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

封面故事:中国科学院国家天文台邓李才领导的团队自2017年底,在青海冷湖地区经过三年多的野外工作,克服野外高海拔(4200米)、无后勤支撑等重重困难,积累了超过三年的连续监测数据。数据分析显示,可观测时间和视宁度,这两个关键技术指标,与设置了目前尖端天文设施的美国夏威夷和智利北部最优台址基本持平。此外,大气可沉降水汽柱密度(PWV)越低,越利于开展早期宇宙观测和发现地外生命等重大科学问题的观测研究。PWV参数上横向比较,冷湖台址相对更好。光学/红外观测台址是极其宝贵、稀缺的战略资源,是国家空天战略蓝图上的核心元素之一。冷湖台址的发现,打破了缺乏国际一流台址这一长期制约我国光学天文观测和相关科学领域发展的瓶颈。而且冷湖所在的地理经度区域内,尚属世界大型光学望远镜的空白区,因此,冷湖台址对开展国际合作意义重大。相关成果于2021年8月18日在国际顶级科学期刊Nature在线发表。

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评述

原子核结构的相对论第一性原理研究 Hot!

孟杰,张开元
2021, 50(12): 789-796     全文: PDF (6101 KB)   ( 下载: 1377 )
摘要

过去几十年中,原子核物理的相对论密度泛函理论得到很大发展,可以成功地描述各种原子核现象。文章阐述在相对论框架下研究原子核多体问题的必要性,介绍原子核物理中相对论密度泛函理论的基本概念,回顾相对论密度泛函理论在描述原子核基态、手征转动和动力学过程等方面的应用,讨论基于原子核物理的相对论第一性原理研究,即完全自洽的相对论Brueckner—Hartree—Fock理论,构建微观普适的密度泛函的基本思想。

量纲分析和量纲制 Hot!

郑伟谋
2021, 50(12): 797-811     全文: PDF (1931 KB)   ( 下载: 1633 )
摘要

物理定律不依赖于测量单位的选择。量纲分析探讨这种不变性及其后果和应用。无纲量为单位变换下的不变量,物理规律最终必然只能用无纲量表达。从一个问题中的物理变量可构造出的无纲量数要少于原始变量数,带来简化,构造的无纲量可更深刻反映物理量间的内在关系。量纲概念足够深刻,但方法足够简单,应该是物理训练的重要内容。文章阐述量纲分析的基本概念、原理及其应用,大部分内容来自文献,着重讨论量纲制及其与单位制的关系,企图厘正文献中的一些混乱。特别指出,仅就量纲分析操作而言,可以只用MLT量纲制。

实验技术

先进大容量存储技术 Hot!

魏家琦,柳洋,赵巍胜
2021, 50(12): 812-822     全文: PDF (13938 KB)   ( 下载: 1352 )
摘要

硬盘驱动器作为当前大容量数据存储的主要承载体,是一种基于磁存储技术的电子设备。随着物联网以及云计算的快速发展,传统的硬盘驱动器已经无法满足日益增长的存储需求。因此,近十年来,各大厂商致力于研发新型磁存储技术,并于近期推出了新的产品。文章将从传统硬盘驱动器的结构出发,具体分析传统磁存储面临的主要瓶颈,详细介绍当前最为瞩目的能量辅助磁记录技术,并对大容量存储的未来进行展望。

前沿进展

二维材料的磁性研究 Hot!

孙媛媛,潘洪哲,汤怒江
2021, 50(12): 823-829     全文: PDF (10229 KB)   ( 下载: 1262 )
摘要

二维材料在自旋电子学器件中具有良好的应用潜力,高磁化强度、室温铁磁性二维材料的制备与研究,成为近年来自旋电子学领域的研究热点。文章简要回顾了二维材料磁性研究的背景,主要介绍了几种具有代表性的二维材料磁性研究的现状,并对二维材料的磁性研究进行了展望。

物理学史钩沉

黑体辐射公式的多种推导及其在近代物理构建中的意义(Ⅱ) Hot!

曹则贤
2021, 50(12): 830-835     全文: PDF (4716 KB)   ( 下载: 1526 )
摘要

(接50卷第11期)

研究快讯

钒基笼目晶格超导体中非常规配对密度波的发现 Hot!

胡彬,陈辉,高鸿钧
2021, 50(12): 836-838     全文: PDF (3697 KB)   ( 下载: 1251 )
摘要

作为费米子的电子无法满足玻色—爱因斯坦凝聚,但两个电子通过配对形成的库珀对(Cooper pair)则可以表现出玻色子的行为,进而诱导出超导电性。经典的Bardeen—Cooper—Schrieffer(BCS)理论认为超导电性是一种宏观的量子相干态,库珀对在形成的同时会发生U(1)对称性破缺,从而使所有的库珀对获得统一的相位。虽然BCS理论能很好地解释许多材料的超导电性,但高温超导体及越来越多被发现具有超导电性的强关联材料并不能用简单的BCS理论来解释。因此,寻找库珀对在非BCS理论下的行为对于理解非常规超导的机理有着非常重要的意义。

