破缺的对称性——简评2008年诺贝尔物理学奖

2008年10月7日北京时间下午5点45分,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将本年度的诺贝尔物理学奖的一半授予美国芝加哥大学的南部阳一郎（Yoichiro Nambu）,以表彰他发现了亚原子物理中对称性自发破缺的机制,奖项的另一半由日本高能加速器研究机构（KEK）的小林诚（Makoto Kobayashi）和京都大学的益川敏英（Toshihide Maskawa）分享,以表彰他们发现了对称性破缺的起源,并由此预言了自然界中至少有3个夸克家族存在．     

对称性与对称的破缺性

对称与对称破缺是自然界中普遍存在着的一种矛盾关系。对称是变化中的同一 ,反映不同物质形态在运动中的共性 ,破缺是变化中的差异 ,反映不同物质形态在运动中各自的特性。自然界的物质 (包括整个自然界在内 )处于对称→对称破缺→深一级对称→对称性又破缺……这样不断深化之中     

含磁单极电动力学的电磁对偶对称性自发破缺问题

首先提出了一种认为磁单极的存在将导致电动力学电磁对偶对称性自发破缺的新观点,指出了和这种对称性自发破缺相关联的零质量标量粒子即Goldstone玻子存在的可能性.然后通过对含磁单极电动力学作用量描述困难的分析,提醒读者磁单极的存在给电动力学带来的复杂性和不对称.最后为非高能物理背景的读者提供了两类磁单极即经典场扩展位形类磁单极和点粒子磁单极的概念.     

受限于对称性破缺狭缝间氢键流体的相平衡研究

利用密度泛函理论并结合改进的基本度量理论研究了受限于对称性破缺狭缝间氢键流体的相平衡. 首先根据氢键流体的吸附-脱附等温线及相应巨势获得不同条件下氢键流体的相图. 进一步讨论了氢键作用、狭缝间距、狭缝与流体分子间相互作用及对称性破缺程度等因素对氢键流体相平衡的影响. 结果表明, 由于狭缝与流体分子及流体分子间的相互作用存在竞争, 使得受限于对称性破缺条件下的氢键流体呈现更为复杂的相态特征.     

不同溶剂中番茄红素的荧光光谱及其特性研究

用970CRT荧光光度计测定了番茄红素在正己烷、乙酸乙酯、四氢呋喃、氯仿、丙酮和苯等6种溶剂中的荧光光谱以及番茄红素在四氢呋喃溶液中不同浓度下的荧光光谱。对所测光谱分析得出:6种溶剂中荧光光谱的最大峰值波长(λmax)分别为542.5 nm5、48.2 nm5、55.0 nm、555.7 nm、556.4 nm和565.7 nm,由于溶剂效应,随溶剂极性由小到大,荧光光谱的最大峰值波长(λmax)逐渐红移,由这些峰值波长计算得出相应的番茄红素分子在6种溶剂中的跃迁能ET分别为220.5 kJ/mol2、18.2 kJ/mol2、15.6 kJ/mol2、15.3 kJ/mol2、14.9 kJ/mol和211.5 kJ/mol,可见跃迁能ET也随溶剂极性增大而降低;当番茄红素在四氢呋喃溶液中的质量浓度低于50μg/ml时,溶液的荧光强度随溶液浓度增加而增大,当质量浓度高于50μg/ml时,由于番茄红素的激发态分子与基态分子相互作用,荧光强度反而减小;在浓度低于80μg/ml的溶液中,番茄红素的荧光光谱除最大峰值外还有三个较小峰值,据此计算得出相应的番茄红素分子的跃迁能分别为E(T1)=278.2 kJ/mol、E(T2)=260.2 kJ/mol和E(T3)=239.3 kJ/mol。     

基于荧光非共线光参量放大光谱技术的溶剂化动力学研究中的光谱矫正

利用荧光非共线光参量放大光谱技术测量了DCM染料乙醇溶液的溶剂化动力学过程. 实验结果表明,瞬态荧光光谱经过光谱矫正后,可以产生准确的溶剂化相关函数以及溶剂化过程中瞬态光谱峰值频率移动. 本文的工作表明荧光非共线光参量放大光谱技术有益同时关注荧光强度动力学以及光谱谱型演化的研究领域.     

双对称性破缺Au-TiO_2-Ag三层纳米杯的LSPR特性研究

设计了一种双对称性破缺Au-TiO_2-Ag三层纳米杯结构,采用有限元方法分析了其局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)特性,并采用等离激元杂化理论对LSPR现象进行理论分析。分别仿真了入射光偏振态、核壳结构参数和外界介质折射率对Au-TiO_2-Ag三层纳米杯消光光谱的影响。研究结果表明,当入射光偏振方向垂直于对称轴方向时,可将反对称横向耦合模式ω-⊥〉1的共振峰波长调谐至近红外区域1100nm附近,同时该模式共振波长随外界介质折射率的增大产生红移,这一特性可在生物传感领域得到广泛的应用。     

