前沿与基础：宇宙物质和过程的研究与原子分子物理

原子、分子是物质结构的第一个微观层次，是通向下两个微观层次———原子核和粒子的大门．原子分子物理在宇宙物质和过程的研究中起到基础理论的重要作用，而宇宙物质和过程的前沿研究则向原子分子物理提供了许多新的生长点．天体中有无止境的原子分子物理问题有待于人们探讨与研究     

世界上的高能物理实验室

物质结构、宇宙起源与演化、生命起源及其本质是21世纪自然科学研究的三个重大科技前沿,也是人类长期孜孜以探求的科学问题。在20世纪中叶,随着质子、中子(总称核子)等粒子的发现和核物理研究的深入,科学家对于物质结构的研究进入到比核子更深的层次,即高能物理的领域。二战以后,一批高能物理实验室相继成立,或在原有核物理实验室的基础上发展起来,建造了高能粒子加速器,     

捕获离子测试基本粒子物理学

正科学无法解释,宇宙大爆炸后物质是如何产生的。所有已知的物理过程都留给我们一个物质和反物质基本等量的宇宙,那么为什么现实中一切都是由物质构成的呢?这个宇宙重子不对称(BAU)是现代物理学所面对的最大谜团,也是粒子物理前沿全方位攻坚之驱动力。最近,美国实验室天体物理联合研究所(JILA)由Eric Cornell领导的研究组,利用桌面实验系统探索了这一前沿(采用捕获的分子离子探寻基本对称性的破坏)。研究人员特别寻找"电子电偶极矩"(eEDM)的迹象:他们没有发现痕迹,从而证实了以前实验的正确结论。1967年,俄国物理学家萨哈罗夫研究了宇宙重子不对称(BAU),发现:一个看似无关的对称性,即     

重子物质与反重子暗物质统一的起源

美国和加拿大的物理学家提出一种新粒子可以解决现代物理的两个重要疑难问题:暗物质是什么以及为什么宇宙中的物质远比反物质多?预计这种有待发现的粒子主要衰变成正物质,而其反粒子主要衰变成隐藏的反物质.研究人员声称,这种粒子在早期宇宙中的存在可以说明为何宇宙中物质比反物质多,以及暗物质实际上是隐藏的反物质.     

离散时空中的奇性自由的Friedmann宇宙解

由尘埃物质粒子的集合来形成一个理想的离散时空的Friedmann宇宙模型并证明了它是奇性 自由的. 关键词： 离散时空 尘埃物质 Friedmann宇宙 奇性自由     

物质与反物质可迅速转换

—个国际共同研究小组近日宣布，他们观察到了一种奇异的粒子与其反物质粒子迅速相互转换的现象，这种“物质一反物质振荡”将有助于理解为什么宇宙中看起来只有物质，没有反物质．     

离散时空的Friedmann宇宙的几何结构及其性质

研究了离散时空的Friedmann宇宙的几何结构,证明了形成Friedmann宇宙的尘埃物质并不分布在Friedmann时空点上,导出了在Friedmann宇宙中的试验粒子的测地运动方程,并揭示了Friedmann宇宙中的时钟和频移效应. 关键词： Friedmann时空 尘埃物质 测地运动 时频效应     

略谈粒子物理学实验

粒子物理学是当前物理学的前沿之一,它研究和探索粒子的种类、内部结构以及它们之间的相互作用规律。我们知道本世纪以来,人们的理论认识已经深入到物质原子内部的各个层次,深入到各层次粒子的结构,它的运动形态和转变规律。理论的认识之所以如此深入,主要靠先进的、条件极严格的科学实验方法的发展,如需要强电场、强磁场、高压强、高温度、高密度等条件。从历史经验来看,物理学研究的物质层次深化的决定性因素是物质粒子间的相对运动能量。换句话说,所研究的物质层次越深,需要的能量越高。     

“暗宇宙”之谜

 夜幕降临,星光灿烂,银河、星斗与皎洁的月光交辉相映,编织出美丽的夜空,这就是我们从小获得的知识:恒星、星云、星系……构成的浩瀚宇宙。然而,这只是个错觉,我们的宇宙实际上是“暗无天日”的,这就是2003年过去一年最新的科学成就:宇宙是黑暗的,或者说是个“暗宇宙”(请参阅封二精美彩图)。什么是暗宇宙?那是指组成宇宙的绝大多数物质和能量是不可见的,发光的物质和辐射只占宇宙物质的极小部分,这种不可见的物质和能量称为暗物质和暗能量。根据最新的测量,暗能量和暗物质合计占宇宙质量密度的96%,而我们熟知的恒星、星系等发光物质或重子物质仅仅只占4%。     

从“三大前沿”到“五驾马车”

<正>2008年5月底,美国能源部和自然科学基金委员会辖下的"粒子物理学项目优化小组"(Particle Physics Project Prioritization Panel,简称P5)发布了未来10年美国粒子物理学的发展规划报告,其中重点阐明了基础物理学的"三大前沿"——能量前沿(TheEnergy Frontier)、强度前沿(The Intensity Frontier)和宇宙前沿(The Cosmic Frontier),以及它们所包含的重大科学问题。标志着能量前沿的加速器就是坐落     

镜像物质能提供无限的能量吗

某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像伙伴(mirror partner),例如,电子有一孪生的镜像电子.由于镜像粒子很难与普通物质发生作用,因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的"暗"物质.俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说,若能捕捉到镜像物质,它们将能被用来产生近乎取之不竭的能量.     

