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物理  
  物理--2015, 44 (05)   发布日期: 2015-05-12

1928年狄拉克提出描述电子的相对论方程。次年,H. Weyl指出无质量的狄拉克费米子可分成两个手性相反且无质量的Weyl费米子,其性质跟狄拉克磁单极一样,也都没有得到实验证实。随着1980年整数量子霍尔效应,尤其是近十年来拓扑绝缘体的发现和研究,人们认识到Weyl费米子的特性可以在凝聚态体系的低能激发中实现。与先发现狄拉克方程,再提出Weyl方程类似,人们首先在狄拉克半金属中观测到了无质量的狄拉克费米子,然后在非中心对称TaAs家族中预言存在Weyl费米子。封面图中显示12对Weyl费米子在TaAs晶格动量空间的分布。红、蓝球表示不同手性,即不同磁荷的Weyl费米子,箭头表示磁单极周边“磁场”分布。绿圆圈表示忽略自旋轨道耦合时的狄拉克节点线圈。具体论文参见Phys.Rev.X ,2015,5:011029。

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评述

激光等离子体加速器的兴起与发展 Hot!

周美林,颜学庆
2015, 44(05): 281-289     全文: PDF (3050 KB)   ( 下载: 1628 )
摘要

激光等离子体加速器是近几十年来在世界范围内兴起的一种新型粒子加速器,它在科学研究和日常生活中都有着广泛的应用前景。文章分别从激光电子加速与激光离子加速两方面介绍了它的基本原理与实验发展历程。作为一个新生事物,它取得许多振奋人心的结果,同时也面临着一系列挑战。文章最后对激光等离子体加速器的发展和应用进行了归纳和展望。

奇异原子核的形态与结构专题

原子核中的结团运动 Hot!

周波,任中洲
2015, 44(05): 291-297     全文: PDF (6360 KB)   ( 下载: 983 )
摘要

结团的形成是原子核物理中最有趣的现象之一。单粒子运动、集体运动和结团(集团)运动是原子核中核子的三种主要运动模式。如何描述原子核中这种复杂的结团关联运动一直是核物理中一个极为重要的问题。文章简要介绍了原子核中的结团现象,结团模型的发展历史,以及α凝聚的相关研究进展。

原子核的四面体对称性 Hot!

陈永寿
2015, 44(05): 298-303     全文: PDF (2755 KB)   ( 下载: 892 )
摘要

除了几个幻数核呈球形外,原子核大都是变形的,例如椭球形。现代核物理实验已发现,原子核可以呈“梨形”形变,即具有反射不对称性。理论研究预言,原子核还可能具有“金字塔”形变,即四面体对称性,而实验上还未找到原子核的这种新对称性。文章从强相互作用量子多体体系的对称性及其破缺的基本规律出发,阐明原子核四面体形变的形成机制,并介绍其理论描述。同时讨论寻找四面体形变原子核的基本方法和最新实验研究进展。

奇异反超核和反物质 Hot!

马余刚,陈金辉
2015, 44(05): 304-310     全文: PDF (3336 KB)   ( 下载: 1010 )
摘要

文章简要回顾了反物质研究历史,重点阐述了过去几年反物质研究领域的新结果,包括美国布鲁克海汶国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)上观测到的首个反物质超核信号和迄今为止最重的反物质原子核——反氦4。同时,还介绍了欧洲核子中心(CERN)反氢原子捕捉的新结果以及宇宙空间站上α磁谱仪(AMS)二期的新进展等,并讨论了这些进展对认识物质结构的启示。

研究快讯

爱因斯坦的“幽灵”超距作用实现多方量子安全通信网

项玉,何琼毅,龚旗煌
2015, 44(05): 311-314     全文: PDF (4578 KB)   ( 下载: 1875 )
摘要

量子力学理论可以完美地描述自然界中最小的物理体系,比如原子和光子。正如1935年爱因斯坦、波多尔斯基、罗森在他们著名的Einstein—Podolsky—Rosen(EPR)佯谬中提出的,量子力学具有令人惊讶的特性:处于位置和动量理想关联量子态的一对粒子,一定时刻后在空间上完全分离,对其中一个粒子测量会瞬间影响相隔遥远的另一个粒子的性质,这被爱因斯坦称为“幽灵般”的超距作用。同年,薛定谔提出了量子纠缠的概念,即处于量子纠缠的复合系统,其态矢量不能表示为各个粒子的态矢量的张量积形式(通常称为量子态不可分特性)。作为量子体系显著区别于经典体系的特征,量子纠缠不仅具有重要的理论意义,也是量子密码、量子计算、量子通信等量子信息处理的重要资源,对这方面的研究已经成为国际科技界激烈竞争的焦点。与一般的量子纠缠相比,EPR佯谬中描述的量子关联,除了具有不可分性,还具有非定域性,即:Alice 对处于EPR态的A粒子某个观测量的测量,可以引导距离遥远且与之纠缠的B 粒子量子态到她所选择的观测量的本征态,从而可以较为精确地预言Bob 对B粒子的观测结果。这种关联现象最近被称为EPR 量子引导纠缠(EPR steering entanglement)。最新的研究表明,这种特殊的量子纠缠可以由三方或多方共享,用来作为安全通信加密所需的量子密钥,这意味着多方量子秘密通信成为可能。

