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物理  
  物理--2017, 46 (6)   发布日期: 2017-06-12

用宇宙作为物理实验室,探索在地球上无法企及的条件下的物理规律,是物理学和天文学共同的前沿课题;空间天文观测是其中最重要的研究途径之一。硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星是我国自主研制的第一颗空间X射线天文卫星,将实现1-250 keV能区的大天区巡天和定点观测,同时监测0.2-3 MeV的暴发现象,其主要观测对象是黑洞、中子星、伽马射线暴等极端天体,将极大推进对天体极端条件下物质动力学、粒子加速和辐射过程的认识。HXMT将于近期由长征四号乙运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,封面是其在轨示意图。

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特约专稿

硬X射线调制望远镜——中国第一颗X射线天文卫星 Hot!

卢方军,张双南
2017, 46(6): 341-347     全文: PDF (2316 KB)   ( 下载: 502 )
摘要

: 硬X 射线调制望远镜(The Hard X-ray Modulation Telescope,简称HXMT)是我国自主研制的第一颗X射线天文卫星。目前卫星的研制工作已经完成,将于近期择机发射。张教授,您能不能简单介绍一下为什么要发射这颗卫星?

张双南:天体发出的辐射往往覆盖了从无线电到高能伽马射线的整个电磁波谱段。为了更好地研究天体的物理性质,或者借助于天体提供的极端物理环境研究一些基本的物理过程,就需要尽可能从各个波段对天体进行观测。但是,由于地球大气的吸收,在天体发出的辐射中,只有部分无线电波和可见光能够到达地面,因此,红外线、紫外线、X射线、伽马射线的天文观测必须在大气层之上进行,它们也是空间天文观测的主要波段。

天体的X射线辐射和高温、高能粒子、强磁场和强引力场等极端物理环境和性质有关,是研究天体上各种剧烈活动的主要探针之一。X射线天文学是空间天文中起步最早,也是最主要的学科之一。在高空气球和探空火箭观测的基础之上,美国于1970 年发射第一个X 射线天文卫星“自由号”,实现X射线巡天,发现了300 多个X射线天体,打开了人类观测宇宙的新窗口,“自由号”的负责人里卡尔多·贾科尼也因此获得了2002 年的诺贝尔物理学奖。发射X 射线天文卫星,是研究天体高能辐射性质和高能物理过程的主流方法。

评述

给宇宙做仿真 Hot!

姬扬 译
2017, 46(6): 348-351     全文: PDF (2009 KB)   ( 下载: 570 )
摘要

强大的计算机让宇宙学家首次在宇宙背景里求解爱因斯坦那复杂得可怕的广义相对论方程。Tom Giblin,James Mertens和Glenn Starkman描述了这个仿真新时代如何改变我们对宇宙的理解。

源自软磁畴段的布洛赫线链行为研究 Hot!

韩宝善
2017, 46(6): 352-361     全文: PDF (5364 KB)   ( 下载: 354 )
摘要

在从1967—1992年连续25年研制固态磁存储器的故事中,中国没有缺席。1970年代初,中国科学院物理研究所磁学室磁泡组11个人从生长基片单晶,制备单晶磁泡薄膜和进行磁泡测量三方面开始磁泡材料的研制。当时文章作者负责测量,设计制作了磁泡测量装置。为了表征磁泡薄膜,发现了含有“一盘”软磁畴段的H图形,并找到了“脉冲偏磁场作用下硬磁泡的形成”的研究课题。这使作者在1980年代初经受住了磁泡下马的冲击,迎来了1983年布洛赫线存储器方案的提出,发觉已具有研究其机理的条件,最终成为该存储器的终结者,并在1991年国际J. Mag. Mag. Mater. 杂志第100纪念卷中荣幸地为“China”占了一席之地。从1992年以来,时间又过去了25年,但活生生的磁泡总在,当年报废的磁泡测量装置已经更新。盼望大学生和刚入门的研究者喜欢这台能显示赏心悦目的磁泡畴运动,能生动阐述铁磁学物理基础的研究导向性的物理实验设备。

前沿进展

Kagome光纤超快非线性光学研究进展 Hot!

杨佩龙,滕浩,方少波,魏志义
2017, 46(6): 362-375     全文: PDF (5366 KB)   ( 下载: 396 )
摘要

Kagome光纤(简称KGF)是一种不依赖带隙导光的新型空芯微结构光纤,其结构设计灵活、损伤阈值高、损耗低(高透区损耗可低至~40 dB/km)、支持宽带传输(>500 nm),并可通过纤芯改变所充气体及调节气压实现光纤色散、非线性效应的有效调制,在强场物理、超快激光技术等领域研究中优势突出。基于KGF在超快光学中的重要意义,该文对近年来国际上关于KGF在非线性光学变频及超短脉冲压缩等领域的研究成果进行介绍,并对关键性应用技术进行简要分析,最后对其发展前景进行展望。

“冷分子制备与操控”专题讲座

第一讲 中性分子的缓冲气体冷却与速度滤波技术

印建平,夏勇,邓联忠,李兴佳
2017, 46(6): 376-386     全文: PDF (2924 KB)   ( 下载: 475 )
摘要

文章首先介绍缓冲气体冷却的基本原理、实验方案与结果及其最新研究进展。其次,详细介绍产生冷分子束的低通速度滤波器的基本原理、技术方案及其实验结果。主要包括基于静电弯曲导引技术的Stark速度滤波方案、基于静磁弯曲导引技术的Zeeman速度滤波方案和基于激光弯曲导引技术的交流Stark速度滤波方案。最后,简单介绍缓冲气体冷却和速度滤波技术的应用研究。

