对反物质进行光谱测量的实验进展

 激光被首次用来成功制造出反氢原子,这样就可以对反物质原子进行精确的光谱测量。哲学家威廉·詹姆斯说过:“如果你想推翻所有乌鸦都是黑的这个论断,那么不必证明它们都不是黑的,只要你找出一只白乌鸦就足够了。”同样,如果你想检验所谓的CPT定理--根据CPT定理,一个由反物质构成的世界其行为与一个由物质构成的世界完全相同,所以你也不必制造出整个“反物质世界”。只要能够证明反原子有一次发生跃迁的频率值与相应的原子在同样的跃迁中频率值不同,证据就非常足够充分了。     

关于物质-反物质对称性破缺的发现

<正>2019年3月,欧洲核子研究中心(CERN)的物理学家宣布,他们在粲夸克系统中也找到物质和反物质不完全对称的证据。"物质和反物质"、"对称与不对称",这究竟是怎么一回事呢?让我们从头说起。1900年,物理学家开尔文男爵在英国皇家学会上发表演讲,他在展望20世纪物理学前景时,敏锐     

反物质的寻找和理论研究现状

 反物质研究是宇宙学的重要课题之一。近年来这方面的研究比较活跃,比如华裔科学家丁肇中主持的轰动一时的“α磁谱仪计划”,其主要目的就是捕获宇宙中的反粒子。去年我国成功发射了“神舟”五号载人飞船,标志着我国航空航天技术已步入世界前沿,其目的也是为将来进行包括反物质问题在内的一系列科学研究创造条件。其他的研究设备还包括各种大型的国际空间站等等。     

对称性是物理学的一把双刃剑

 对称性的概念最早源于生活。所谓“对称”,通常是指左右对称。除此之外还有轴对称、球对称等。在近代物理学中,对称性是一个很深刻的问题。在粒子物理、固体物理、原子物理等领域里,对称性问题也很重要。德国大数学家魏尔斯特拉斯(Weierstrass,1815～1897)首先提出了有关“对称性”的普遍定义,即把一个“体系”通过不同的操作达到不同的“状态”,若前后两种不同的“状态”在此操作下不变,我们可以讲这个体系对于这一操作是“对称”的,而这个操作也可以认为是这个体系的“对称操作”。常见的对称操作有空间的平移、转动以及时间的平移。     

物理学这棵老树绽放的一朵新花:实验室真人统计物理学

 简单言之, “物理”二字的意思就是“物质之理”。不言自明, 这里的“物质”是指自然界中无智能的“物”, 例如原子、电子等。这里所说的“无智能”主要指, 这些物质没有学习能力、对外界环境没有适应性, 举个例子:若有两个原子, 沿着同一轨道相向而行, 它们必然相撞;今天撞了, 如果明天再遇到同样的情况, 这两个原子仍旧会相撞。为什么?因为这些原子没有学习能力, 它们“不长记性”、“记不住”已经发生的事情, 所以, 下次再相遇时, 该发生什么还发生什么, 换言之, 因为它们没有学习能力, 所以, 它们对外界环境也就没有适应性。事实上, 也正因为“物理”关心的是无智能的物质系统, 所以, 它们可以用简单的物理原理来描述、理解、预测, 例如牛顿第二定律、万有引力定律等。在这些原理中, 人们不必额外引入描述学习能力和适应性的物理量, 可能也正因此, 物质世界在物理学家的眼中是简单的, 物理学家总喜欢用一些简单的物理原理来解释和预言我们所在的这个物质世界。例如, 理论物理学家们正在刻苦攻关的大统一理论正是这样的一个理想的、“简单”的理论, 期望它能解释宇宙中各种自然力之间的关系。     

复杂而有序的软物质

 法国物理学家德·热纳(P. G. De Gennes)(图1)在1991 年获得诺贝尔物理奖时,以“软物质”为题演讲,首次用“软物质”一词概括所有“软”的东西,包括普通的流体和当时美国学者惯常称呼的“复杂流体”,从此推动了一门21 世纪跨越物理、化学和生物三大学科的重要交叉学科的发展。     

物理学与科学美

 日常生活中,“物理学”和“美”这二个术语都是人们非常熟悉的．在辞典中,物理学的定义是：探讨物质结构和物质运动规律的学科．“美”在辞典中的定义具有多样性,在一定范畴内,“美”定义为：各个部分的匀称性和比例性、和谐、形式的适宜性和完整性,形式和内容的一致性等等．当然,这只是静态的看法．在动态的认识中,“美”本身还包含着受历史和社会制约的因素,也就是说,“美”是发展的、变化的．表面看来,这二者似乎关联不多,实际上,若以扩展的眼界观察,从表层研究或深层上思索,二者关系异常密切．诺贝尔物理学奖获得者阿尔芬曾指出：“像画家运用色调,雕刻家利用石膏,音乐家通过音符来表达自己的见解和感受一样.     

