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物理  
  物理--2021, 50 (4)   发布日期: 2021-04-12

封面故事:加速器光源作为综合性、基础性大科学设施,是推动科学和技术进步的有力工具。目前加速器光源的主力军为同步辐射光源和自由电子激光,二者可分别提供高重频和高峰值亮度的辐射光,而在短波长范围内鲜有光源能同时实现二者的特性。近期,清华大学工程物理系唐传祥课题组与合作者,首次实验验证了一种新型加速器光源——稳态微聚束(steady-state microbunching,SSMB)的工作机理。其原理是,将储存环内电子束的高回旋频率与微聚束的强相干辐射有机结合,产生高功率、高重频(兆赫兹至连续波)、窄带宽的相干辐射,波长可覆盖从太赫兹到极紫外波段。SSMB光源未来有潜力应用于极紫外光刻和角分辨光电子能谱学等领域。该工作发表于Nature,2021,DOI:10.1038/s41586-021-03203-0。

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评述

富氢高温超导材料 Hot!

单鹏飞,王宁宁,孙建平,程金光
2021, 50(4): 217-227     全文: PDF (7561 KB)   ( 下载: 1319 )
摘要

超导研究历经百余年仍方兴未艾,室温超导依然是全球科学家孜孜以求的目标。近年来,人们在超过百万大气压的超高压下发现的H3S、LaH10等富氢高温超导材料不断刷新着超导临界温度的记录,为最终实现室温超导带来了曙光,从而吸引了广泛关注。文章以超导材料发现的时间线为轴,概述了目前发现的主要超导材料体系和基于电—声耦合机制的BCS 超导理论,重点介绍了当前富氢化合物高温超导材料的研究进展、存在的问题与挑战、以及未来可能的研究思路。

纪念谢希德先生百年诞辰

温馨的回忆 Hot!

甘子钊
2021, 50(4): 228-230     全文: PDF (8520 KB)   ( 下载: 969 )
摘要

谢先生离开我们21年了,今年是谢先生百岁寿辰,每当想起她时,心里的感觉就是满满的温馨。

谢希德先生与中国物理学会 Hot!

杨国桢
2021, 50(4): 230-231     全文: PDF (6420 KB)   ( 下载: 967 )
摘要

谢希德先生是我极为敬仰的女科学家。她不仅学问好,在与国际科学界的友好往来中,也彰显出独特的智慧与个人魅力。谢希德先生不仅是国内外知名的物理学家、杰出的教育家,也是迄今为止中国物理学会发展史上唯一的一位女性理事长。她从1963年起担任中国物理学会理事,1978年至1991年担任中国物理学会副理事长。我从20世纪80年代开始担任中国物理学会的秘书长,与谢先生有过较多的接触。她在我的心目中是一位让人肃然起敬的巾帼英雄。

物理楼二楼那蹒跚前行的身影——追忆导师谢希德先生 Hot!

资剑
2021, 50(4): 232-234     全文: PDF (4767 KB)   ( 下载: 1000 )
摘要

我在复旦大学物理系攻读博士学位的导师有两位,都是女性,一位是谢希德先生,另一位是张开明老师,有两位非凡的女性导师是我的幸运。

追思——回忆母亲谢希德 Hot!

曹惟正
2021, 50(4): 234-237     全文: PDF (12208 KB)   ( 下载: 980 )
摘要

打开2000年第2期《上海画报》,妈妈慈祥的笑容又展现在我眼前。“人生乐事在奉献”——七个醒目的大字,正是妈妈的座右铭和一生的忠实写照。她把一生无私地献给了中国的科学教育事业,献给了上海的建设事业,献给了她工作了48个春秋的复旦大学,献给了和她同甘共苦几十年的父亲。最后,为了人类能早日攻克癌症,她又将自己的遗体献给了中国的医学事业。

缪子科学专题

缪子物理实验现状及发展前景 Hot!

唐健,李亮,袁野
2021, 50(4): 239-247     全文: PDF (9235 KB)   ( 下载: 1310 )
摘要

寻找超出标准模型的新物理是当前粒子物理学最重要的任务之一。 缪子物理实验,包括带电轻子味道破坏,缪子反常磁矩和电偶极矩,缪子素到反缪子素转换等是高强度前沿新物理研究的热点领域。文章介绍了国际上在这一领域开展实验的现状和展望,特别的,介绍了未来在中国开展相关实验的前景。

缪子成像及元素成分分析 Hot!

叶邦角,李样,周志浩
2021, 50(4): 248-256     全文: PDF (15332 KB)   ( 下载: 1356 )
摘要

缪子为轻子的一种,主要来源于宇宙射线和加速器。宇宙射线缪子能量高、穿透性强,是一种天然的非破坏性基本粒子“探针”,可以对物体进行成像和无损检测。加速器缪子强度高、能量可调,可以对物体快速成像。加速器产生的负缪粒子进入材料会形成缪子原子,级联跃迁产生的X射线可以对材料进行元素分析。文章介绍了宇宙射线缪子成像、加速器缪子成像和缪子原子X射线元素分析三种技术的基本原理、成像手段或分析方法,以及其主要应用、发展现状与趋势,特别介绍了中国散裂中子源在加速器缪子成像和缪子原子X射线应用研究的规划。

MuSR技术在凝聚态物理中的应用 Hot!

殳蕾,倪晓杰,潘子文
2021, 50(4): 257-265     全文: PDF (7694 KB)   ( 下载: 1374 )
摘要

缪子自旋弛豫/旋转(MuSR)实验技术利用缪子的自旋,在原子尺度上研究样品内部磁场的静态分布和动态涨落。文章介绍MuSR实验技术在凝聚态物理中的应用,阐述了MuSR在磁性、超导材料中发现的独特信息,包括磁有序、内部磁场分布、具有特定频率范围的自旋涨落,以及在半导体材料中获得杂质的电子状态和位置。这些应用表明 MuSR 对于理解关联电子材料复杂的物理现象及其物理机制具有重要意义。

研究快讯

机器学习方法研究玻璃体系中的Gardner相变 Hot!

