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  物理--2016, 45 (11)   发布日期: 2016-11-12
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评述

太阳大气中不可忽视的爆发活动——喷流 Hot!

刘佳佳,汪毓明
全文: PDF (4630 KB)   下载:( 363 )
摘要

人类第一次注意到太阳大气中发生的喷流现象,是在20 世纪20 年代的Mt. Wilson观测台站发现的Hα冲浪。尽管已经过去了接近一个世纪,由于喷流本身并没有表现出像太阳耀斑那样的耀眼增亮,也没有像日冕物质抛射那样能够直接影响到近地空间环境,太阳大气喷流一直没能引起人们足够的重视。然而,近些年的一些研究进展表明,喷流不仅在分析太阳磁场拓扑结构和演化、与磁流体力学波(如类阿尔芬波)的相互作用、加热局地日冕以及加速太阳风等方面可能起着十分重要的作用,也与耀斑、日冕物质抛射等太阳上的极端爆发活动有着密切的关系。文章首先简要回顾太阳大气喷流的理论和观测成果,然后介绍作者在喷流触发高速日冕物质抛射方面最新的研究成果。最后简述喷流研究中亟待解决的一些问题和未来的研究方向。

水基本物理问题

熟悉而又难以理解的水 Hot!

曹则贤
全文: PDF (3327 KB)   下载:( 436 )
摘要

水参与了地球上各种物理、化学和生命过程,对水的研究是理解自然的必然需求。水是一种独特的物质,具有极为复杂的结构和反常物性。水科学和水一样令人着迷。

原子尺度上水与物质的相互作用 Hot!

黄永峰,严蕾,李晖,孟胜
全文: PDF (2744 KB)   下载:( 356 )
摘要

水是生命活动和工业生产的重要组成部分,而水与物质表面的相互作用是其发挥功能的重要途径。人们通过大量研究发现,在原子尺度上,水与物质的相互作用会导致很多反常的物理现象,从而影响到水体系的宏观性质。文章简述了近年来作者所在的研究组对水与物质在原子尺度上的相互作用的部分研究进展,主要包括分子扩散导致的表面超亲水—超疏水转变、晶格常数改变诱导的反常浸润机制,石墨炔纳米孔中水的量子化传输,以及等离激元诱导的水分解等。

生物、环境和材料领域中水的重要性与相关应用 Hot!

万荣正,雷晓玲,陈济舸,方海平
全文: PDF (2452 KB)   下载:( 310 )
摘要

水广泛存在于自然界中,在地球表面的各种过程中起到重要的作用,因此水科学研究中,与其他学科的交叉研究非常重要。其他领域的科学研究以及实际应用的需求,也会刺激水科学研究的进一步发展。文章通过介绍近期在生物、环境和材料等领域中与水相关的科学研究进展与应用,讨论水在这些领域中的重要性,以及水科学研究在这些领域中的应用前景。

前沿进展

内耗技术在软物质研究中的一些应用

吴学邦,刘长松,朱震刚
全文: PDF (3076 KB)   下载:( 309 )
摘要

软物质物理已成为物理学发展迅速的重要前沿学科。描述软物质复杂非平衡态动力学及其运动规律是理解其宏观性质的关键。内耗与力学谱作为材料缺陷与力学性质研究的重要实验技术,它能够很灵敏地探测和研究材料中发生的复杂相变和弛豫动力学过程。文章结合作者近年来的典型工作,介绍了内耗技术在软物质研究中的一些应用,阐述了内耗手段发挥的独特作用。随着内耗测试新方法、新技术和内耗新理论的不断出现和完善,相信未来内耗技术在材料科学和凝聚态物理研究领域将起到越来越重要的作用。

研究快讯

飞秒激光微纳3D打印新进展——首次实现微尺度光波段3D Luneburg透镜

赵圆圆,郑美玲,段宣明
全文: PDF (2298 KB)   下载:( 489 )
摘要

梯度折射率光学(gradient-index optics)是光学领域近年来蓬勃发展的研究分支之一,其研究的对象是非均匀折射率介质中的光学现象。发生于非均匀介质中的光学现象在自然界是一种普遍存在的客观物理现象。早在公元100年,人们就己观察到“海市蜃楼”、“沙漠神泉”等奇景,都是由于大气层折射率的局部不均匀变化对地面景色产生折射而出现的一种奇观。通过对这些自然现象的观察、研究,人们逐渐领悟到材料折射率的非均匀性可以导致一些均匀介质所不具有的特异光学性能,比如隐身斗篷、光学“黑洞”、平板聚焦透镜等。

物理攫英

激光中的烟圈

王树峰 编译
全文: PDF (1246 KB)   下载:( 255 )
摘要

在许多高强度激光脉冲周围发现一种呈圆环状的新的光学涡旋,但人们之前从未注意到。
被称为时空光学涡旋(STOVs)的现象是一类新的光学现象。在一个典型的光学涡旋中,光波包围着一条穿过光束中心的暗线(或者空洞)环绕前行。光场对于光学涡旋的环绕与光场的振荡方向( 偏振) 无关,而是由位相决定。例如,光场最强的地方也许最初位于光束中心轴上方,片刻之后却偏到轴的右侧,然后又跑到下面。这种旋转的位相使光具有轨道角动量,这会导致光路上遇到的带电粒子也随之发生旋转。

