宇宙轻元素丰度研究的新进展

介绍了宇宙轻元素丰度的标准大爆炸核合成（ＳＢＢＮ）模型、理论和观测状况，特别是１９９４年的最新进展：已有三位有效数的４Ｈｅ丰度原初值Ｙｐ与由银河系观测推得的Ｄ＋３Ｈｅ丰度原初值ｙ２３ｐ间出现矛盾可能性，使ＳＢＢＮ模型面临考验；高红移吸收云中氘丰度测量的有关结果与原有２３显著矛盾，而与Ｙｐ偏小的趋向相洽，这可能对银河系化学演化模型提出质疑．因此，河外ＨⅡ区中氦丰度和高红移吸收云中氘丰度的测量及Ｄ和３Ｈｅ丰度化学演化的研究值得重视．     

2006年诺贝尔物理学奖——宇宙微波背景辐射的黑体谱和各向异性

相传约137亿年前我们的宇宙起源于“盘古开天地式的大爆炸”，能量密度和温度均超高无比，却绝无什么特殊的“爆炸”中心，在足够大的尺度上均匀且各向同性，一直持续膨胀至今．刚开始的时候，随着宇宙温度的迅速降低，若干基本粒子物质相继浮现，宇宙早期的核合成过程制备形成了宇宙时空中第一代恒星形成之前的大致原初元素丰度分布．宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场应当有量子涨落；耦合演化到后来呈现的物质场中，这些微弱而此起彼伏的涨落逐渐被引力在各种不同层次上放大，从而最终形成宇宙时空中不同尺度的物质结构系统（包括超星系团、星系团、星系、球状星团、恒星、行星等）．伴随着宇宙膨胀，有一个温度不断下降的热电磁辐射场被“捂”在物质场中；大约在389000年以后，这个热电磁辐射场基本不再与物质相互耦合作用，但它依然带有早期物质场中各处涨落的信息烙印．基于Einstein创立发展的广义相对论（1915年），Einstein（1917年）、Friedmann（1922年）、Lemaitre（1927年）、de Sitter（1932年）开辟了近代理论宇宙学的先河．Hubble（1929年）公布了遥远的星系退行速度正比于它们到我们的距离的划时代观测事实．基于宇宙元素丰度和核合成物理，Gamow，Alpher和Herman于1940—1950年大胆设想了宇宙“大爆炸”的物理框架图像．Penzias和Wilson（1964年）在贝尔试验室从事微波天线研究时意外地发现了2．7K宇宙微波背景辐射．经过多年的精心设计和准备，Mather和Smoot（1989—1994年）领导的“宇宙背景探索器”（COBE）空间试验精确地测量宇宙微波背景辐射的黑体谱和微弱的各向异性涨落；他们俩因此荣获2006年度的物理诺贝尔奖．90年来，科学家们众说纷纭，唇枪舌战，搜索证据，编造理论．随着地面、高空和空间综合试验及理论研究的持续迅速发展，精确宇宙学的时代已经到来．     

为什么CP破坏对宇宙很重要

 从阿尔法磁谱仪（ＡＭＳ）的反氦核的测量结果谈起 １９９８年６月,阿尔法磁谱仪搭乘发现号航天飞机升空作试飞行。在１０天的飞行期间,在约４００千米的高空收集到２．８６ ｘ １０６氦核,但没有发现反氦核,给出的测量结果：反氦核／氦核＜ １．１ｘ１０^－６。这一结果与原来的宇宙中不存在反物质的结论是一致的。 宇宙中是否存在反物质是科学中的一大难题。根据目前普遍接受的大爆炸（Ｂｉｇ Ｂａｎｇ）学说,宇宙是由约发生于１２０－２００亿年前的大爆炸产生的。大爆炸后,宇宙在不断地膨胀和冷却。大量的天文学观察和天体物理实验支持了这个理论。很自然,大爆炸应该产生相同数量的物质和反物质。什么叫反物质呢？     