金瑜亮
2021, 50(4): 266-266     全文: PDF (2782 KB)   ( 下载: 952 )
摘要

1985年,英国物理学家Elizabeth Gardner从理论上预测了在自旋玻璃模型中存在一种由全副本对称性破缺导致的复杂相变——Gardner相变。近年来的平均场理论计算表明,Gardner相变不仅存在于自旋玻璃,也应该存在于结构玻璃中。然而,如何在实验或计算机模拟中测量Gardner相变对应的临界指标,一直是一个难题,其主要原因是难以精确地测量该相变对应的关联长度。

地球极区电离层上空发现“太空台风” Hot!

张清和
2021, 50(4): 266-266     全文: PDF (2782 KB)   ( 下载: 852 )
摘要

台风或飓风是低层大气中发生的强烈热带气旋。那么,在地球或其他行星的高层大气中是否存在类似台风或飓风的现象呢?研究者一直在寻找它的踪迹。针对这一挑战,山东大学张清和、中国科学院国家空间科学中心王赤带领团队利用电离层卫星等的观测数据,结合磁流体力学数值模拟,开展了系列研究,近期取得了突破性进展。

纳米剪纸实现亚微米像素可重构纳米光机电器件 Hot!

李家方
2021, 50(4): 267-267     全文: PDF (2091 KB)   ( 下载: 922 )
摘要

随着纳米制造技术的发展,微机电系统与纳米光子技术相结合,形成了国际前沿的纳米光机电系统 (NOEMS),在信息、电子、医学、工业、汽车、航空航天系统中应用广泛。但重构单元的小型化与提高调制深度之间不能兼顾,这大大限制了光机电调制的对比度,并导致亚微米像素的空间光调制存在技术瓶颈。

磁性起源的表面态能隙与“半磁拓扑绝缘体” Hot!

陈朝宇
2021, 50(4): 267-267     全文: PDF (2091 KB)   ( 下载: 1008 )
摘要
近年来,具有本征长程磁序的拓扑绝缘体Mn-Bi-Te家族成为了研究拓扑物态和量子调控的理想载体,有望在同一材料体系中实现量子反常霍尔效应、轴子绝缘态和高阶拓扑绝缘态等多种新奇拓扑物态。其中,根据拓扑量子场论的预言,轴子绝缘态可以用来观测隐藏在拓扑材料体相之内的拓扑磁电效应,甚至有望为解答宇宙中暗物质缺失的疑难提供线索。
物理攫英

不破不立:利用DNA构建柔性材料

任春来 编译
2021, 50(4): 268-270     全文: PDF (4068 KB)   ( 下载: 1029 )
摘要
DNA分子间不是固定的——它们会不断拆分和结合来形成新的形态。Davide Michieletto解释了如何利用DNA这一特点来制造出新一代“拓扑活性”材料。

Hofstadter butterfly的新拓扑相

朱星 编译
2021, 50(4): 271-271     全文: PDF (1975 KB)   ( 下载: 1001 )
摘要
许多材料表现出拓扑相。大多数情况下,这种稳定拓扑物态来源于复杂能带的自旋—轨道耦合。但是,对一个在强磁场下的二维晶格而言,简单的能带结构也可以出现拓扑效应。这种磁致的拓扑相源自磁场和晶格的竞争,具有像蝴蝶翅膀一样的分形结构,是Douglas Hofstadter在1976年提出来的,因此也称Hofstadter butterfly。

利用脉冲星测到引力波了?

徐仁新 编译
2021, 50(4): 272-272     全文: PDF (1858 KB)   ( 下载: 1178 )
摘要
想象一下,能将引力波探测器延伸至银河系的边缘吗?北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)正是这样的组织,通过监测河内若干脉冲星的脉冲到达时间来测量距离的改变。2020年NANOGrav宣称发现脉冲到达时间出现涨落,可能是纳赫兹引力波的证据。黑洞合并可产生这种引力波,但不排除其他波源,包括宇宙弦、宇宙早期黑洞形成等。若NANOGrav信号确实源于引力波,则未来5年进一步观测或能区分这些模型。
谈书说人

谈书说人之四:师徒反目的缘由及其教训

刘寄星
2021, 50(4): 273-278     全文: PDF (3083 KB)   ( 下载: 1082 )
摘要

在“《理论物理学教程》是怎样写成的?”和“一桩未曾预料到的官司揭开的真相”两篇文章中,我们都曾提到过朗道和皮亚季戈尔斯基1935年下半年失和之事。师徒失和,在所多有,一般情况下为师者对学生申斥一番,以示惩戒,也就够了。令人不解的是,朗道对皮亚季戈尔斯基的惩罚居然一直持续了20多年。朗道为何对皮亚季戈尔斯基一直耿耿于怀,不肯宽恕?他们之间究竟有什么不可调和的矛盾?

物理思想进课堂

图像和模型——物理学的工具和对象

崔琰,陈征,郑永和,张玉峰
2021, 50(4): 279-281     全文: PDF (3952 KB)   ( 下载: 1157 )
摘要
物理学要描述客观世界,首先就要建立一个相应的模型。这个模型可以“正确”或者“不正确”,或者说“好”与“不好”,但是如果没有模型,一切便无从谈起。物理图像和物理模型是物理学重要的工具和对象,正确认识物理模型,能合理地构建和选择合适的物理模型,是学习和研究物理的关键。
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