物理攫英

复杂系统研究先锋荣获诺贝尔奖

曹龙 编译
2021, 50(12): 839-840     全文: PDF (2947 KB)   ( 下载: 884 )
摘要
2021年诺贝尔物理学奖授予真锅淑郎(Syukuro Manabe)、克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)和乔治·帕里西(Giorgio Parisi),以表彰他们在复杂系统中的无序性和波动性研究中做出的贡献。奖金为1千万瑞典克朗(约110万美元)。奖金的一半授予Parisi,一半由Manabe和Hasselmann分享。诺贝尔物理学奖委员会表彰Parisi“因为发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”;表彰Manabe和Hasselmann“通过构建模拟地球气候的物理模式,量化气候可变性和可靠的预估全球变暖”。

冥王星的轨道倾斜诠释其冰盖历史

徐仁新 编译
2021, 50(12): 841-841     全文: PDF (1880 KB)   ( 下载: 872 )
摘要
2015年,新视野太空飞船旅行近十年后传回了冥王星激动人心的冰面影像。照片揭示了一片平滑、明亮、两瓣的冰面特征,其西叶称为斯普坦尼克平原(Sputnik Planitia)。这片由氮、甲烷和一氧化碳组成的冰盖位于盆地内,该盆地可能因冥王星早年被大型物体撞击而形成。

细胞内的拥挤环境有助于提高蛋白工作效率

朱星 编译
2021, 50(12): 842-842     全文: PDF (3658 KB)   ( 下载: 848 )
摘要
生物酶必须在细胞内拥挤环境下行使功能。最新的研究表明,生物酶或许利用这种复杂环境而更加高效的工作。驱动蛋白是一类可以沿着微管定向输运物质的马达蛋白,当施加某种扰动时可以加快驱动蛋白的运动。实验与模拟结果同时表明,许多蛋白在嘈杂环境中的工作效率比在安静环境中的更高。
物理学史和物理学家

中国分子束外延技术发展历程

周均铭
2021, 50(12): 843-848     全文: PDF (3287 KB)   ( 下载: 1012 )
摘要

分子束外延(以下简称MBE)是一种化合物半导体多层薄膜的物理淀积技术。其基本原理是在超高真空条件下,将组成薄膜的各元素在各自的分子束炉中加热成定向分子束入射到加热的衬底上进行薄膜生长。由于每一台分子束炉的炉口装有一个能快速开闭的快门,因而生长时能快速改变所生长材料的成分及掺杂种类。MBE技术是在20世纪60年代末由美国贝尔实验室首先发展起来的。MBE技术具有生长速度较慢且可控、表面及界面平整、材料组成及掺杂种类变化迅速、生长衬底温度低等特点,因而被广泛用来生长组分及掺杂分布陡峻的突变异质结和复杂的多层结构。

物理学漫谈

为何是伦琴发现了X射线?

林志忠
2021, 50(12): 849-851     全文: PDF (9174 KB)   ( 下载: 935 )
摘要
X射线(X光)于1895年11月8日被德国物理学家伦琴(Wilhelm C. Röntgen,1845—1923)意外发现,他因此在1901年获得了史上第一个诺贝尔物理学奖——瑞典化学家诺贝尔正巧于X射线被发现的半个多月前立下遗嘱,捐赠遗产设立诺贝尔奖。但是,伦琴拒绝为X射线申请专利,谢绝同事和朋友的建议用自己的名字命名(虽然后人有时仍将X射线称为伦琴射线),并且婉拒了在诺贝尔奖颁奖典礼上致词。伦琴又在遗嘱中,将他获得的诺贝尔奖金捐赠给了维尔茨堡大学(University of Würzburg)做为研究资助,但可惜由于第一次世界大战之后严重的通货膨胀,他捐赠的奖金后来几乎形同废纸。X光一被发现,当时的医学界立即认识到它的无限医疗价值,马上应用到医院中。1900年德军便已配备了移动式X光机,在战场上医疗伤兵。
物理思想进课堂

从“学会已知”到“探索未知”——物理思想进课堂专栏年度回顾与展望

魏红祥,陈征,张玉峰,郑永和
2021, 50(12): 853-854     全文: PDF (1726 KB)   ( 下载: 925 )
摘要
时光荏苒,转眼间“物理思想进课堂”专栏已在学界前辈的关心和同道朋友的支持下走过了一年的时光。在这一年里,由来自科研机构、高等院校的科学家和高校教师,与来自教科院和教学一线的优秀教研员和中学物理教师共同组成的课题组一起交流、研讨、碰撞,一方面对物理学的目的和结构、范式和方法、工具和对象等基本问题加深了认识和理解,同时也对基础物理的层次和结构、基本概念和概念之间的关联等进行了较为系统的梳理,还从教学的角度进行了思考和讨论。
Q&A

Q&A问答

中国科学院物理研究所
2021, 50(12): 855-856     全文: PDF (2549 KB)   ( 下载: 792 )
摘要
Q&A选自中国科学院物理研究所微信公众号每周五发布的《问答》专栏。受篇幅所限,这些答案难以尽善尽美,欲深度了解其中缘由的读者请同时参阅相关专业书籍。
总目次

2021年第50卷第1—12期总目次

《物理》编辑部
2021, 50(12): 859-864     全文: PDF (1399 KB)   ( 下载: 709 )
摘要
2021年第50卷第1—12期总目次
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