有关宇宙微波背景辐射的最新报告

2006年3月15日在普林斯顿大学的一个记者招待会上，WMAP^＊（威尔金森宇宙微波各向异性探测卫星）小组发布了他们关于宇宙大爆炸后辐射残留的最新报告．报告提供了首张偏振宇宙微波辐射图谱，其内容有助于了解字宙诞生10埘秒之后的情况，也使标准宇宙模型通过了目前最严格的数据检验．他们还宣称我们生活在一个扁平状的宇宙中，这个宇宙仅含有4％的常规物质，但有22％的暗物质和74％的暗能量，这些结果与宇宙标准模型相吻合．WMAP成员Lyman Page说：     

A12O3X2（X=H，D，T）的电子振动近似方法

用密度泛函理论在B3LYP／6．311＋＋g（d,P）基组水平上对A12O3X2（X=H,D,T）分子的可能较低能量构型进行了几何优化．结果表明该分子的基态电子态和对称性为A12O3X2（X=H,D,T）（1A’）G,计算了氢同位素分子及A12O3X2（X=H,D,T）的电子能量E、定容热容Cv和熵S．用电子振动近似方法计算了固体A12O3的氢化热力学函数△H0,△S0,△G0,以及平衡压力与温度的关系．当A1203吸附氢（氘,氚）形成固体时,反应的氢氘氚排代效应的顺序为氚排代氘,氘排代氢,与钛等金属与氢及其同位素反应的氢氘氚排代效应的顺序相反．总体来说,这种排代效应都非常弱．随着温度的增加,这系列反应的氢氘氚排代效应趋于消失．     

压力和温度对固氘掺锂体系的影响

 利用路径积分蒙特卡罗方法，研究了压力和温度变化对固氘掺锂体系的影响。结果表明，在高压条件下（0.9~2.4 GPa），锂原子掺入固体氘后，要占据五个氘分子空位形成稳定结构。温度变化不能改变这一五空位占据。固氘掺锂体系锂原子吸收谱随压力和温度的变化趋势类似于固氢掺锂体系锂原子吸收谱随压力和温度变化的趋势。但在某一固定压力和温度点，这两种吸收谱却由于氘分子和氢分子零点振动的不同有着明显的差异。随着温度或压力的增加，这两种吸收谱间的差异越来越小。     

宇宙将永远膨胀下去

 大部分宇宙学家认为,宇宙─-它目前的膨胀速度比以往任何时候都缓慢─-最终或者会逐渐地实际上停顿下来,不再膨胀;或者膨胀停止后会重新开始收缩。现在,两位研究人员表明,根据来自宇宙背景辐射探测卫星（ＣＯＢＥ）测量到的数据,可以判断;宇宙将会无限期地膨胀下去．微波背景辐射存在的踪迹遍及整个宇宙,它被认为是宇宙大爆炸的遗迹．在天空的不同区域,这一辐射的温度有着轻微的差别,其数值为十万分之一左右．人们认为,这种差别为星系的形成──当宇宙处于青的期时──提供了线索．爱因斯坦的广义相对论指出,宇宙会拥有三种可能模型中的一种,每种模型同时也决定了宇宙的命运．     

勒梅特（Lemaitre，Abbe Georges Edouard 1894-1966）比利时天文学家（Astronomer，Belgium）

比利时天文学家勒梅特（他又是一位天主教神职人员），1927年独立地求出爱因斯坦方程的弗里德曼（前苏联数学家，曾提出引力场方程的各向同性通解，称弗里德曼宇宙模型）解。他的文章发表在一家不知名的比利时杂志上，他设想，宇宙早期处于极端稠密的状态，现在宇宙中的全部物质集中在一个大约只有太阳30倍大的球里，他把这个球称为“原初原子”，像一个巨大的原子核，宇宙起源于这个“原初原子”的爆炸。他的学说比较粗糙，是后来的大爆炸宇宙学说的先河。     

