物理学的两个前沿

今年三月在Munich 附近的Garching,来自不同领域的物理学家们会聚一堂,再次认真考察物理学的两个前沿:非常大的和无限小的系统的物理学。有关宇宙学、天体学和基础物理学的Garching 讨论会,是CERN 和ESO 共同组织的。它是1983年11月在CERN 首创的系列会议的第二次。粒子物理学的目标在于研究探索物质的最小组分和弄懂它们怎样相互作用。     

通向洛斯阿拉莫斯之路

 1945年,洛斯阿拉莫斯实验室建成不到两年,却已拥有千余名物理学家,其中包括美国物理学界的精英和来自其他国家顶尖的物理学家。这些一流的物理学家前所未有地聚集在一起,日以继夜地工作,惟一的目标是制造原子弹。为什么他们要去那里?在踏上通往洛斯阿拉莫斯之路时,他们到底想着什么?要明白所发生的事,我们必须追溯到过去。通往洛斯阿拉莫斯之路的起点是1901年。镭具有奇异的特性,1901年来自巴黎的消息引起了卢瑟福和索迪的注意。他们用镭做了一系列实验,并于同年发现放射性是物质原子内部发生变化的一种现象。索迪在回忆发现时的情景说:“我真是太高兴了,简直可以说是一种狂喜。”     

等离子体可用于石墨烯掺杂

据物理学家组织网近期报道,美国莱斯大学的研究人员通过将石墨烯与光结合,有望设计和制造出更高效的电子设备,以及新型的安全与加密设备。相关研究报告发表在近日出版的《ACS纳米》杂志上。     

1887年11月：Michelson和Morley说明他们侦测发亮的以太失败了

直至19世纪末期，物理学家一般还是相信光是一种波，因此，大家认为它必须藉由某种媒介物才能前进，正如声波是在空气中振动一样。科学家几世纪以来一直都相信，宇宙间充满着一种闪亮、神秘、幽灵似的物质，叫做以太，是光波的媒介物。许多科学家都试图欲探测出以太，但无人成功。最后，Albert Michelson和Edward Morley于1887年做了有名的实验，提供强而有力的证据，     

生物物理讲座 第一讲 生物物理研究的某些特点

生物物理学是一门还不太成熟的交叉学科.它以物理学、数学的概念和方法来探索生命的本质,研究生命物质的物理性质和这些物理性质的变化在生命活动过程中的行为和作用,以及研究生命活动的物理及物理化学过程.它研究有生命物质世界的运动规律. 物质世界包活无生命和有生命二个部分.几个世纪以来物理学家把无生命物质世界的规律已研究得比较清楚,而对生命物质世界却了解得十分有限.这个使命落到了生物物理学家的头上.研究物质运动的规律是属于物理学的范畴,但它研究的对象是有生命的生物,因此要介绍生物物理的内容,首先要简单地了解一下生物的…     

石墨烯——未来材料之星

学习＂双语物理导论＂课程后,我们选择＂石墨烯＂作为课程论文和最终报告的主题.石墨烯目前是凝聚态物理和材料科学最为活跃的研究前沿,这一非传统的二维材料展现出极好的结晶性及电学质量,它在过去短短3年内已充分显示出在理论研究和应用方面的无穷魅力.论文首先叙述了石墨烯的背景与发现,接着阐述了石墨烯的定义、特性及相应的应用,结论是：虽然只有当商用产品出现时才能肯定其应用的现实性,但凭借其非同寻常的性质,石墨烯已不需要证明其在基础物理学中的价值.通过撰写这篇课程论文,我们践行了课程的理念和目标——＂让学生尽早阅读英文资料并开展一些研究性工作＂,并且受益匪浅.     

