近代物理讲座 第十一讲 粒子物理学的发展

一、粒子和粒子物理学 本世纪初物理学的发展弄清楚了原子的直径大体上是10-8cm的量级.进一步的发展中又认识到:原子核的直径是 10-12cm量级,原子核是由若干个质子和中子组成.质子、中子、电子和光子就是人们最早认识的一批基本粒子.在当时由于它们被认为可能是物质微粒结构的最小单元,因此被称为基本粒子.在这以后,凡是和这些粒子可以相互作用和相互转化并在当时的认识水平上认为是同一层次的粒子,统称为基本粒子.随着实验和理论研究的发展,显示出某些基本粒子肯定不能看作是点粒子,它们有一定的大小并有内部结构.同时还显示出来从内部结构…     

快电子与原子分子碰撞实验

 原子分子结构是原子分子物理学的基本问题,光谱实验和碰撞实验是获得原子分子结构实验数据的基本方法.当前原子分子的激发态结构和碰撞动力学仍然是原子分子物理的最重要的前沿研究领域之一,特别是原子分子高激发态、原子超精细结构和原子团簇更是十分活跃.原子分子及离子的碰撞过程不仅与原子结构、分子结构及其状态密切相关,而且普遍存在于天体、星际空间、地球大气、等离子体以及化学反应过程中.因此这些碰撞过程的基本数据和实验技术对于能源项目、军事技术和许多学科的发展有着密切关系.这些学科包括核物理、凝聚态物理、材料科学、等离子体物理、空间物理、天体物理、化学物理、分子生物学等.     

原子与分子物理学的发展概况和动向

一、研究和发展原子与分子物理的重要意义 按物质结构的层次来分,近代物理的主要发展方向,基本上有五个方面,形成了五个重要分支:1.基本粒子物理;2.原子核物理;3.原子与分子物理;4.凝聚态物理;5.天体物理。物质世界这些层次的结构和运动变化,是相互联系、相互影响的。对这些层次的研究,既要有所侧重,又要法意到它们之间的联系,才能把问题搞得更清楚,不应忽视其中任何一个层次的研究。原子与分子物理学是研究原子与分子的结构、运动规律以及相互作用的科学。主要研究内容有:1.原子与分子的电子结构;2.原子与分子光谱;3.原子与分子的碰撞过程…     

基本粒子研究在現代物理学发展中的地位

基本粒子的探索和科学本身同样古老.物理学不断地努力了解物质的基本构造,因此基本粒子的探索常常成为物理学中最前哨的部分.随着物理学的发展,基本粒子研究从化学转到了原子物理学,接着又转到了原子核物理学.在不到十年以前,又从原子核物理学分离     

基本粒子研究在现代物理学发展中的地位

基本粒子的探索和科学本身同样古老。物理学不断地努力了解物质的基本构造,因此基本粒子的探索常常成为物理学中最前哨的部分。随着物理学的发展,基本粒子研究从化学转到了原子物理学,接着又转到了原子核物理学。在不到十年以前,又从原子核物理学分离出来而形成一个新领域,它不再和原子及原子     

1983年原子与分子物理学及其应用讨论会简况

1983年原子与分子物理学及其应用讨论会已于10月26日-30日在桂林举行.来自全国的一百多名物理学工作者汇聚一堂,评述和讨论了原子分子物理学及其应用在国际上的现状并检阅了我国近年来这方面的进展.会上报告的论文包括大会报告及分组报告,内容有原子与分子物理理论、实验原子与分子物理和激光化学等方面的专题报告共58篇. 原子分子物理学是现代物理学中历史最悠久、应用很广的学科.它的每一进展,不仅将加深人类对原子和分子性质的认识,还会促进其它科学技术领域时发展,诸如激光技术、化学、生物学、核能技术、材料科学、表面科学等. 激光的…     

重夸克偶素的强子跃迁理论

我们知道宏观物体是由分子、原子组成的.原子是由电子和原子核组成的.原子核又是由原子和中子组成的.人们对物质徽观结构和微观运动基本规律的不断深入的研究,推动着物理学不断向前发展.近代粒子物理(又称高能物理)的研究,发现质子、中子和与它们相似的超子等(统称为重子)以及与它们有强相互作用的介子(介子和重子统称为强子)还有更深一层的内部结构.它们是由一种称为夸克的更基本的粒子所组成的.已经知道的夸克有以下几种: u c t(所带电荷为质子电荷的2/3), d s b(所带电荷为质子电荷的-1/3),其中u,d,s,b等夸克的存在已有明确的实验根据,t…     

穆斯堡尔谱学在固体物理中的应用

一、引 言 穆斯堡尔效应是原子核的γ射线无反冲共振吸收现象.它是西德人Roudolf·L.Mobauer在1958年发现的.由于观察到的共振线非常尖锐(接近原子核能级的自然宽度),故此现象立即引起人们的广泛兴趣.它能研究物理学和核物理学的一些基本问题,但大量的工作还是将它应用于固体物理学、化学、冶金学、地球化学和生物学等领域. 由于原子核在发射和吸收γ射线时会产生反冲,所以自由的原子核发射的γ射线能量比共振吸收所需的能量少2Ek(Ek为原子核的反冲动能).而自由原子核的Er要比γ射线的自然宽度大几个数量级,故难以观察到γ射线的共振吸收…     

