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  物理--2018, 47 (4)   发布日期: 2018-04-12
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贺中科院理论物理所成立40 周年

四十载风雨兼程再出发初心不忘——写在中国科学院理论物理研究所建所40 周年之际 Hot!

蔡荣根
全文: PDF (2601 KB)   下载:( 883 )
摘要

1978年6月9日,沐浴着祖国改革开放的春风,秉承着发展我国理论物理事业的使命,经时任国务院副总理邓小平等中央领导同志批准,中国科学院理论物理研究所成立了。从简陋的平房小院开始艰苦创业,走过风雨兼程的40 年,到今日已成为具有国际竞争力的研究所。40 年来,理论物理所始终坚持“开放、流动、联合、竞争”的办所方针和“开放、交融、求真、创新”的办所理念,在理论物理学的各个研究方向和交叉领域开展创造性、前瞻性研究,取得了一系列辉煌成绩,培养了一大批优秀人才,为我国理论物理事业的发展作出了不可磨灭的贡献!

评述

地震原理新论——兼述地震预测的科学基础 Hot!

陆坤权,曹则贤
全文: PDF (4018 KB)   下载:( 998 )
摘要

地震是给人类造成巨大损失的自然灾害,地震预测是社会广泛关注的重大的科学问题。然而,地震机理还远未认识清楚,当前国际地震界的主流观点认为地震是不可预测的。本文以物理学的新观念为基础, 从新的视角研究地震孕育和发生过程, 提出了对地震原理的新认识, 剖析了地震不可预测论的错误。地震不可预测论产生的根源在于对地震原理的不正确认识以及对自组织临界性的误解。地震具有自组织临界性的特征, 表明不可能对地震作中长期预测, 但短期预测应是可能的。成功预测的前提包括:对地震原理的正确认识, 获得足够的特征前兆信息, 并且掌握相关的地质资料。传统地震学基于固体连续介质理论, 认为地震是地壳岩石的脆性破裂造成, 用所谓“弹性回跳”来表述地震发生机制。此观点与实际观测严重不符, 无法解释诸多地震现象, 自然也不能正确地获取和理解地震前兆信息, 因而得出地震不可预测的结论。作者根据地壳由岩石层块和其间断层泥组成这一基本事实, 将地壳作为离散态体系处理, 用颗粒物理原理认识地震孕育过程。获得的认识是:构造力以力链的方式传播, 岩块以滞滑移动的方式运动。另一方面, 在认真分析地壳岩石强度和构造作用力随深度分布规律基础上,提出地震发生的物理机制是岩石的塑性滑移和岩块运动的堵塞—解堵塞转变。对地震原理这些新认识, 可解释传统地震学无法理解的很多地震学现象, 例如, 消解了传统的“弹性回跳”原理所遭遇的“热流佯谬”, 解释了深源地震的成因等。基于对地震原理的新认识, 提出了如何正确获取地震前兆信息, 实现地震短期预测的途径。

前沿进展

金属液体结构与性能研究的新进展 Hot!

王晓东,熊良华,蒋建中
全文: PDF (3151 KB)   下载:( 918 )
摘要

金属液体的结构演化与其性能的关联一直都是凝聚态物理和材料科学领域的研究热点。文章介绍了金属液体结构的研究方法,以及液—液相变、物性参数和易碎性指数与其结构之间的内在关联性等基础科学问题的最新研究进展。随着金属液体结构和性能研究的不断深入,特别是大量先进实验方法的引入,加深了人们对金属液体的认识,同时促进了新材料的开发和性能改善等。

在单粒子尺度下用胶体研究相变 Hot!

王峰,韩一龙
全文: PDF (4087 KB)   下载:( 983 )
摘要

悬浮于溶液中的微米胶体粒子可以自组装成多种结构,与原子一样具有丰富的相行为,通过调节粒子的大小、形状、相互作用或密度可以驱动相变。由于胶体粒子可以在光学显微镜下直接成像并测量其热运动轨迹,因此是研究相变微观过程的一种有力的模型系统。近十几年来,作用力可调粒子、非球形粒子和活性粒子的制备有了突破性进展,并在自组装技术和相应的计算机模拟中有很大进步,因此为相变研究开辟了许多可能性。文章总结了利用胶体研究相变过程的最新进展,重点关注结晶、熔化和固—固相变,并简述胶体相变研究中存在的挑战和未来前景。

研究快讯

基于磁性绝缘体的磁子阀效应 Hot!

