火星的现在,地球的未来

 在“勇气”号登陆火星时,美国一位科学家指出,火星的现在预兆地球的未来。下面将根据天体运动规律和一些天文资料对此作简单的说明。一、行星运行轨道的理论分析太阳系内行星绕太阳做椭圆运动,为简单起见我们将其视为匀速圆周运动。设太阳的质量为M,行星的质量为m,太阳与行星之间的距离为r,万有引力常量为G,万有引力为F。根据牛顿的万有引力公式,得F=GMm/r²。(1)设行星绕太阳做匀速圆周运动的周期为T,其向心加速度可表示为a=v²/r=ω2r=(2π/T)2r。根据牛顿第二定律,得F=ma=m(2π/T)2r,(2)由(1)、(2)得T=2πr3/(GM)。     

太阳系行星运动遵循似不确定关系

20世纪80年代初期，由天文观测数据归纳发现天然行星轨道“速率比”的不连续分布规律 cv ＝λn ，系数λ≈2．099×103，n取自然数．因此，行星系的似作用量子η＝λG Mc ，行星运动遵循似不确定关系．于是，推出行星轨道分布及K epler运动第三定律．     

巧用椭圆方程求解拱点速度

开普勒定律告诉我们，每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。现设某一行星绕太阳做椭圆运动的轨迹如图1所示，图中坐标原点 O为中心天体所在位置，点 P为椭圆中心，绕行天体椭圆轨道的长轴所在直线为 x轴，a和 b 分别为椭圆半长轴与半短轴，c 为半焦距（a2＝ b2＋ c2），则可以得出轨迹方程。     

基于非线性分析方法的多种代用资料的相似性研究

代用资料的重建与分析是古气候研究领域的一个重要课题，应用小波变换和功率谱研究了都兰树轮等8种温度代用资料的主要周期，并以此为基础进行滤波，结合动力学相关因子指数和相关系数从代用资料的动力学结构特征和外部特征两个角度研究其在不同尺度上的相似性. 研究结果表明，准100a尺度是这些代用资料的共同周期，并且8种温度代用资料的动力学结构特征和外部特征在准100a及以上的尺度层次上是相似的，即外部特征和动力学结构特征两个方面均符合可比性条件. 同时，随着尺度的降低，动力学结构特征和外部特征的可比性均降低. 60—70a尺度及其以下的尺度，各分量之间的动力学结构特征失去了可比性；在小于30a的尺度上，它们的外部特征也不再具有可比性. 关键词： 代用资料 动力学自相关因子指数 相似性 尺度     

时间反演对称性破缺系统中的拓扑零能模

Su-Schreiffer-Heeger模型预测了在一维周期晶格的边缘处可能出现零维的拓扑零能模,其能量本征值总是出现在能隙的正中间.本文以半导体微腔阵列中光子和激子在强耦合情况下形成的准粒子为例,通过准粒子的自旋轨道耦合与Zeeman效应,研究了时间反演对称性破缺对拓扑零能模的影响.发现拓扑零能模的能量本征值可以随着自旋轨道耦合强度的变化在整个带隙内移动,自旋相反的模式移动方向相反;在二维微腔阵列中发现了沿着晶格边缘移动的拓扑零能模,提出了一维零能模的概念.由于时间反演对称性的破缺,这种一维拓扑零能模解除了在相反传输方向上的能级的简并,从而在传输过程中出现极强的绕过障碍物的能力.     

K介子协变动力学及其准粒子模型的性质

简要综述了中高能重离子碰撞中K介子的产生及研究进展。重点介绍了K介子协变动力学模型, 并在此框架内分析了中高能重离子碰撞中K+介子以及与其伴随产生的Λ超子的集体流特征。 结果表明: 协变动力学模型能够很好地给出K+介子和Λ超子的微分直接流。 相对而言, 软势给出的集体流与实验值符合更好。同时, 通过对不同输运模型中K介子准粒子模型的基本属性进行对比分析, 明确了协变动力学模型中K介子准粒子模型的质量及能量随核物质密度的变化特征, 以及周围核子的运动对于K介子基本属性的影响。In the present paper, we briefly review the progress in the study of kaon production in heavy\|ion collisions at intermediate and high energies and introduce the covariant kaon dynamics model. The collective flows of positively charged kaon and the lambda hyperon associated produced with kaon are studied in the framework of the dynamics. It shows that the directed differential flow of K+ meson and Λ hyperon can be reasonably reproduced in the covariant kaon dynamics model. The calculated results with soft equation of nuclear matter are in better agrement with experimental data. Meawhile, a detailed comparison of the properites of different quasi\|particle models in various transport model and the influence of nucleon’s movement on the effective mass and energy of the quasi\|particle in the covariant kaon dynamics model are discussed.     