为什么宇宙中的物质与反物质不等量

 宇宙学家认为在大爆炸中产生了相等数量的物质与反物质。如果物质与反物质粒子是严格地彼此相反的,它们应该已经发生湮灭而只剩下光子。然而,我们的宇宙是以物质为主的,这意味着大爆炸之后物质与反物质经历了不同的过程。为说明这种过剩的物质,粒子物理的标准模型预言,物质和反物质的衰变速率略有不同。     

费米实验室探测到物质与反物质之间的跃迁

宇宙学家相信，在大爆炸过程中产生的物质与反物质是等量的．但是如果物质与反物质粒子是彼此严格相反的，那么它们将已经湮灭而只剩下光子了．这种情况并没有发生，这就是为什么宇宙中的物质比反物质多的多．     

中国科学院物理研究所软物质与生物物理重点实验室

软物质与生命物质研究是典型的学科交叉,其内容跨越物理、化学和生物三大学科,是物质科学通向生命科学的桥梁,是21世纪凝聚态物理研究的前沿:为促进交叉学科发展,中科院物理研究所结合已有基础和综合优势,于2001年4月率先在国内成立软物质物理实验室,由王鹏业研究员和陆坤权研究员分别担任实验室主任和学术委员会主任。又于2009年12月由中科院组     

科学家在寻找宇宙早期物质

夸克-胶子等离子体是在宇宙大爆炸后10^-5S内存在的一种宇宙早期物质形态，那时夸克不是被囚禁在中子、质子等强子中，而是可以自由运动，寻找夸克-胶子等离子体的工作就是要在现今的实验室中使加速到极高能量的粒子进行碰撞来形成早期宇宙的环境。     

我想像的宇宙图景

集许多疑问,查多种资料,苦思而不得其解:宇宙到底是何种图景?今大胆提出一种看法,谬误之处,敬请指正。 “物质”是指不依人的主观意识而客观存在的一切,小到各种微观粒子,大到各种天体、星系所构成的大宇宙,渺渺茫茫,无穷无尽,尽管千变万化、形态各异,但它们都是“不依人的主观意识而客观存在的物质”。 既然宇宙万物皆是物质,那么物质是由什么构成的呢? 为了寻找组成物质的“基石”,人类自有史以来就展开了不同层次的探索,从思辨的假想,到科学的论证,从纯逻辑的推理,到实实在在的实验,从宏观到微观,探索的进程越来越快,探索的层次越来越深,从大     

反物质和暗能量

 上个世纪,人类在探索宇宙奥秘和物质基本结构及其相互作用的道路上取得了辉煌的成就,建立了描述微观世界的粒子物理标准模型和描述宇观世界的大爆炸宇宙学标准模型。粒子宇宙学将微观世界和宇观世界、粒子物理学和天文学结合起来,研究早期宇宙这一极端条件下的物理规律,探讨基本粒子的相互作用的统一。近代宇宙学研究表明,在宇宙演化过程中经历了暴涨(Inflation)阶段。基于粒子物理的标量场理论,暴涨宇宙学不仅为经典大爆炸宇宙模型中的初始条件和疑难给予了答案,而且提供了一个描述宇宙大尺度结构成因的合理理论,并为近年观测所支持。     

加载波前沿宽度对铝表面微射流的影响

利用光滑粒子流体动力学方法,计算了金属表面沟槽在冲击下的微射流现象,详细讨论了微射流对加载波前沿宽度的依赖性. 计算结果表明：随加载波前沿宽度增加, 射流质量和头部速度都减小,同时低速喷射物所占比例增大. 对结果分析得出,微射流由沟槽斜面粒子在冲击加卸载后获得轴向速度,并在对称轴附近碰撞形成;射流体由沟槽斜面的金属薄层构成;当加载波前沿变宽,形成射流的金属层变小,这是由于沟槽斜面粒子的碰撞速度降低,碰撞角度增大,部分粒子碰撞时不满足射流强度封锁条件,而不再形成射流. 关键词： 微射流 光滑粒子方法 加载波前沿     

美国粒子物理P5报告的一些评论

<正>美国粒子物理P5报告综合了全球同行广泛的意见和二十多位世界著名专家的评审意见,在全球化的大背景以及有限的资源配置下构筑美国粒子物理中长期的战略计划,使得美国在粒子物理的最前沿能继续保持领先的地位和促进新的重大发现。报告中建议优先获得资助的前沿研究课题对中国粒子物理学界未来的发展规划极具参考价值。例如希格斯物理,研究与中微子质量相关的物理,寻找暗物质,了解宇宙的加     

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。