前沿进展

高效钙钛矿太阳电池的研究进展

张天恺,于涛,邹志刚
2015, 44(05): 315-322     全文: PDF (2386 KB)   ( 下载: 1456 )
摘要

具有钙钛矿结构的新型光吸收材料CH3NH3PbX3被引入染料敏化太阳电池体系以后,电池效率取得重大突破,引发了科学界对钙钛矿太阳电池研究的极大兴趣。目前,为了进一步提高这种钙钛矿太阳电池的效率和深入理解其工作机理,太阳电池研究者们正在不断地工作和探索。文章简述了钙钛矿型化合物的基本性质,回溯了这种新型太阳电池的效率提升直至突破15%的研究历史,介绍了近期这一领域国内外研究组的一些重要工作,并对这种高效新型钙钛矿太阳电池的未来发展进行了展望。

物理攫英

固体氦是超固体吗?

林熙 编译
2015, 44(05): 323-324     全文: PDF (1661 KB)   ( 下载: 1066 )
摘要
一些新实验指出,氦原子(4He)能流过装满固体4He的样品腔。然而,这样的流动尚未被完全理解,并且不同于10年前令人激动的固体内部类超流运动。

特殊声学结构可以躲避声呐探测

王树峰 编译
2015, 44(05): 325-325     全文: PDF (1578 KB)   ( 下载: 870 )
摘要
一种电流沿着其表面传导的特殊电子学材料,其声学版本可以使潜艇躲开声呐的探测。

重子内部存在类似分子的结构

徐仁新 编译
2015, 44(05): 326-326     全文: PDF (4028 KB)   ( 下载: 828 )
摘要
人们普遍认为重子由三个夸克组成。然而,处于激发态的Λ(1405)粒子或许会挑战这一简单的描述:Λ粒子在这一激发态表现得像是由一个夸克二重态(即夸克对)和一个夸克三重态构成的“分子”。这个图像不能用标准夸克模型来解释,并且已经争论了近五十年。最近,澳大利亚阿德莱德大学的理论计算支持了这一观点。

超冷原子与磁通量子相遇

戴闻 编译
2015, 44(05): 326-326     全文: PDF (4028 KB)   ( 下载: 773 )
摘要
在混合量子系统中,不同的子系统(例如,超冷原子子系统和超导电路子系统) 相互耦合,它们各自优势的结合有可能发展出新的应用。最近,德国图宾根大学的PatriziaWeiss 和他的同事已经在相关实验中取得了进展。他们使用超冷原子云检测附近超导环内的离散磁通量子。研究人员说,这样的结果可能会导致新型的量子信息器件。在这些器件中,冷原子云作为一个信息存储器,用于存储超导电路运算产生的数据。
物理学史和物理学家

回忆陆埮

罗辽复
2015, 44(05): 328-333     全文: PDF (2445 KB)   ( 下载: 951 )
摘要
1952年我参加全国高校统一招生考试,填报的志愿依次是北京大学(简称北大)物理系,复旦大学物理系,北京大学数学系,复旦大学数学系,南京大学天文系。可能因为成绩较好,被录入北京俄语专修学校二部,预备留苏。10 月初的一天,我只身登上从上海到北京的列车,在座位上一动不动地连坐了30多个小时,终于快到北京了。这时,发现座位后的那位青年和我去的是同一个地方,于是我认识了陆埮,我们拿出发榜的《解放日报》相互证实身份,巧的是报考志愿竟然完全相同。翌年我俩都未能出国,由教育部直接按第一志愿送北大物理系学习,开始了我们的物理学“追梦之旅”。20 世纪20 年代科学界流传着一句话:“背着书包到Gottingen 去,因为那里才能学到真正的物理学”;50 年代的中国,对物理学怀着好奇和兴趣的年轻人似乎心里也响着一个声音:“背着书包到北大去”。我们一点也不后悔未能出国,因为留在北大可以学习物理。
物理学漫谈

“新颖”为什么比“正确”更重要?

文小刚
2015, 44(05): 334-339     全文: PDF (4064 KB)   ( 下载: 17613 )
摘要
“我想用量子纠缠来统一基本粒子和引力,用的是一个全新的思路,一个代数的思路,和几何分析的思路完全不同。也可以说是想用代数的眼光来看几何分析,用代数的眼光来看纤维丛。过去爱因斯坦把我们引入了用几何分析眼光看世界的思路,它主导了物理学一百多年的发展。但我觉得几何分析的视角没有抓住我们世界的本质。我们应该用代数眼光看世界,理解世界。”——文小刚
物理学讲堂

广义相对论与黎曼几何系列之一:古老又现代的几何学

张天蓉
2015, 44(05): 340-342     全文: PDF (2243 KB)   ( 下载: 1492 )
摘要

1915 年,爱因斯坦提出了他最引以为傲的理论——广义相对论,至今一百年过去了,这个学说仍然是天体物理及宇宙学的重要理论基础。而广义相对论又是建立在距离当时50 年前黎曼几何的基础之上。因此,广义相对论的故事,要从几何讲起……

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之七十二:什么补偿!

曹则贤
2015, 44(05): 343-345     全文: PDF (1935 KB)   ( 下载: 3582 )
摘要

但是科学不仅是逻辑的,也是历史的。——王正行 Compensation常出现在热力学第二定律相关的表述中,这个英文词及其汉译补偿却总让笔者在热力学第一定律的层面上打转。

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