研究快讯

催化产氢新进展:利用原子级分散的铂—碳化钼催化剂低温高效产氢

周武,马丁
2017, 46(6): 387-389     全文: PDF (1643 KB)   ( 下载: 535 )
摘要

氢气是一种具有极高能量密度的二次清洁能源。在20 世纪70 年代第一次石油危机期间,氢经济的概念被首次提出并推广,目标是在不远的将来利用氢气作为支撑全球经济的主要能源,取代现有的石油经济体系。氢燃料电池是其中的核心环节。它将氢气的化学能高效转化为电能,在航空航天、汽车以及其他固定和移动能量提供体系中有广泛的应用前景,是最具潜力的新一代能量提供系统。但是氢气化学性质活泼,氢气的储存和输运成为氢燃料电池应用乃至整个氢经济的关键瓶颈。目前,丰田的商业化氢燃料电池汽车Mirai 的解决方案是使用容量为约120 L、压力高达700 个大气压的钢瓶进行储氢,虽然经过严格的安全测试,但人们对其安全性仍存在质疑,而且城市内加氢基础设施建设需要大量的投资且存在一定安全隐患。

物理攫英

隐性的粒子世界

来小禹、徐仁新 编译
2017, 46(6): 390-391     全文: PDF (1637 KB)   ( 下载: 490 )
摘要
至今尚未发现的神奇粒子事件将揭示自然界最深奥的秘密。

黑板的力量

罗莹、张墨雨 编译
2017, 46(6): 392-393     全文: PDF (1633 KB)   ( 下载: 376 )
摘要
正如Philip Ball 所发现的那样,尽管已进入了数字时代,但对物理学家来说,与现代数字设备相比,传统黑板仍然是独特的、不可替代的。

光子的帽子戏法

王树峰 编译
2017, 46(6): 394-394     全文: PDF (1285 KB)   ( 下载: 360 )
摘要
两个独立的研究组第一次通过实验展示了真正的三光子干涉。

原子干涉仪热起来

戴闻 编译
2017, 46(6): 395-395     全文: PDF (1256 KB)   ( 下载: 330 )
摘要
今天,对于高精度测量,原子干涉是最先进的技术。它的应用包括:构建绝对重力仪,研究精细结构常数的变化,测量旋转角速度,以及测试等效原理等。其敏感性源于:低温下粒子的行为可以像相干波,粒子的动量决定相干波波长。为了实现和保持干涉测量所需的相干条件,大多数的装置使用复杂的激光冷却和捕获原子方案,用以保持原子系综的温度在μK 范围。但现在,在新墨西哥Sandia 国家实验室,Grant Biedermann 等已经展示了一台原子干涉仪,它使用封闭于玻璃泡内的热原子气,取代传统的冷原子气。新装置消除了超高真空和激光冷却的需要,从而大大拓宽了原子干涉技术的应用范围。
物理学漫谈

准晶体发现者Shechtman给年轻科学家的忠告

林志忠
2017, 46(6): 396-398     全文: PDF (1751 KB)   ( 下载: 408 )
摘要
在“晶体学”发展整70周年之际,Dan Shechtman教授气势如虹地改写并扩展了“晶体”的定义。
超导“小时代”

超导“小时代”之二十:“绝境”中的逆袭

罗会仟
2017, 46(6): 399-402     全文: PDF (2298 KB)   ( 下载: 398 )
摘要

敢于在绝望中寻找希望的人,是两位来自瑞士IBM公司的工程师柏诺兹(Johannes Georg Bednorz) 和缪勒(Karl Alexander Müller) (图3)。柏诺兹是缪勒的博士生,1982 年毕业后留在了IBM位于苏黎世的研究室(当时这类大公司都有基础研发实验室),开始从事过渡金属氧化物的导电性研究,试图从金属氧化物中寻找超导电性。其实柏诺兹早在1974 年的硕士毕业论文研究工作中,就从事钙钛矿氧化物超导体SrTiO3的单晶生长,缪勒本人也对氧化物超导体特别感兴趣,两人可谓一拍即合。当时大家普遍承认的具有体超导的氧化物材料里,具有最高临界温度的是BaPb1-x BixO3,Tc=13 K。他们认为,即使在BCS 理论指导下,寻找到电子—声子相互作用足够强或载流子浓度足够高的钙钛矿金属氧化物材料,临界温度还有提升的空间,哪怕它们在很多情况下都是绝缘体。要想在一群绝缘陶瓷材料里找超导,就像在大海里捞一只活着的蚂蚁一样困难。柏诺兹和缪勒的实验过程是十分令人沮丧的,他们找了一种又一种材料,测试了一次又一次,结果总是失败,痛苦到怀疑自己人生的份儿上。“我们从未想过会获得成功,我们只能一直保持低调,不停地加班又加班,借同事的设备来完成实验”,20 年后的柏诺兹曾如此回忆那段奋斗的岁月。幸运的是,尽管探索过程十分艰苦,他们并没有就此放弃,终于在1986 年,事情出现了转机。

物理学咬文嚼字

物理学咬文嚼字之八十七:何反常之有?

曹则贤
2017, 46(6): 403-406     全文: PDF (1847 KB)   ( 下载: 487 )
摘要

物理学探求宇宙的规则,物理学家却热衷于创造anomaly,abnormity,irregularity,以及用extraordinary,unusual,exotic等词修饰的花哨概念。太阳底下,反常的喧嚣在人不在事。

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