强相互作用系统的对称性及其破缺

本文简要介绍对称性及其破缺的概念和基本的数学上所说的幺正对称性等的微观粒子实现,从而为利用抽象的数学描述物理问题奠定基础。本文还简要介绍早期宇宙强相互作用物质演化过程的对称性及其破缺,尤其是可见物质质量的产生(比如DCSB)以及强相互作用等基本相互作用的规范对称性和破缺,为有意向探讨早期宇宙强相互作用物质演化的青年学者和研究生提供必要的知识储备,并打开一扇窗口。同时,还简要讨论原子核的对称性及其破缺,尤其是作为强相互作用多体系统的束缚态研究中的基本理论方法、(多粒子)壳模型及相互作用玻色子近似模型(IBM)、集体运动的描述及集体运动模式演化(形状相变)的研究方法及进展简况,提供一些在基本理论方法与前沿研究课题之间建立桥梁的实例。     

探寻对称性破缺的秘密——访2008年诺贝尔物理学奖得主

水中月、镜中花,对称广泛存在于自然界．对称与不对称在人们的日常生活中是一个永恒的话题,也是物理学家们长期努力、苦苦探寻的一个基础而又深奥的科学问题．获得今年诺贝尔物理学奖的三位科学家,提出的有关理论就是向我们诠释：因为有了对称性破缺,才有了延续至今的宇宙万物和五彩缤纷的世界,也才有了我们个性各异的人类自身．     

~(39)K_2分子C~1Ⅱ_u-X~1∑_9~+(J′=105)Q支激光诱导荧光光谱及电偶极跃迁矩变化率研究

用4415.6(?)CW激光线获得了~(39)K_2分子C~1II_u(v′=0,J′=105)-X~1∑_g~+(v″=1～10,J″=105)Q支激光诱导荧光(LIF)光谱.用最小二乘法拟合出了~(39)K_2分子X~1∑_g~+态振动常数和C~1II_u态电子谱项值T_e.光谱分析表明C~1II_u态T_e=22968cm~(-1)是合适的.用~(39)K_2分子Morse势计算了(V′=0,J′=105)-(v″=1～10,J″=105)跃迁的Franck-Condon因子和跃迁强度,强度计算值和激光诱导荧光光谱测量值之间有令人满意的符合,进一步的r重心近似分析给出了~(39)K_2分子C~1II_u→X~1∑_g~+电偶极跃迁矩R_(?)随核间距r的归一化变化率为-0.157～-0.168 debye/(?)(4.22(?)相似文献   

N，N-二甲基苯胺和苯醌间光诱导电荷转移

研究了N ,N 二甲基苯胺和苯醌间光诱导电荷转移的溶剂效应 .首先在B3LYP/ 6 31G 水平上对给体和受体进行构型优化 ,然后采用优化的给受体构型在Cs 对称性下计算得到两种相对稳定的复合物构象P和T .在CIS/ 6 31+G 水平上计算复合物气相激发态 ,结果发现 ,构象P的第三单重激发态发生分子间的完全电荷分离 ,构象T的第三激发单重态发生分子间的部分电荷分离 .在上述同样水平上计算复合物溶剂条件下的激发态性质 ,与气相结果相比表明 ,溶剂中两种构象的第三单重激发态均发生完全电荷分离 ,吸收光谱均发生较大红移 .     

掺杂PVK薄膜的荧光谱及电荷转移

根据PVK掺杂后荧光谱的变化，说明掺杂PVK薄膜的电致发光存在着从基质分子向掺杂分子的能量传递，用一个由单链模型扩展到包括杂质的哈密顿量进行数值求解，结果表明：在PVK和杂质分子之间有效的能量传递是源于它僮之间的电荷转移，且随着杂质浓度的变化，其荧光谱峰位的移动与掺杂前后系统总能量的改变及荧光谱强度与掺杂后转移的电荷数之间分别存在对应关系。该模型较好地解释了有关的实验结果。     

人工模拟捕光天线分子中超快能量转移的瞬态荧光测量

利用飞秒时间分辨瞬态荧光光谱仪测量苝四甲酰二亚胺三聚体内的超快荧光淬灭过程. 观察到因能量转移而导致的单体荧光的快速衰减,这一过程的时间常数约为0.82 ps.     

LHCⅡ三聚体中叶绿素分子间能量传递的瞬态差异吸收光谱分析

应用飞秒时间分辨差异吸收光谱技术对PSⅡ的LHCⅡ三聚体中的能量传递过程进行实验研究,分析得到三组能量传递的时间寿命组分：748 fs、3.28 ps、32.15 ps.其中748 fs的组分为单体内Chl b649分子经Chl b658将能量传递给Chl a665分子的过程；3.28 ps时间常量反映单体内能量从Chl a677向吸收更长波长的Chl a688分子的能量传递过程,以及Chl b643、Chl b658和Chl a668～670分子获得能量的过程；而32.15 ps的时间与三聚体内的单体间的能量传递过程有关.     

用斯塔克光谱技术研究酞菁锡薄膜中的激子跃迁和电荷转移

采用斯塔克光谱技术研究了酞菁锡多晶薄膜中的激子跃迁和电荷转移。观察到一系列分子间电荷转移所形成的双分子激子谱带，显示了斯塔克光谱技术在探测淹没于弗伦克尔激子带下面的微弱电荷转移跃迁方面具有独特的优点和很高的灵敏度。