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物理  
  物理--2015, 44 (1)   发布日期: 2015-01-12

近年来,微米尺寸量级的回音壁模式光学谐振腔在纳米颗粒和生物分子的非标记检测中被广泛研究和应用。光学材料的拉曼增益可以降低光学材料的损耗,进而提高光学谐振腔的品质因素。与掺杂稀土元素来实现光放大的技术相比,拉曼增益不需要掺杂,从而保留了光学材料本身的兼容性,并且不需要使用特定波长的泵浦光来匹配稀土元素的吸收波段。实验中,进入光学微腔模式体积内的纳米颗粒会导致谐振模式的模式分裂,这时通过激发光学微腔的拉曼激光,能够产生对应模式分裂的双频激光模式,并且这两个激光的外差拍频等于模式分裂的频率。我们提出并实验实现了通过测量拉曼微激光的外差拍频来检测进入微腔传感器的纳米颗粒。最小的纳米颗粒半径达到了10 nm。图中所示的光学微腔形象地展示了这一技术,进入微腔的纳米颗粒导致了微腔的模式分裂,通过识别两束拉曼激光微小的频率差异可以实现对纳米颗粒的检测。这项工作展示了一种新型的光学传感器,尤其适用于微小纳米粒子的检测。具体论文参见PNAS ,2014,111(37):E3836。

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评述

电动汽车与锂离子电池 Hot!

黄学杰
2015, 44(1): 1-7     全文: PDF (3240 KB)   ( 下载: 3727 )
摘要

文章简要介绍了混合动力汽车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车和锂离子动力电池及其关键材料。发展电动汽车可以大幅度降低人们对石油的依赖和改善城市空气质量。锂离子电池性能优越,为电动汽车的发展提供了支撑。近期,新一代锂离子动力电池正极材料即将走向应用,可使电动汽车里程增加一倍,材料选择和电池设计及制造工艺与电池储存能量、寿命、安全等密切相关, 尊道而重德,可做出“好”电池。

超快过程专题

从随机到取向——分子转动动力学的超快调控 Hot!

罗嗣佐,刘福春,丁大军
2015, 44(1): 9-15     全文: PDF (5871 KB)   ( 下载: 7377 )
摘要

分子取向物理是研究如何操控分子空间排列方向以及如何制备具有特定方向的分子。近十多年来,分子取向物理学取得巨大进展,人们通过各种技术对分子取向物理进行研究,使人们对分子取向的认识达到一个全新的高度。文章首先介绍了分子的量子态及其分布,转动量子态选择方法和分子的转动动力学,然后概述通过制备和调控转动态的相干布居来控制分子取向的方法。实验和理论表明,分子的不同转动态在相同激光条件作用下产生的转动波包不一样,从而导致分子的准直和取向程度随时间演化完全不一样。通过选择合适的转动量子态能够很好地提高分子取向程度。取向分子作为相互作用靶,为原子分子动力学、精密测量物理、立体化学反应和表面碰撞过程等提供了更加丰富多彩的研究内容。

电子动力学及相干辐射的强场调控与阿秒探测——强场与阿秒物理领域中的重大课题研究进展 Hot!

赵增秀,袁建民
2015, 44(1): 16-21     全文: PDF (2762 KB)   ( 下载: 17291 )
摘要

电子动力学及相干辐射的强场调控与阿秒探测是强场物理与阿秒物理领域中的重大课题。通过同步探测阿秒辐射和太赫兹辐射,文章作者首次实现了阿秒精度的太赫兹产生动力学的探测与控制,表明阿秒物理与太赫兹技术的结合有助于深入理解强场驱动下太赫兹产生机制和电子再散射动力学,展示了利用双色场控制电子波包相干相位,实现超快物理过程强场调控的可能。文章作者所提出的精确刻画太赫兹时域瞬时电场方案,有助于推动极化敏感的太赫兹谱学研究。可以预期,阿秒脉冲与太赫兹源技术不会局限于原子分子物理领域。实现阿秒物理与太赫兹技术之间的互为抽运与探测,将会极大地推动化学、材料科学、凝聚态物理等领域的高时空分辨的超快动力学探测。

超快强激光驱动的原子分子电离 Hot!