关于物质-反物质对称性破缺的发现

<正>2019年3月,欧洲核子研究中心(CERN)的物理学家宣布,他们在粲夸克系统中也找到物质和反物质不完全对称的证据。"物质和反物质"、"对称与不对称",这究竟是怎么一回事呢?让我们从头说起。1900年,物理学家开尔文男爵在英国皇家学会上发表演讲,他在展望20世纪物理学前景时,敏锐     

科学家找到大规模生产纳米石墨烯薄片新方法

 据美国物理学家组织网3 月26 日报道,韩国和美国的研究人员近日表示,通过混合固态二氧化碳和相应溶剂,能简单、经济地大规模生产出高质量的纳米石墨烯薄片.相关研究报告发布在本周出版的美国《国家科学院院报》网络版上.     

光学黑洞可以在实验室中生成

瑞典和苏格兰物理学家声称黑洞可以在实验室中造出来。他们的计算表明,得益于凝聚态物理研究的最新进展,可以创造出一个光学黑洞来吸取和捕集光的颜色,就像天文学黑洞吸引物质一样。 这两位研究人员发掘出Ｗａｌｔｅｒ Ｇｏｒｄｏｎ在１９２３年的一篇论文,从爱因斯坦的时空度规变化的相对论出发,认识到时空实际是一个媒介,因而任何运动的介电媒体对光都是一个引力场。但是,要观测到奇妙的黑洞效应,光在介质中的速度必须比介质的速度要慢。 美国物理学家最近在玻色一爱因斯坦凝聚物质方面的研究结果表明这一点是可行的：在铆原子的…     

不同N掺杂构型石墨烯的量子电容研究

超级电容器是一种利用界面双电层储能或在电极材料表面及近表面发生快速可逆氧化还原反应而储能的装置, 其特点是功率密度高、循环寿命长. 制备出兼有高能量密度的电极材料是当前超级电容器研究的重点. 以提高电容储能为目标, 通过掺杂N原子来调制石墨烯的电子结构, 使用基于密度泛函理论的第一原理计算了不同N掺杂构型石墨烯的态密度和能带结构, 拟合出了石墨烯的量子电容, 分析了量子电容储能提升的原因.     

一个新材料的亮相——石墨烷

英国曼彻斯特大学由A.Geim和K.Noveselov教授所领导的研究组在2004年开发出一种奇异的材料"石墨烯(gra-phene)".这种材料是由碳原子构成的二维晶体,它具有良好的导电、导热性能,它虽然很薄,但强度却很高.     

迈特纳及其对发现原子核裂变的贡献

 迈特纳(Lise Meitner)是奥地利物理学家,她1878年11月7日出生于奥地利的维也纳,父母都是犹太人血统,父亲是一位律师、自由思想家.迈特纳从少年起就对物理学发生兴趣,1901年进入维也纳大学学习,受到著名物理学家玻尔兹曼的重视和鼓励.1905年,迈特纳完成关于非均匀物质中热传导的博士论文,并获得了博士学位.     

迈特纳及其对发现原子核裂变的贡献

迈特纳(Lise Meitner)是奥地利物理学家,她1878年11月7日出生于奥地利的维也纳,父母都是犹太人血统,父亲是一位律师、自由思想家.迈特纳从少年起就对物理学发生兴趣,1901年进入维也纳大学学习,受到著名物理学家玻尔兹曼的重视和鼓励.1905年,迈特纳完成关于非均匀物质中热传导的博士论文,并获得了博士学位.     

寻找宇宙原初物质

 叶云秀在《最大和最小的和谐统---夸克-胶子等离子体》一文(《现代物理知识》1994年第4期26页)中写道:“如果能产生出大爆炸后约10-6秒之内的物质态,并研究它的性质、它的状态方程、它的演化过程……,那就可能为宇宙的起源和演化提供佐证,也可以说我们回到了差不多1.5×10¹⁰年以前。”为了实现这一愿望,在全世界一些粒子加速器上工作的小组你追我赶地试图重建宇宙的原初物质:夸克-胶子等离子体(自由漂浮的夸克和电子)的汤。在日内瓦欧洲粒子研究中心的物理学家们曾主张用铅离子互相轰击发现这种等离子体的痕迹,但不少科学家对此提出质疑,实验也未进行下去。     

不均匀磁场中单层二硫化钼的朗道能谱

单层二硫化钼是一种新型的类石墨烯材料,其内部较强自旋轨道耦合作用使它表现出许多不同于单层石墨烯的物理性质.本文从量子力学的基本概念出发,借助特殊函数方程理论,研究了在不均匀垂直磁场作用下单层二硫化钼中奇异的朗道能级结构.     