低能氘团簇离子(d_3~ )诱发固体靶内D-D核聚变过程中的团簇效应研究

通过对由三个氘原子组成的氘团簇离子（ｄ＋３）与三个分立的氘核（３ｄ＋）在轰击吸氘固体靶时所发生的ＤＤ聚变反应率的差别的研究，进而揭示氘团簇离子在与固体靶中的氘核发生聚变反应时所体现出的团簇效应．实验结果显示，在１０—４０ｋｅＶ／ｄ能区，每个氘团簇中的氘核（ｄ＋３／３）所产生的聚变反应率高于具有相同速度的独立氘核（ｄ＋）所产生的聚变反应率．反之，在５０—１００ｋｅＶ／ｄ能区，独立氘核比之于氘团簇中的单个氘核所产生的聚变反应率要高．两者之间的比值具有非常明显的能量相关性．这种团簇特性与团簇离子本身特性及固体靶环境等多方面因素有关．对其作用过程和实验中观测到的现象的实质做了具体讨论．     

宇宙幼年的照片——2006年度诺贝尔物理学奖

讨论了诺贝尔物理学奖与天体物理的关系，指出2006年度诺贝尔物理学奖已经是第8个年度、第11个天体物理项目、第14、15个天体物理学家获得诺贝尔物理学奖（见正文表1）．这个奖授予宇宙微波背景辐射的黑体谱形和各向异性的发现，强有力地支持了大爆炸宇宙学．文章也讨论了这个领域近年来的重大成就．     

红外光谱分析在CECE系统中的应用

氢氚体系的电解催化交换CECE流程示意图如图1所示，图中实线为液体流路，虚线为气体流路。其中原料水、电解液、各冷凝器冷却水、氢氧复合水以及进、出催化交换柱液相中的D／（D＋H）比值都可以采用红外光谱法进行定量分析。所获取的数据可用于催化交换单元的交换效率和交换柱参数、电解池参数等的计算以及CECE系统的物料恒算。     

激发态Na和K原子间的碰撞能量合并

置于同一池中的Ｎａ原子和Ｋ原子，分别被连续染料激光器和Ｋ光谱灯激发型Ｎａ（３Ｐ），Ｋ（４Ｐ），Ｎａ（３Ｐ）原子密度由吸收等效宽度技术测定。利用调制技术，分离出了由异核碰撞产生的荧光光谱，观察到了Ｎａ（３Ｐ）和Ｋ（４Ｐ）间的磁能量合并现象，并测定了其碰撞截面。     

Na（3P）十Rb（5P）碰撞能量转移截面

置于同一池中的钠原子和铷原子，分别被连续染料激光器和铷光谱灯激发到Ｎａ（３Ｐ），Ｒｂ（５Ｐ），Ｎａ（３Ｐ）原子密度由吸收等效宽度技术测定，利用调制技术分离出了由异核碰撞产生的荧光光谱，观察到了Ｎａ（３Ｐ）和Ｒｂ（５Ｐ）问的碰撞能量合并现象，并测定了其碰撞截面。     

Na（3P）＋Rb（5P）碰撞能量转移截面

置于同一池中的钠原子和铷原子，分别被连续染料激光器和铷光谱灯激发到Ｎａ（３Ｐ），Ｒｂ（５Ｐ），Ｎａ（３Ｐ）原子密度由吸收等效宽度技术测定，利用调制技术分离出了凡异核碰撞产生的荧光光谱，观察到了Ｎａ（３Ｐ）和Ｒｂ（５Ｐ）间的碰撞能量俣并现象，并测定了其碰撞截面。     

恒星能量下核子俘获反应率的晕核效应

恒星能量下俘获截面很难直接测量。¹⁰Be（n，γ）¹¹Be俘获反应涉及到非均匀宇宙大爆炸核合成，无直接测量实验截面数据。利用转移反应¹⁰Be（d，p）¹¹Be的渐近归一化系数（ANC）方法，计算了¹⁰Be（n，γ）¹¹Be俘获反应截面和反应率。¹¹Be是中子晕核。研究表明，在恒星能量下俘获到晕态的截面和反应率显著增大。     