带电粒子在地磁场中的运动及Mathematica数值模拟

基于单粒子轨道模型和地磁场偶极子模型,考虑相对论效应,对近地球区域磁场中运动的带电粒子轨迹使用Mathematica软件中六阶龙格—库塔算法进行数值计算和模拟,并对极光现象的产生进行了解释,同时讨论了带电粒子在地磁场中运动的引导中心近似.结果表明：1)从地球北极方向观察,被地球磁场捕获的质子沿顺时针方向漂移,电子沿逆时针方向漂移;2)粒子各个分运动的运动周期数值模拟结果与文献中理论值非常吻合;3)从(4R_e,0,0)入射的粒子投掷角小于7.38°时,带电粒子将会与地球表面大气层碰撞而沉降,存在产生极光现象的可能.大于7.38°时,粒子将会被束缚在地磁场中,形成辐射带;4)其他条件相同时,带电粒子投掷点距离地球越远,其漂移速度越大;投掷角越大,其漂移速度也越大;5)对于能量较低的粒子,一阶近似下引导中心轨迹能很好地代表粒子实际运动轨迹.     

用原子的发射光谱对氢原子、氦离子、氦原子内电子的运动瞬时速度和轨道半径的实测与研究

本文利用笔者发明的"原子内电子运动瞬时速度和轨道半径测量方法及其测量设备"(于2005年3月23日,由中华人民共和国国家知识产权局授予发明专利证书,发明专利号ZL00105041.9),对氢原子、氦离子、氦原子内旋转运动着的电子在发射不同频率的电磁波时的运动瞬时速度和轨道半径进行了实测与研究,首次实现了氢原子内电子运动参数的精确测量,氢原子的电子在发射(巴尔末谱线系)不同频率的电磁波时分别所对应的电子运动瞬时速度(km/s)是5173.9740,4899.4164,5510.2393,4673.4087,5860.4100,4313.0330;和分别对应的轨道半径(×10-12 m)是9.4640,10.5540,8.3440,11.6000,7.3770,13.6200.此结果与过去用其它方法实测的氢原子核间距离的一半32×10-12 m进行分析、比较,可以断定,用此方法测量的原子内电子运动瞬时速度和轨道半径数据是非常精确的.原子结构的动态"行星"模型图像第一次清晰地展现在人们的眼前;这标志着爱因斯坦与玻尔关于对"测不准原理"长期争论的结束;爱因斯坦的决定论观点取得了根本性的胜利.氢原子内旋转运动着的电子发射红、绿、兰、紫、紫外1、紫外2电磁波时,它所处的位置, 运动速度不同.每一个小周期内,电子发射两次电磁波.电子发射电磁波时,在一个位置上的运动速度较快,而在另一个位置上则较慢,即电子时而加快,时而又减慢;电子时而靠近原子核,进而又远离原子核,电子围绕原子核的旋转运动半径R 成周期性的变化;同时,电子旋转运动速度的大小也成周期性的变化,这正反映了原子的振动规律性.通过对氦离子、氦原子内旋转运动着的电子在发射不同频率的电磁波时的运动瞬时速度和轨道半径的实测、研究,发现氦原子的外层电子电离后,内层电子将作减速运动,并且内层电子的轨道半径将变大.氦原子内、外层电子在发射不同频率的电磁波时,所处的位置、运动速度均不相同;所发射的电磁波频率并非以其所在轨道半径的大小而成比例地增大或减小.实测证明电子发射电磁波频率的大小只取决于电子作减速运动的负加速度的大小.在每一个小周期内,电子发射两次电磁波,电子发射电磁波时,在一个位置上的运动速度较快,而在另一个位置上则较慢,即电子时而加快,时而又减慢;电子时而靠近原子核,进而又远离原子核,电子围绕原子核的运动半径R成周期性的变化,同时,电子旋转运动速度的大小也成周期性的变化.以上所测氢原子内电子的旋转运动轨道平均周期是0.79097372～1.98414850×10-17 s(注1飞秒=10-15 s);以上所测氦原子内电子的旋转运动轨道平均周期是4.764819～114.76487×10-22 s.     