全威,柳晓军,陈京
2015, 44(1): 22-28     全文: PDF (2388 KB)   ( 下载: 40344 )
摘要

强场电离是超快强激光与物质相互作用时发生的基本物理过程。强场驱动原子分子的电离电子动力学过程发生在一个光学振荡周期以内,是在阿秒时间尺度上研究电子超快动力学的典范。不仅如此,强场驱动下的超短电子束还为探测原子分子的结构及其超快动力学提供了重要的技术手段。文章首先简要阐述了超快强光场中原子分子电离的基本物理图像,在此基础上,介绍了近年来基于强场电离电子开展的超快过程研究的几个例子,最后简要讨论了强场电离研究的未来可能发展方向。

缅怀陆埮先生专题

一张寄给陆埮先生的新年卡 Hot!

王进萍
2015, 44(1): 30-35     全文: PDF (2215 KB)   ( 下载: 1596 )
摘要

从2003年起,陆老师开始担任《物理》的编委,他总是鼓励我们要坚持《物理》的办刊原则,多刊登一些高水平的好文章。他不仅自己为《物理》撰写文章,每年还联络他所熟知的物理学家为我们撰稿,甚至还命令他在中国科学技术大学物理学院的儿子陆轻铀教授必须为《物理》杂志撰写一篇文章。2008 年,《物理》创办了“物理学前沿报告会”,希望借助报告会的形式来宣传《物理》。第一场就是陆埮老师3月19日在上海交通大学做的科普报告:“人类认识的宇宙”。细细回想这些年,陆老师默默地为《物理》做了太多的事,而我却不曾为他做过一件事,甚至习惯了每逢岁末,第一个收到的新年问候总是他发来的、并亲自设计的新年电子贺卡。而我所做的也仅仅是一句过于寻常的新年问候的回复。 先生辞世,我们再也收不到您的贺卡了。那么,2015 年的这张新年贺卡,让我来完成吧,寄给在遥远星空中的您,相信您不论在哪里都会一直关注《物理》的发展!

高山仰止,景行行止——追忆陆埮院士

宗红石
2015, 44(1): 36-39     全文: PDF (2125 KB)   ( 下载: 1269 )
摘要
2014 年12 月3 日,原本是一个非常普通的日子。上午9 点多钟,一阵紧促的电话铃声把我从工作中惊醒,我被告知,陆老现在状态不好,正在医院急救。我不禁紧张了起来。虽然从9 月10日至今,陆老的身体状况一直不是太乐观,不过今天南京的气温突然降了很多,这对陆老可能是一次严峻的考验。当我扔下手边所有的事情赶到医院时,陆老已经永远地闭上了眼睛。看着老人那熟悉的面容,听到师母撕心裂肺的呼唤,想起与陆老一起经历的种种事情,悲痛难忍。11 时12 分,我含泪仰望长空,天文学界的一颗巨星陨落了。
物理攫英

量子黑洞

王青 编译
2015, 44(1): 40-41     全文: PDF (1487 KB)   ( 下载: 1167 )
摘要
黑洞首先由英国的John Michell在1783 年构想出,他说:“如果一个和太阳同样密度的球的半径与太阳半径比例达500:1,……所有从这个物体辐射出的光将会被它自己的引力吸引回来”。13 年后,Pierre Simon Laplace 针对存在可囚禁光的“不可见物体”提出了独立证明。

引力系统中的时间之矢

周书华 编译
2015, 44(1): 42-42     全文: PDF (1553 KB)   ( 下载: 1277 )
摘要

我们相信,物理学的基本规律与时间的方向无关。然而,为什么未来与过去是如此之不同呢?“时间之矢”或“时间的方向”问题已困扰了物理学家和哲学家一个多世纪,而且仍然是近代物理的基本概念问题之一。大多数物理学家接受时间的方向与熵增加的方向相同的观点。但是不能解释为什么在过去存在一个低熵的罕见条件。一个多世纪前,Boltzmann 提出,我们可见的宇宙可能只是一个暂时的低熵的统计涨落,这种涨落影响着大得多的平衡系统的一小部分。在这种情况下,时间的方向就是将我们带回到平衡状态的方向。但是大多数当代的物理学家发现,这种解释不能令人满意:包含“我们”在内的随机涨落更容易产生一个单个的星系、一颗行星,或只是一个“大脑”,而不是整个宇宙。此外,根据“Loschmidt 不可逆佯谬”,如果设想存在这样一个低熵的时刻,那么熵将向着未来与过去两个方向增加,给出两个分开的时间之矢。

