2001年物理学成果的回顾(Physics Stories of the Year for2001)

美国物理学会在 2 0 0 1年 12月总结了一年来 (2 0 0 1年 )在物理学各个领域内所得到的新成果 ,现在我们将这些成果列举如下 :在宇宙学方面有 :在宇宙线微波波谱背景上观察到第二和第三峰值 ;在早期宇宙时期探测到“再电离”时代 (ｒｅ -ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎｅｒａ)和对精细结构常数作试探性的证明 .在原子与原子核物理学方面有 :在气体中光线的有效阻塞与存储 ;对原子核的气液相图给出第一个实验公式 .在高能粒子物理学方面有 :在Ｂ介子衰变时观察到违反ＣＰ的现象 .在凝聚态物理学方面有 :在Ｃ60 晶体 (在 117Ｋ处 )和硼化镁 (在 4 0Ｋ处…     

进入用阿秒的时间量级来测量物理现象

最近在奥地利 -加拿大 -德国联合研究室以Ｆ .Ｋｒａｕｓｚ教授为首的研究小组第一次探测和测量到一个孤立的阿秒 (10 - 1 8ｓ)量级的脉冲 .他们产生的这个脉冲的持续时间是 6 5 0阿秒 ,其频率处于电磁波谱的软Ｘ射线范围 .利用它能测量单个电子从原子内剥离的图像 ,这是一个阿秒量级的物理现象 .他们的物理实验以及其他许多研究组的工作 (如 :Ｂａｒｔｅｌｓｅｔａｌ.,Ｎａｔｕｒｅ 13Ｊｕｌｙ 2 0 0 0 ;Ｃｈｒｉｓｔｏｖｅｔａｌ.,Ｐｈｙｓ .Ｒｅｖ.Ｌｅｔｔ.11Ｊｕｎｅ2 0 0 1;Ｐａｕｌｅｔａｌ.,Ｓｃｉｅｎｃｅ 1Ｊｕｌｙ 2 0 0 1)表明 …     

一句话新闻

足球迷们喜欢去统计和无休止地议论他们喜爱的球队的各种得分数 ,或者去估算还要多少点数才能保证球队在这个赛季中能晋级等等。现在英国Ｗａｒｗｉｃｋ大学空间与天文中心的Ｊ .Ｇｒｅｅｎｈｏｕｇｈ教授和他的同事们利用统计物理学中的方法进一步去分析从 1970年到 2 0 0 0年 15 0多个国家的足球联赛的比分数据 ,结果表明 ,足够比赛比分的概率密度分布函数既不能符合泊松分布 ,也不能符合负二项式分布 ,而是比较符合在自然科学中描述少概率事件的菲歇 (Ｆｒｅｃｈｅｔ)函数欧洲有两位科学家同时发展了如何精确地测定光场的技术 :一位是德…     

一种测试"复杂性"的新方法

对于一个生物系统 ,我们应该如何去测定它的复杂性呢 ?最近美国哈佛大学医学院和葡萄牙里斯本大学的Ｍ .Ｃｏｓｔａ教授及其研究小组提出了一个新的设想 ,他们认为疾病与衰老可以用信息的损失来定量描述 .换句话说 ,一个生物组织 (或器官 )的复杂性是与它对环境的适应性和它的功能性的发挥有着密切的关系 ,而疾病与衰老将会降低生物组织 (器官 )的复杂性 ,使得它们不容易适应环境的变化以及抵抗灾变事件的能力 .但是传统对复杂性的描述常常是与这种“信息损失理论”相矛盾的 ,按信息科学的观点来说 ,一个系统的复杂性是由该系统能生成多少新…     

如何使一本书能成为畅销书？

一本书藉的畅销究竟是聪明商人在促销呢，还是它真正是一本具有社会价值的书藉?它的销售额会迅速地下降呢，还是会是一本影响几代人的经典著作?这些问题好像不是自然科学领域应该研究的课题．但物理学家们却能利用统计物理的方法对这个现象提供真知灼见．它能预言将要发生的事件的几率有多大．就像在大地震后能确定随后将会有多少次余震，或者在沙滩上堆沙子时，会有多少次将会坍塌一样。     

由绝缘体转变为金属（发生在100fs时间内）

美国加州大学圣地亚哥分校的Ａ .Ｃａｖａｌｌｅｎ教授和他在加拿大魁北克大学的合作者们进行了一项新的实验 ,他们让一个 5 0ｆｓ的激光脉冲进入到一个厚度为 2 0 0ｎｍ的二氧化钒 (ＶＯ2 )薄膜样品中 .在激光的作用下 ,样品发生了两个相变过程 :一个是由Ｘ射线记录下来的晶体的结构性相变 ,它使每一个晶胞增大了一点点 ;另一个是由可见光短脉冲记录下来的从绝缘体转变为金属体的电相变 .两个相变都在预料不到的短时间间隔内完成 ,这次实验使研究者们观测到一个固体是如何逐渐地 (但实际上几乎是在瞬间发生的 )从一个状态转变为另一个新的…     

让玻色子具有费米子的行为

在微观世界中 ,物质分为两类 ;一类是费米子 (如电子等 ) ,一类是玻色子 (如光子或氢原子 ) .费米子服从泡利不相容原理 .如果将许多费米子放入一个体系内 ,那些处于其中的费米子必须具有不同的位置或不同的量子态 (如动量或自旋等 ) ,也就是说 ,二个费米子不能有完全相同的量子态 .而玻色子就没有这些限制 ,因此玻色子可以处于同一量子态上 .物理世界中已经有大量实例证明 ,可以使费米子具有玻色子的行为 ,例如在超导与超流的实验中 ,我们让费米子配对后就能使它具有玻色子的行为特征 .但迄今为止 ,还没有反过来的实例 ,即让具有不可分辨性…