多尺度法与准等时同步加速器粒子纵向运动的稳定性

在经典力学框架内和小振幅近似下, 把准等时同步加速器中的粒子纵向运动方程化为具有阻尼项、 受迫项的广义维尔斯特拉斯方程。在无扰动情况下, 用维尔斯特拉斯函数分析了系统的相平面特征; 在扰动情况下, 用多尺度法讨论了系统的稳定性。结果表明, 在相平面上, 分支轨道是一条过不稳定点的同宿轨道, 包围的区域呈“鱼形”或α形。系统的稳定性由“鱼形”区的面积决定, 面积越大系统越稳定; 结果还表明, 系统除了ωm=1的主共振外, 还存在ωm=2, 1/2的超次谐共振, 并找到了系统稳定性的临界条件。In the classical mechanics frame and with small amplitude approximation, the longutudial motion equation of particles in quasi\|isochronous syhchrotron is reduced to the general Weierstrass equation with a damping term and a forced term. In the non-perturbed case, the phase plane properties are analysed by using Weierstrass function; in the perturbed case, the stabilities are discussed in terms of the multi\|scalar techniques.The results show that the separatrix orbit is a homoclinic orbit through the instable point in the phase plane, the surrounding area is the fish form or α\|form.The stabilities are determined by the fish area, the large the area, the better the stability; also the results show that there are ωm=2, 1/2 super\| and sub\|harmonics resonance except the main resonance ωm=1, the critical condition of an instability is found.     

低剂量连续辐射引起的小鼠免疫系统的变化

为了评估低剂量X射线连续辐射对BALB/c小鼠健康机体免疫系统的影响, 实验采用X射线全身连续照射BALB/c小鼠, 照射第一天剂量为0.07 Gy, 剂量率0.2 Gy/min, 之后每天照射0.08 Gy, 共照射12 d, 累积剂量1.03 Gy, 照射后24和48 h取血、胸腺和脾脏。 流式细胞仪检测免疫细胞周期和凋亡的变化, 胸腺和脾脏指数用重量法获取。 实验结果表明, 小鼠胸腺细胞的周期在照射后24 h被阻滞在G2/M期; 外周血淋巴和胸腺细胞周期48 h被阻滞在 G0/G1期, 细胞凋亡比例在照射后两个时间点都显著增加; 脾脏淋巴细胞周期24 h被阻滞在 G0/G1期, 48 h被阻滞在 S期, 细胞凋亡比例在24和48 h显著减少; 脾脏指数在照射后48 h显著减少。 故低剂量X射线连续全身照射BALB/c小鼠可激活免疫细胞不同的周期监测点, 引起免疫细胞凋亡比例发生变化, 造成一定的辐射损伤, 且这种影响随着免疫器官的不同而不同。 For estimating the effect of low doses X ray continual irradiation to immunity system of mouse, BALB/c mice were continually irradiated to 1.03 Gy by X rays at a dose rate of 0.2 Gy/min in 13 d. At 24 or 48 h after irradiation, the immunocyte cycle and apoptosis were determined by flow cytometry, and the thymus and spleen weights were measured too. The results showed that the cycle of thymocyte were arrested in G2/M at 24 h, the number of peripheral blood lymphocytes and thymocytes in G0/G1 phase at 48 h was up and the percentage of apoptosis had a significance increase in both of time points; the cycle of spleen lymphocytes was delayed in G0/G1 at 24 h, in S phase at 48 h, the apoptosis had a significance decrase at 24 and 48 h; spleen index declined significantly at 48 h. The results suggested that low doses continual X ray whole body irradiation could activate different cell cycle checkpoints, and result in some changes of apoptosis and some damages to immunocytes. The continual X ray irradiation affects the organs differently, it might provide experiment basis for radioprotection.     