X射线波段的重影成像

朱星 编译
全文: PDF (1234 KB)   下载:( 497 )
摘要

用两个探测器采集光信息而成像的技术——重影成像已经在X射线波段实现。
对一个物体的常规成像方法是用多像素探测器记录一束光与物体相互作用后的强度与颜色而成像。而重影成像(ghost imaging)的方法则不同。它根据来自两束光强度的相关性成像,即光与样品相互作用后的物体光束(物光)及未作用的参考光束。严格地说,这种成像方法中,样品不必受到高辐照剂量。然而,迄今为止,重影成像仅仅用在可见与红外光波段。

超导“小时代”

超导“小时代”之十三:双结生翅成超导

罗会仟
全文: PDF (3212 KB)   下载:( 514 )
摘要

四张机,鸳鸯织就欲双飞。可怜未老先白头,春波碧草,晓寒深处,相对浴红衣。—— 《古乐府诗词·九张机》
在寻找常规超导微观机理的漫漫征程上,一部分物理学家用“神似”的唯象理论成功解释了超导是二级热力学相变,另一部分物理学家则在不断寻找导致电子在固体材料中“畅行无阻”的微观相互作用。如上篇提及,不少著名的物理学家都折戟沉沙,他们距离正确的超导微观理论,恰似十万八千里之遥。也有少数几个幸运的物理学家,离最后的微观理论,只隔着不到一毫米的窗户纸。例如赫伯特·弗勒利希(Herbert Fröhlich)、戴维·派因斯(David Pines)、李政道、约翰·巴丁(John Bardeen)等人(图2),始终坚持如一并最终捅破窗户纸的是巴丁,常规超导微观理论于1957 年终于被建立。为啥独有巴丁能获得成功?回顾并思考这段有趣的历史,不禁令人感慨唏嘘。

物理教育

“减负”及我国科学教育面临的挑战

朱邦芬
全文: PDF (1778 KB)   下载:( 487 )
摘要
当前,我国教育面临两个凸显问题:一是学校培养不出世界一流的杰出人才,即朝野均关心的所谓“钱学森之问”;另一是中小学生( 甚至一部分幼儿园娃娃) 负担太重。对此,我们的教育部门采取了很多针对性措施。对于培养一流人才,推出了各种英才培养计划、自主招生措施;而对于减轻学生负担,其基本思路则是精简学生所要学习课程的内容、降低课程要求、改革考试内容和方式,等等。本文将不涉及一流人才培养问题,而集中讨论教育部门所采取的减负措施,以及它对中国科学教育的影响。

集聚的风暴仍悄然而至

马红孺 编译
全文: PDF (1252 KB)   下载:( 427 )
摘要

2006年,美国科学、工程和医学院的一个委员会发布了一项异常严厉的警告:美国在科学和技术上的国际领先地位,将会很快被取代。
报告的题目是:《崛起于集聚的风暴之上:为了更辉煌的未来而加强和调动美国》,其中强调了比国家学院每年为了应付国会和联邦机构而编撰的的几十个综述更为宽泛的话题。它也吸引了国会议员,媒体,和科学政策专家们的更大关注。(《今日物理》2005年12月,第25页)
报告的基调认为“危机已近在咫尺”——美国必须紧急准备以保持她的战略和经济的安全。因为其他国家已经并将继续在低薪结构上保持竞争优势,美国必须通过优化其基于知识的资源,特别是科学和技术,保持对于新的、复兴的工业,以及由此带来的高薪职业的优异环境来参与竞争。

物理学史和物理学家

活到老,学到老,做到老——纪念黄昆先生逝世十一周年

夏建白
全文: PDF (2125 KB)   下载:( 406 )
摘要
黄昆先生是2005 年7 月6 日逝世的,至今已经11 周年了。他一直活在我的记忆中。又逢教师节,我赶写几个片段,寄托对导师的思念、感恩之情。
物理学漫谈

绿叶迭叠覆远山,分形枝脉韵光伏

刘俊明,高进伟
全文: PDF (2823 KB)   下载:( 394 )
摘要

向大自然学习是人类的一种姿态,国内外诸多学者对此孜孜以求,但似乎并不十分顺利。树叶叶脉结构是一种十分高效的输运网络结构,人类利用这种结构开展了一些诸如公共交通宏观体系设计之类的研究,但这仅仅只是树叶功能一些皮毛。从另外一个视角,如果将这些类分形结构用在透明导电电极的结构设计上,对光生载流子的捕捉和输运又将是何等一番景象?

读者和编者

Q&A 问答

中国科学院物理研究所
全文: PDF (1553 KB)   下载:( 329 )
摘要

Q:我们是怎么知道这个世界有反物质的? 
A:理论上预言是从1928 年狄拉克提出他的狄拉克方程开始的(比较受公认的)。第一次在实验室观测到的反物质——正电子是由加州理工大学的Carl David Anderson在1932 年完成的。他因为这个获得了1936 年的诺贝尔物理学奖。现在,反物质已经随处可见了。比如医院的PET(正电子发射计算机断层扫描),就是利用了正电子来检测疾病呢。

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