吴昊,韩秀峰
全文: PDF (1674 KB)   下载:( 793 )
摘要

为了解决这一问题,2012—2016 年期间我们经过一系列的样品制备条件摸索和优化,克服了以往YIG只能通过分子束外延或者脉冲激光沉积在GGG衬底上外延制备的限制,采用可用于大规模工业生产的磁控溅射技术在Si—SiO2衬底上开发出了基于磁性绝缘体YIG的磁子自旋器件,其核心单元为Pt/YIG/Pt 三明治结构,并在该结构中观测到了由亚利桑那大学张曙丰教授团队理论预测的磁子拖拽效应。通过Pt 中电流产生的自旋霍尔效应来激发YIG 中的磁子流,YIG 中的磁子流传递到另一Pt 层中,进而通过其中的逆自旋霍尔效应来进行探测,并且发现磁子流的大小受到YIG 磁矩方向的调制。这个研究进展实现了全电学方法的磁子自旋信息的激发与探测,证实了磁性绝缘体可以作为磁子流(Magnon Current)和磁子自旋信息的传输通道,并且可以通过YIG的磁矩来操控磁子自旋信息的开关状态,该项工作以快讯的方式发表在Physical Review B 杂志上。

物理攫英

光合原初过程存在量子相干态传能途径吗?

翁羽翔 编译
全文: PDF (3086 KB)   下载:( 1109 )
摘要
光合系统原初传能过程到底是否存在类似量子计算中的长寿命电子相干态,是近十年内极具争议的热点问题。英国自由撰稿人Philip Ball 对这场旷日持久的学术争论发表了这篇调研报告,简要罗列了正反两方面的实验事实和观点。尽管做到了相对公平,但所采信的某些观点不可避免地会引起一些误解和偏见。在这一重要的研究领域,国内科学界并没有作壁上观,从理论(孙昌璞院士等)和实验两方面都开展了相关研究,尽管起步较晚。为此笔者有责任在此陈述个人的认识和观点:(1)量子拍频的实验结果非常可靠,分歧在于对实验结果的解释;(2)早先Fleming 等认为的由单纯电子态引起的长寿命相干态基本上已经被新的实验事实所否决;(3)最新的实验结果支持电子相干态与振动相干态的共振耦合,即生物系统中的电子—声子耦合;(4)凝聚态物理中电声耦合能够形成相干态电子是不争的事实,如超导系统中的电子库珀对,在BCS理论框架下,所有的电子对在运动过程中能够保持“步调一致”,实现位相相干。光合系统中参与相干态的激子波函数的位相极有可能通过与核振动的同步,对抗恶劣环境(室温、溶液等)导致的退相干(位相失谐)过程,延长电子相干态寿命,足以实现高效的传能过程(数百飞秒)。这也是这场争论最大的收获之一,极大地丰富了人们对自然界量子效应的认识,可谓是:证是不易,证否亦难。科学争鸣,当如是观。

提升原子光钟的精度

王树峰 编译
全文: PDF (1313 KB)   下载:( 737 )
摘要

研究者用光谱成像方法降低锶原子光晶格钟的频率偏移,获得原子钟精度的新纪录。
当今最精确的原子钟是基于锶、镱和其他碱土(或类似于碱土)原子。这些元素具有超窄的跃迁光频率,从而为时间测量提供了稳定、精确的频率标准。相比于目前用来定义秒的铯原子钟,碱土元素的频率标准比它精确近千倍。在美国科罗拉多州,天体物理学联合实验研究所(JILA)的Jun Ye 小组在原子光钟领域达成新的纪录。他们展示了相对精度达到2.5×10− 19的锶原子钟——这相当于在宇宙寿命的时间尺度上,不精确度仅仅是100 ms。