镓置换铝对SrAl2Si2O8∶Eu2+晶体结构和发光特性的影响

采用高温固相法在弱还原气氛下制备了Sr0.955Al2－xGaxSi2O8∶Eu2+ (x=0～1.0)系列荧光粉,研究了Ga3+置换铝Al3+对晶体结构和光谱特性的影响.Ga3+进入SrAl2Si2O8晶格与Al3+发生类质同相替代使晶胞参量a、b、c、β和晶胞体积V都随Ga3+置换量呈线性增大,表明形成了连续固溶体.镓置换铝对晶胞参量c的影响最明显,b其次,a最小.Eu2+的宽带激发光谱位于230～400 nm,表观峰值位于350 nm,可由267 nm、305 nm、350 nm和375 nm四个峰拟合而成.随着镓置换量增加,较短波长的三个激发峰发生红移并且267 nm和350 nm峰强度减弱,305 nm峰强度明显增强,375 nm峰位和强度基本不变,表观激发峰半高宽由109 nm减小至98 nm,基本不随镓置换量变化.发射光谱位于380～600 nm为不对称宽带,可由406 nm和441 nm两峰拟合而成并且随Ga3+置换量增加线性红移,拟合发射光谱峰面积之比线性递增,Ga3+进入晶格对较长波长发射中心影响较大.Ga3+置换量为1.0 mol时,表观发射峰位从407 nm线性红移至422 nm,表观峰值随Ga3+置换量线性增大,半高宽由58 nm增加至79 nm.镓置换铝造成Eu-O距离变小,发光中心Eu2+所处晶体场增强,5d轨道能级分裂变大,最低发射能级下移.     

橙皮素电场作用的分子结构和红外光谱理论研究

橙皮素(HES)是一种二氢黄酮药物, 为研究在外电场(EEF)作用下, HES的分子结构和光谱的变化,利用密度泛函理论(DFT)以及6-311G(d,p)基组,在C2-C1方向施加EEF(-0.005～0.010 a.u.)并优化HES分子的基态几何构型, 研究了分子总能量、键长、红外光谱(IR)、偶极矩(DM)和HOMO-LUMO能隙。在优化结构的基础上,采用含时密度泛函理论(TDDFT),探究不同EEF对紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、激发态(ES)的影响。结果显示,无EEF时,HES分子中C1-O18和C2-C26间的单键都优化成了双键,转变为烯醇式结构,这样分子中更多的基团构成一个共轭体系,形成最稳定的结构。随着EEF的增强,分子总能量先升后降,DM则先降后增,键长的变化复杂。当正向负向EEF都增强时,由于HES分子中不同化学键的振动产生的IR吸收峰(AP),相应地出现了不同的频谱移动,各个AP的强度也有不同的变化。无EEF时, UV-Vis在223.6和262 nm处有2个AP,分别处于E₂带、K带。223.6 nm处的AP随着EEF的增大出现了蓝移(BS),当EEF大于0.002 5 a.u.谱峰消失;262 nm处的AP在正向EEF下出现红移(RS),吸收强度随EEF的增强呈现衰弱趋势,当EEF为0.01 a.u.时, 谱峰RS至283 nm,强度达到最小值5 889.64 L·mol-1·cm-1;在负向EEF下出现BS,且吸收强度均增强,在EEF为-0.002 5 a.u.时, 谱峰BS至261 nm,强度增至最大值为12 500.36 L·mol-1·cm-1。当正向负向EEF都增强时,分子的能隙和激发态能量(EE)均呈现减小趋势,说明HES分子易被激发而处于活跃状态。在无EEF时, OS均大于零, 表明能够被激发。当不断加强正向EEF时, ES的OS均先升高再降低; 在负向EEF下OS有复杂的变化。分析EEF下物质的分子结构和光谱, 将为探究橙皮素的药效对其进行电场解离提供理论参考。     

质子数Z 分别位于Ru 之上和之下的A~(100~126) 丰中子原子核三轴形变在原子核形状变迁和共存中的重要作用(英文)