光抽运技术──一种原子物理学的实验方法

利用物质和电磁波的相互作用是研究物质微观结构的一种主要手段.多年来光谱学的研究提供了大量有关原子和分子结构的数据,大大地推动了原子和分子物理学的进展.但是如果要了解原子、分子等微观拉子内部更加细微的结构和变化,光谱方法由于受到仪器分辨率和谱线线宽的限制,往往得     

一本包含实验电子云影像和物质波干涉实验的著作——《光场中的原子分子及激光技术》一书

原子和分子结构及其动力学特性的研究是物理学最基础的一项研究工作．真正完全了解原子分子的结构和物理性质，需要知道和了解包括精细结构的能谱的全谱．实现全谱研究的最重要的方法是研究激光与原子分子系统的相互作用，这也是深入认识原子和分子的一个有力的研究手段．     

高能物理学de发展及其展望

高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.这四种基本相互作用的强度可以用下列四个无量纲常数表达:     

90年代物理学：原子,分子和光学物理

一、原子、分子和光学物理的实质 原子、分子和光学物理(简称AMO物理学)旨在阐明物理学的基本规律,认识物质的结构及物质在原子和分子水平上的演变,认识光所有的表现形式以及发明新技术新设备等.AMO物理学向其邻近学科如化学、天体物理、凝聚态物理、等离子体物理、表面科学、生物学、医学等提供了理论、实验方法及基本数据.AMO物理学还促进了国家安全系统和核聚变、定向能源、材料研究等国家项目的发展.AMO物理学的发展使激光以及光加工和激光同位素分离等先进技术成为可能,并且由此出现了新型工业如光纤通信和利用激光进行加工.这些…     

高能物理学de发展及其展望

 高能物理学、亦称粒子物理学,是在原子、原子核和宇宙线的研究中诞生的.在原子的研究中发现了电子和光子,建立了量子力学和量子电动力学.量子电动力学是一种最简单的量子规范场论.以后提出的量子非阿贝耳规范场论是当前粒子物理基本理论的基础.在原子核的研究中发现了质子和中子,并且发现:除了二十世纪以前发现的万有引力相互作用和电磁相互作用以外,自然界还存在着另外两种基本相互作用:强相互作用和弱相互作用.     

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     

阿佛伽德罗常数和它的测定

阿佛伽德罗常数是物理学、化学中的一个重要的基本常数.它的发现与确定对原产分子学说的最后胜利,对微观现象同宏观现象联系的建立,对化学的发展和化学计量的确立起了决定性的作用. 十九世纪初,英国的化学家道尔顿建立了原子学说.但是他的学说很快就与盖-吕萨克发现的气体化合体积定律发生了不可调和的矛盾.这一矛盾的解决是意大利物理学家阿佛伽德罗的贡献.阿佛伽德罗首先把原子与分子区别开来,提出分子(组合分子)和原子(基本分子)是两种不同的概念.根据这种概念及盖-吕萨克的体积定律,他于1811年提出了著名的阿佛伽德罗假说:在同温同压下…     

全国第一次波谱学与原子分子物理学学术会议在北京召开

1980年3月5日至10日在北京召开了全国第一次波谱学与原子分子物理学学术会议.到会代表共70人.会议由中国科学院二局主持. 波谱学是一门基础学科.波谱学的研究导致了微波放大器研制成功,为量子电子学的发展奠定了基础,直接促进了激光器的产生.利用原子、分子谱线的恒定性,确定原子时间频率标准;精确地测量原子、分子的物理常数,不断地揭示了物理学理论和实验之间的矛盾,推动着理论的发展.例如辐射场和原子相互作用引起的原子内部结构变异的测定,为量子场论奠定了实验基础. 这次会议收到的磁共振及电子自旋共振的论文共42篇,反映了在固体物哩…     

高能物理的发展

高能物理(亦称粒子物理)是在研究原子、原子核和宇宙线的过程中诞生的.在五十年代初,加速器的能量开始超过IGeV,从而有可能开始对高能物理现象进行系统的研究,高能物理也就开始成为物理学中一个独立的分支学科. 在原子的研究中,发现了电子、质子和光子.就目前的粒子的分类来说,     

原子核壳模型发现前后

 大约四十年前,梅耶和詹森分别独立地提出了原子核壳模型,成功地解释了幻数等原子核结构的主要特性.虽然这个模型并未最终解决原子核结构问题,但它应作为研究原子核结构的基础模式已为世人所公认.因此,梅耶、詹森和对群论在核谱学上的应用作出重大贡献的魏格纳一起荣获了1963年度诺贝尔物理学奖金。本文介绍发现原子核壳模型的前后经过.卢瑟福发现原子内有核存在在1906年卢瑟福发现α粒子散射现象以后,盖革和马斯顿做了大量α粒子散射的研究工作.     

核磁共振技术在生物研究中的应用

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是以原子核自旋的共振跃迁为探测对象的谱学方法.当自旋量子数不为零的原子核处于外磁场中时,会引起能级的Zeeman分裂.若再施加能量等于Zeeman能级差的射频场,则会诱发原子核自旋的共振跃迁,这种现象即为核磁共振.核自旋的共振频率与原子的类型有关,且受原子所处化学和物理环境的影响.此外,NMR能量较低,不会影响探测对象(常为分子)的状态.因此,NMR能够在无损条件下提供多种具有原子和分子分辨的物质组成、结构、形态、动态变化等丰富信息.     

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…