物理学漫谈

隐身漫谈

叶德信,郑斌,陆凌
全文: PDF (3101 KB)   下载:( 818 )
摘要

从古代道家的隐身符到哈利波特的隐身衣,人类对隐身“超能力”的追求古老又神秘。而从隐身飞机到隐身舰船,社会对隐身技术的需求既强烈又实际。现代科技的发展给了我们信心,隐身不只是一种“超能力”,而是一种实实在在的技术。下面我们就一起来解读一下现有的各类“隐身术”。
在谈隐身之前首先要知道为什么我们能看见物体。从光学角度来讲,当空间中的光照射到物体表面时,物体会向各个方向散射(包括了反射和透射)不同颜色(波长或频率)的光波。这些散射光进入人的眼睛后,会在视网膜上呈现出各种形状、颜色的像。简而言之,我们通常是通过接收物体的散射光来探测物体的。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之九十七:Conceiving concepts for conceptualization

曹则贤
全文: PDF (2477 KB)   下载:( 851 )
摘要

Conceive,concept,conceptive,conception, conceptual,conceptualize,conceptualization,conceptualism,conceptualistic 等等,这一堆乱麻,岂一个“概念”了得?

超导“小时代”

超导“小时代”之三十:雨后春笋处处翠

罗会仟
全文: PDF (2782 KB)   下载:( 743 )
摘要

每年的大地回春,伴随着万物复苏、嫩芽新绿、繁花盛开、莺歌燕舞,一切都是令人愉悦的。探索超导的道路上,似乎也有类似的春夏秋冬轮转。铜氧化物高温超导体自1986 年发现以来,经历了一波高温超导的研究的热潮,随后在90 年代末逐渐退去。在21 世纪初,高温超导的研究逐渐陷入寒冷的冬季,剩下的物理问题变得艰深而高冷,越来越多科学家选择别的领域求生存而去。2008 年,铁基超导的发现再次让超导研究回暖。20 余年铜氧化物高温超导研究中憋着的积累,在一场甘霖中爆发,催生了众多雨后春笋——构成一个庞大的铁基超导家族(图1)。

科学咖啡馆

探秘宇宙,是谁杀死了恐龙?——中国科学院物理研究所“暗物质与恐龙”主题讨论侧记

李治林,成蒙,魏红祥
全文: PDF (1518 KB)   下载:( 762 )
摘要

“看不到也摸不着的暗物质,对整个宇宙的演化具有重大影响。大到星系形成,小到星体运动,它都扮演着非常重要的角色,甚至有理论认为其可能是导致恐龙灭绝的罪魁祸首”。2018 年3 月26 日晚,由科技部政策法规与监督司、中国科学院科学传播局、北京科学技术委员会支持,中国科学院物理研究所承办的第24 期科学咖啡馆活动,中国科学院国家天文台、中国科学院大学苟利军研究员应邀讲述了“暗物质与恐龙”的奇幻故事。

读者和编者

Q&A问答

中国科学院物理研究所
全文: PDF (1500 KB)   下载:( 785 )
摘要

Q:太空中不存在物质,就没有热传导,为什么宇航服还要保温? 
A:宇航员目前到过的有月球表面和飞船出仓。这两个地方其实不完全是真空。月球表面有极其稀薄的气体,而载人飞船所在的轨道是近地轨道,属于高层大气。即使宇宙中也不是一无所有,其中充满了星际气体和尘埃。当然这些稀薄的物质我们完全可以当作真空来对待,它们对热传导的贡献微乎其微。正如你所说,真空没有物质,无所谓冷热。真空不但不会把你冻住,还是一个极好的隔热体,暴露于真空中,反而会因为热量不易由传导散失而感觉热,但是随着出汗,汗液会在真空中飞速蒸发,使你变冷。太空中的危险有很多,宇航服不是简单的一个保暖衣,它有复杂的温控系统,有时还要给宇航员进行散热,同时要使宇航员处于正常气压下,并保持供氧。另外,宇航服还可以隔绝一些有害辐射。

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