基于Ru (Z = 44) 丰中子同位素中存在最大三轴形变的理论预言和实验证据,综述了近年来Rh (Z = 45),Pd (Z =46), Ag (Z =47), Cd (Z =48)(质子数Z 位于Ru,Z =44 之上)及Zr (Z =40), Nb (Z =41), Mo (Z =42),Tc (Z =43)(质子数Z 位于Ru,Z =44 之下) 的A~ (100~126) 丰中子同位素中关于三轴形变的形状变迁和形状共存系统性研究的重要进展。252Cf 自发裂变瞬发 射线-- 三重符合、特别是新建立的--- 四重符合数据的系统观测和研究,在Ru, Pd, Cd 和Nb 丰中子同位素中显著扩展或首次观测到了一系列能带,为这个核区原子核形状的研究提供了新的、重要的实验数据。联系此前报道的有关进展,使用PES, TRS, PSM, CCCSM 和SCTAC 理论模型计算拟合新的实验数据,在该核区沿同中素和同位素链,并随自旋和激发能变化各自由度,跟踪原子核形状渐进变化,获得了新的系统性研究成果,显著扩展和深化了人们对原子核形状变迁和形状共存的认知。对于Ru 及其上的Rh (Z = 45), Pd (Z = 46), Ag (Z = 47) 和Cd (Z = 48) 丰中子同位素的研究表明:Rh 丰中子核具有比最大值稍小的三轴形变,γ = 28°,并在103{106Rh 同位素链上鉴别出了手征对称破缺;在三轴形变核112Ru和114Pd(N = 68)中发现了三轴原子核的摆动运动,该摆动运动也可能在114Ru (N = 70)中存在;观察到了从具有最大三轴形变的110,112Ru 中手征破缺到稍小三轴形变的112,114,116Pd 中扰动的手征破缺的过渡;在较软的Ag 核中观察到了丰富的谱学结构,在104,105Ag 中鉴别出了可能的手征对称破缺,在较重的115,117Ag 中提出了趋于三轴形变的软度;具有小形变的Cd核的能级结构被解释为准粒子耦合、准转动和软三轴形变;最近的库伦激发的研究提供了Z = 50, N = 82满壳附近122,124,126Cd 核中出现核集体性的实验和理论证据;上述研究成果展现出从Ru中的最大三轴形变(γ=30°,三轴形变极小增益为0.67 MeV), 经具有大三轴形变的Rh核γ=28°),到Pd核中的稍小、但稳定于中等自旋到高自旋区的三轴形变(γ~41°,三轴形变极小增益为0.32 MeV),再经Ag核中的软度,最后到具有很小形变、但仍出现集体性质、包括软三轴形变的Cd核的过渡。对于Pd核转动带交叉系统性的研究揭示了其第一带交叉(νh_11/2)2 中子转动顺排的上行驱动,和第二带交叉(πg_9/2)2质子转动顺排的下行驱动效应,成功地解释了114Pd 中的三轴摆动运动,并给出了110-118Pd同位素链中理论早已预言、而比早期理论预言更为完整准确的形状渐进变迁和形状共存的图像。根据该核区的系统研究,发现最大三轴形变出现在112Ru,而在相邻的偶Z(Pd)同位素链,三轴形变极小的中心在114Pd, 两者均为N = 68。上述系统性研究沿相邻的Ru和Pd偶Z同位素链,在N =68同中素中鉴别出最大三轴形变,均比理论预言的108Ru 和110Pd 多4个中子。在Z值位于Ru (Z = 44) 之下的Zr (Z = 40), Nb (Z = 41), Mo (Z = 42) and Tc (Z = 43) 丰中子同位素中,Y和Zr核具有很强的轴对称四极形变,而在较重的Zr同位素中出现了自由度;较重的Nb核(A = 104~106) 基态具有中等程度的软三轴形变和强四极形变,随着自旋和激发能的增加,过渡到接近于轴对称的强四极形变;而较轻的Nb核(A≤103) 基态均接近轴对称形状;在Nb同位素链上基态由球形到强四极形变的形状突变发生在100Nb(N = 59),在100-106Nb同位素链中基态的软三轴形变随中子数增加而增加;在Nb核中还观察到关于软三轴形变的形状共存;Mo核具有大的三轴形变,观察到了振动和手征对称破缺;Tc核具有比最大值稍小的三轴形变,γ=26°,并观察到了手征对称破缺。质子数Z从41到48的A~(100~126)丰中子同位素,特别是Pd和Nb 同位素,呈现出关于三轴形变的过渡特征。This paper reviews the systematic investigations and understanding for the shape transitions and coexistence with regard to triaxial deformations in A s 100 to 126 neutron-rich Rh (Z = 45), Pd (Z = 46), Ag (Z = 47), Cd (Z = 48) and Zr (Z = 40), Nb (Z = 41), Mo (Z = 42), Tc (Z = 43) isotopes with Z beyond and below Ru (Z = 44), respectively, in Ru the maximal triaxial deformation having been predicted and deduced. The recent measurements and studies of prompt triple- and four-fold, γ-γ-γ and γ-γ-γ-γ, coincidence data from the spontaneous fission of 252Cf using Gammasphere have yielded considerable expansion and extension or first observation of the bands in Ru, Pd, Cd, and Nb isotopes,which provided important data for the studies of nuclear shapes in this region. Combined with previous investigations, recent systematic studies of the new data well reproduced by PES, TRS, PSM, CCCSM and SCTAC model calculations have traced shape changes along the isotonic and isotopic chains, respectively,and with changing excitations/spins as well, significantly expanding our knowledge of shape transitions/coexistence in nuclei.For the neutron-rich Ru and beyond, Rh, Pd, Ag and Cd isotopes, triaxial deformations γ= 28°,slightly smaller than the maximal value, were deduced in Rh (Z = 45) isotopes, with chiral symmetry breaking proposed in 103-106Rh; onset