美国国家自然科学基金的资助下,美国的“物理教育研究”这一新的学科分支迅速成长,取得了较多进展,并且将研究成果应用于美国高等学校的物理教学之中。在中国,“物理教育研究”还是一个相对陌生的研究领域。文章概述了“物理教育研究”在美国的发展历史与取得的进展,以及它如何促进美国大学物理教学的进步,希望该文能为发展中国的物理教育和提高中国的物理教学质量提供有益的参考。

物理学漫谈

我爱物理的十个理由

封东来
全文: PDF (2734 KB)   ( 840 )
摘要
科研是一件最浪漫的事。有机会让你接近我们的mother nature,揭开大自然背 后的奥秘。引用康德的一句话:“有两样东西,越是经常而持久地对它们进行反复思考,它们就越是使心灵充满常新而日益增长的惊赞和敬畏:我头上的星空和我心中的道德法则。”仰望星空会有一种很浪漫的感觉。我选择物理,一开始是因为高中的时候读了一些物理学家故事的书。上大学之后主要受了两本书的影响。一本书是上海社会科学院赵鑫珊写的《科学、艺术哲学断想》。赵鑫珊是个科学哲学家、作家,写了很多精辟的关于科学、哲学、艺术方面的著作。他对爱因斯坦、普朗克等物理学家有很多的研究。他指出,这些大科学家有非常深厚的宗教情感,他们的科研是出于内心深处对宇宙的敬畏和探索自然的渴望,也可以说是接近“上帝”的过程。爱因斯坦的上帝并非人格化的上帝,他的情感是一种对科学的虔诚。我当时中了赵先生这本书的“毒”,就死心塌地去学习物理。

《范仲淹〈渔家傲〉新解——回应周教授〈学界领袖哪里去了?〉》发表后记

林志忠
全文: PDF (1349 KB)   ( 918 )
摘要

作为一位20 世纪上半叶的识见卓绝的学界领袖,胡适的这几段话,在历经几多动荡与世变的80年后的今天,仍然经得起时间的考验,有着重大参考意义和启发作用。再者,胡适在1947 年发表的《争取学术独立的十年计划》一文,也仍然值得今天的我们一读再读,反复思索。胡适认为,优良的大学才能训练出符合现代国家和现代社会所需要的领袖人才;而优良的大学源自于该大学的悠久历史!

物理学咬文嚼字

纷乱的交换

曹则贤
全文: PDF (2548 KB)   ( 1437 )
摘要

投我以木桃,报之以琼瑶……——《诗经·卫风·木瓜》
换我心,为你心,始知相忆深。——[宋]顾敻《诉衷情》
Commute, permute, interchange, exchange都是与交换有关的重要数学物理概念。实数的加法、乘法也强调交换律,interchanging全同粒子变量得到的能量积分成了exchangeterm,随处可见的交换作用机制,其背后皆有深意。

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