石墨烯掺杂研究达到新水平

关于掺杂石墨烯的新实验,令这种二维材料超越了"Van Hove奇点",进入到可能会存在奇异物质态的区域。石墨烯以其独特的电子特性而闻名,例如狄拉克点,在材料能带结构中的这个点,电子行为类似于高能粒子。一个载荷电子通过狄拉克样式的石墨烯,就会像一个粒子,几乎不与它的许多同类相互作用。     

物理学家的美学思想对物理学发展的作用

 打开物理学史会发现许多物理学家从事物理研究的直接动力来自于对自然美的一种追求。这里所说的自然美不仅指自然现象之美,更主要的是指自然现象背后物质结构、运动规律的内在美。它是一种理性美。爱因斯坦曾写道:“十分有力地吸引住我的特殊目标,是物理学领域中的逻辑的统一。”洛伦兹1878年在莱顿就职演讲时说:“所有物理研究的目的在于寻求简单的、可以说明所有现象的基本原理。”彭加勒在《科学和方法》中写到:“如果大自然不美,那它就不值得认识,如果大自然不值得认识,就不值得活下去。     

世上本无材,只因人精彩

正据说只是在2004年之前不久,英国曼彻斯特大学的Andre Geim课题组用胶带纸从单晶石墨片上粘贴撕扯下来一种单层碳原子膜,由此发现了一种原本被认为不可能稳定存在的新二维物质—石墨烯(graphene)。这应该是人类正儿八经发现的第一个真正的平面碳二维材料,从而揭开了石墨烯研究的"潘朵拉盒子",触发了全世界特别是中国对各种二维、准二维和伪二维材料的探索。十多年过去了,石墨烯成为万众景仰的     

激光烧蚀制备石墨烯量子点的多发光带的荧光光谱研究

石墨烯量子点作为二维范德瓦尔斯晶体量子点的典型代表,具有一系列的优异性质和光明的应用前景^[1]。特别是石墨烯量子点优异的发光特性,使其在细胞成像、荧光传感等领域表现出巨大的应用潜力^[2-3]。然而,对石墨烯量子点发光机制的研究尚不清晰,这大大限制了石墨烯量子点发光的应用。其中一个重要原因在于,发光机制的实验和理论研究需要纯净的石墨烯量子点样品,以突显石墨烯量子点本身的发光。但常用的化学制备方式,由于需要浓酸、强碱、强氧化剂、高温或高压等条件,使得制备的石墨烯量子点常含有杂质。而杂质的存在会使发光机制研究中涉及到的因素变得复杂,部分杂质会使量子点发光减弱甚至淬灭。虽然传统的制备石墨烯量子点的方式都适合其相应的应用目标,但作为研究石墨烯量子点发光机制的目标还远远不够,因此就需要寻找制备高纯度的量子点的方法,特别是物理制备方法,以避免化学反应,并研究石墨烯量子点的荧光光谱。     

振荡中的中微子——中微子混合矩阵的提出与验证

<正>中微子是联系微观物质世界和宏观宇宙的桥梁,对人类理解物质基本组成及宇宙起源和演化至关重要。1956年,科温(C.Cowan)和莱因斯(F.Reines)等首次直接探测到了反应堆电子反中微子。1962年,布鲁克海文实验室发现μ中微子。日本物理学家立即提出描述中微子振荡的混合矩阵,即MNS混合矩阵。此前,苏联物理学家庞蒂科夫(B.Pontecorvo)也提出中微子混合和振荡概念。