of wobbling motions were identified in 112Ru and 114Pd (N =68),and probably also in 114Ru (N =70); evolution from chiral symmetry breaking in 110,112Ru with maximal triaxial deformations to disturbed chirality in 112,114,116Pd with less pronounced triaxial deformations was proposed; rich nuclear structure was proposed in soft Ag isotopes with possible chiral doubling structure suggested in 104,105Ag, and softness towards triaxial deformation proposed in heavier 115,117Ag;quasi-particle couplings, quasi-rotations and soft triaxiality were suggested in Cd (Z =48) isotopes with small deformations; onset of collectivity was recently suggested in 122,124,126Cd in the vicinity of Z =50 and N = 82 closed shells by studies of Coulomb excitations; shape evolutions from maximal triaxial deformations in Ru (γ=30°, with triaxial minimum energy gain of 0.67 MeV), through Rh with large triaxial deformations ( γ=28°), to less pronounced triaxiality in Pd (with triaxial minimum energy gain of 0.32 MeV), then soft triaxiality in Ag, and finally to slightly deformed Cd isotopes but with emergence of collectivity and soft triaxiality were proposed. The systematic studies of the band crossings in Pd revealed up-rising drivings of the first band crossings caused by (νh_11/2)2 and down-sloping drivings of the second band crossings by (πg_9/2)2, explained the onset of wobbling motions in 114Pd,and showed a long-sought picture of shape evolution and coexistence in the Pd isotopic chain which is more complete but complex than earlier predictions. Based on the systematic studies in the mass region,maximal triaxial deformation is found to be reached in 112Ru and less-pronounced triaxiality centered at 114Pd, both for N =68, four neutrons more than predicted in earlier theoretical calculations.In the neutron-rich Zr (Z =40), Nb (Z =41), Mo (Z =42) and Tc (Z =43) isotopes with Z just below Ru, large quadrupole deformations of axially symmetric shapes were deduced in Y and Zr isotopes, with emergence of the degree of freedom having been suggested for heavier Zr isotopes; medium triaxial deformations were deduced for the ground states of heavier (A > 104) Nb isotopes, and, with increasing excitations and spins, evolution from medium triaxial deformations with strong quadrupole deformations at ground states to nearly axially-symmetric shapes were deduced; light Nb isotopes (A6103) have near axially-symmetric shapes with strong quadrupole deformations; combining with the identification of onset of strong quadrupole deformation at 100Nb in the Nb isotopic chain, an increase of soft triaxiality with increasing neutron number was proposed in 100-106Nb. Shape coexistence with regard to soft triaxiality is also proposed in Nb isotopes; large triaxial deformations, vibrations and chiral doublets were proposed in Mo isotopes; chiral doubling and large triaxial deformations (γ ~26°) slightly smaller than the maximal triaxiality were suggested in Tc isotopes.The neutron-rich nuclei with Z ranging from 41 through 48 and A ~100 to 126, especially the Pd and Nb isotopes are thus found to be transitional nuclei with regard to triaxiality.