用等离子体操纵光

王树峰 编译
2015, 44(1): 43-43     全文: PDF (519 KB)   ( 下载: 860 )
摘要

对许多实验来说,调控光的偏振非常重要,而强激光却会损坏偏振元件。研究人员通过理论分析发现,可以让强激光束与另一束弱光共同通过等离子体来改变偏振状态。强激光束从原子中分离出电子,从而损害普通的光学元件。但等离子体是“已经被破坏”的物质,核聚变中的强激光束无法对它产生进一步的损伤,从而实现偏振调控。

高速喷射黏弹性流体形成美丽侧翼

朱星 编译
2015, 44(1): 43-43     全文: PDF (519 KB)   ( 下载: 923 )
摘要

当一束普通液体喷射向一个平面时,会散布成为圆盘形片,然而巴黎第七大学的Henri Lhuissier 等惊奇地发现,当使用黏弹性液体时,会形成方形、三角形等不同形状的片。

物理学漫谈

走近量子纠缠系列之五 贝尔不等式

张天蓉
2015, 44(1): 44-46     全文: PDF (1820 KB)   ( 下载: 1655 )
摘要
1963—1964 年,在长期供职于欧洲核子中心(CERN)后,约翰·贝尔有机会到美国斯坦福大学访问一年。北加州田园式的风光,四季宜人的气候,附近农庄的葡萄美酒,离得不远的黄金海滩,加之斯坦福大学既宁静深沉又宽松开放的学术气氛,孕育了贝尔的灵感,启发了他对EPR 佯谬及隐变量理论的深刻思考。
物理与生活

呼啦圈的物理学

陈成钧
2015, 44(1): 47-50     全文: PDF (2445 KB)   ( 下载: 1387 )
摘要

美国麻省理工学院(MIT)网站上的电子刊《每周重大发明家》在2012 年8 月12 日出版的一期中,记述了1958 年Richard Knerr 和Arthur Melin 发明呼啦圈的一段历史。呼啦圈发明以后,很快就成为全世界青少年喜爱的体育用品。问世仅仅两个月,在美国就销售了2500 万个。在1958 和1959 两年,在全世界就销售了一亿多个。呼啦圈运动不仅需要体力和耐久力,而且需要相当的技巧。美国健身运动促进会(American Council on Exercise) 在2011 年发布了一份研究报告,以充分的科学数据说明,呼啦圈是最好的健身运动之一。加上美国第一夫人Michelle Obama 和著名篮球运动员Shaquille O'Neal 的公开演示和倡导,许多美国的体育馆已把呼啦圈运动设为正规的成人健身运动项目。技巧高的运动员还可以同时转动多个呼啦圈。在2008 年,中国的金琳琳同时转动了246 个呼啦圈,创造了金氏世界纪录。在2011 年春节晚会上,她又以同时转动305 个呼啦圈刷新了自己保持的世界纪录。图1 显示了金琳琳同时转动5个呼啦圈的特技表演。这个特技表演是十分困难的。文章的最后一段将对此加以解释。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之六十八:形色各异的meta-存在

曹则贤
2015, 44(1): 51-56     全文: PDF (1972 KB)   ( 下载: 1602 )
摘要

现在是盗也摩登,娼也摩登,连赌咒也摩登起来,所以它新的名字叫“宣誓”——鲁迅《赌咒》 作为希腊语介词与前缀的meta释义繁杂。在metaphysics, metamathematics, metamaterial, metamagnetism, metalanguage, metamorphism,meta-verse,metastable,method等词汇中,此meta不同于彼meta,不可一概而论。

科学基金

2014 年物理科学一处评审工作综述

倪培根,蔡阳健,张守著
2015, 44(1): 57-63     全文: PDF (1843 KB)   ( 下载: 1406 )
摘要
2014 年物理科学一处共受理各类申请项目2960 项,比2013 年的3014 项减少54 项,其中青年基金申请数量增加50 项,面上项目申请量减少140 项,地区基金增加22 项。经初步审查,不予受理项目46 项,占申请总数的1.56%。经过通信评议和会议评审,有910 项获得资助,总资助经费66313 万元。资助数与2013 年度相当。表1 列出了2014 年各类项目申请、资助和批准经费的详细情况, 并与2013 年做了对应比较。
书评和书讯

2014年度值得推荐的物理学新书


2015, 44(1): 64-66     全文: PDF (1387 KB)   ( 下载: 2337 )
摘要
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