固态氧在低压磁性和高压超导态两者间的中间相

氧是宇宙中最丰富的元素之一（仅次于氢和氦），它支撑着我们的生命世界．化学作为一门古老的学科，其现代化进程与人们对氧的认识紧紧相伴．在单质双原子分子中，O2是唯一具有磁矩的，其磁矩来源于分子中未配对的电子自旋．对氧降温或施压将使其成为固体，在较低压力下（〈8GPa），固态氧是磁性绝缘体．随着压力的增加，O2分子趋向于分裂成O原子，最终转变进入金属态，甚至在很低温度下成为超导（压力〉96GPa）．对固态氧结构的研究始于20世纪加年代，至今已区分出6种结晶相．其中1979年发现的ε相特别引起人们兴趣：这种暗红色的晶体，在8GPa到96GPa广泛的压力范围内存在，具有很强的红外吸收，并且原先在常压下的磁性不复存在,ε相可用单斜空间群C2／m描述，但红外吸收实验表明：ε相中的O2似乎已经缔合成较大的团簇，它的精确结构仍然未知．     

HT－6M装置上离子回旋波的传播和吸收

本文从波与粒子相互作用的线性理论出发，结合ＨＴ－６Ｍ托卡马克少数离子为氢，基本离子为氘［Ｈ（Ｄ）］的等离子体离子回旋共振加热（ＩＣＲＨ）为例，讨论了离子回旋波在这特定的等离子体中传播、吸收与少数离子氢的浓度ＲＨ（定义为ｎＨ／ｎｅ，ｎＨ为氢离子密度，ｎｅ是等离子体总密度）和平行波数ｋ‖的关系。文中最后还给出了ＨＴ－６Ｍ托卡马克离子回旋共振加热的优化实验方案。     

利用合成方法检测波面

采用子孔径波面的合成方法实现了大口径光学系统波面的检测。将被测区域划分成有限个子孔径，利用塔尔博特效应产生的莫阿条纹平移测量每一子孔径上波面斜率，根据所有所测量的子孔径上波面的斜率拟合出被测波面。检测了口径为500mm，焦距为13m的大口径光学系统的波面。     

氢原子的X射线新谱系的实验观测及其解释

 引出氢（氘）气放电产生的射线和粒子流打在非晶聚氘乙烯C₂D₄和有机玻璃C₅H₈O₂等靶上,测得其散射谱上有多条尖锐的X谱线,其中除一条外都是（不经散射的）原始谱中没有的。经反复证认,这些谱线不是靶中元素（如C或O）和可能包含的杂质元素的特征X射线,也不是原始谱中X射线的衍射线,更不可能是低能电子的轫致辐射经吸收后形成的峰,认为该谱线很可能是前所未知的一类新的原子态的X射线新谱系的一部分。用曾提出的一个“小氢原子”理论模型予以解释,即认为氢（氘）气放电中产生了“小氢原子”,其（在基态）电子轨道半径约为普通氢原子的玻尔半径的1/274,该小氢原子能级之间的跃迁能够很好地解释所测到的X射线新谱系。     

(Au)_核(Ag)_壳纳米微粒-火焰原子吸收光谱法测定过氧化氢

在90 ℃水浴条件下,以粒径为10 nm的纳米金做晶种,用柠檬酸三钠还原硝酸银,制备了平均粒径为30 nm的（Au）核（Ag）壳纳米微粒,用高速离心纯化除去过量的柠檬酸三钠获得了较纯的（Au）核（Ag）壳纳米微粒。在pH 3.8的HAc-NaAc缓冲溶液中,Fe2＋催化H2O2反应产生的羟基自由基可氧化（Au）核（Ag）壳纳米微粒生成银离子。离心后,离心液中的银离子可用火焰原子吸收光谱法在328.1 nm波长处测量。随着H2O2浓度增大,离心液中银离子浓度增加,其吸光度值增加。H2O2浓度在2.64～42.24 μmol·L-1范围内与上清液中银离子的原子吸收值ΔA呈良好的线性关系,回归方程为ΔA=0.014c-0.013 1, 相关系数为0.998 4,检出限为0.81 μmol·L-1 H2O2。当用于水样中H2O2的测定,获得了满意的结果。