时空理论的演化历程

 关于空间与时间的理论,从古至今有许多的哲学家和自然科学家为其倾注许多的心智和汗水。大体上可分为三个时期。第一个时期可称为古代的探索时期中国古代的庄子就对宇宙有一个自己的看法:“有实而无乎处者,宇也。有长而无本剽者,宙也。”“有实”是指有形体的物质实在,而每一物质实在都有一定的体积、一定的外形,占有一定的空间;“无乎处”,即没有穷处,没有界限。因此,庄子所谓“宇”是指广阔无边的空间实在。“有长”是指时间而言,时间只讲长度,即古今前后,它没有上下左右;“无本剽者”,即无始又无终。因此,庄子之谓“宙”是指无始无终的古往今来。     

数学黑洞和物理黑洞

 黑洞,作为宇宙中一类特殊的“星”,由于它不容易被看到但却能将其近旁的物质无情地吸人和粉碎,从而牢牢地抓住了广大公众的想象力。在数学中则存在着另一类“黑洞”,它同样能引起我们探究的兴趣。     

评所谓2000公里远的气功外气影响物质性质的试验

 （一）这是严谨的科学实验,还是甚不科学的“科学”试验?甲:前一时期,我在书摊上购买到《严新气功现象》一书,书中刊载了一组“科学”实验,严新和高能物理所几位实验者宣称:“通过这些实验,捕捉到了外气的一系列不可思议的特性”（见该书213页,以下凡引自此书的文字,将只注出页码）,例如,远在2000公里的气功外气竟会对“物质分子”发生作用,在1500²000公里远的外气竟会对“放射源镅-241衰变计数率”发生影响,等等。     

生命起源中的能量转换问题

 生命起源问题是人类所面临的关于自然本质的几个未解之谜之一。所谓生命起源简而言之就是研究物质如何在自然条件下由“死”变“活”的问题。     

自动化学间断分析仪和原子吸收光谱法测定锥栗不同授粉组合果实的元素含量

为探讨锥栗不同授粉组合果实中矿质元素是否也存在花粉直感效应，应用全自动间断化学分析仪和原子吸收光谱法测定了“华栗1号”、“华栗2号”、“华栗3号”和“黄榛”四个锥栗主栽品种自交、异交以及自然授粉的子代坚果中主要矿质元素的含量。结果表明，锥栗不同授粉组合坚果的N，P，K，Ca，Mg，Fe，Zn和Mn八种矿质元素含量差异较为显著，其矿质元素具有明显的花粉直感效应，尤其是铁、锌元素受花粉直感作用的影响较大，“华栗2号”ד黄榛”授粉组合果实铁、锌元素含量最高，分别为162.13和41.79 μg·g-1；“黄榛”ד华栗1号”授粉组合果实中Mn元素含量最高为165.67 μg·g-1，为锰微肥的利用提供了参考；通过主成分分析，评价出19个组合中在矿质元素方面表现最优的授粉组合为“华栗2号”ד黄榛”。该研究结果可为锥栗生产上合理配置授粉树和改善果实品质提供科学的依据。     

近地小行星“爱神”星

 用１９９４年发现撞击木星的彗星“苏梅克－列维９号”的美国科学家苏梅克的名字命名的近地小行星探测器“ＮＥＡＲ－苏梅克”号,在宇宙中飞行了５年后于今年２月１２日在小行星“爱神”的表面成功着陆,开始了新的探索。第４３３号小行星“爱神”是１８９８年８月１３日由德国天文学家古斯塔夫韦特发现并命名的。这颗形似马铃薯的“爱神”星长约３３千米,厚１３千米,在小行星中算是较大的,也是被天文学家观测得最多的。“爱神”的年龄约为４５．４亿年,与地球的年龄相近,特别是在不久前的星际碰撞中,“爱神”星剥落了一块物质,并裸露出新鲜的“内部”,因此它被选定为这次探测的目标。     

封面照片说明

 这是被称为“宇宙枪手”的“隼鸟”号小行星探测器,它是由日本科学家设计制造的。这次探测计划与2005年7月实施的“深度撞击”不同,它不是与小行星硬碰硬,而是通过一系列操控来完成,从而收集小行星的信息。“隼鸟”号装有一支长40厘米的枪,枪管开口处呈喇叭形状。当“隼鸟”号接近小行星时,会向其表面射出一颗直径1厘米,速度180米/秒的金属子弹,枪击所激起的小行星表面物质会被喇叭状的枪口吸入并收集。按计划射击将进行两次。同时“隼鸟”号还要在小行星表面放置一个漫游器以获取更多的资料。“枪击”计划于2005年11月上旬实施。     

今日国外物理

 1 美学者提出大科学新概念美国地球物理学家罗·海津和詹·特雷菲尔提出称之为“大科学”的新概念.美国《科学》周刊根据他们新著《大科学概念》,并征集广大学者的意见.将“大科学概念”的内容归纳为28条.即:(1)宇宙发展有自身规律可预测;(2)一切运动形式均符合牛顿三大定律;(3)能量守恒不消失;(4)能量转换遵循热力学第一、二定律;(5)电磁是同种力的两种形式;(6)任何物质都由原子构成;(7)一切物质能及微粒量子特性均离散,对其中某一物理量既不能测量也不能改变;(8)物质的原子均由“电子胶水”粘合;(9)物质的状态由组成它的原子及其排列决定.     

为什么要研究物质结构

 如果没有正确的元素概念及其科学的研究,人类就会局限在“水、土、气、火”或者“金、木、水、火、土”的圈子里,任凭炼金或炼丹术士的风箱和坩埚吞云吐雾;如果不了解空气的组成,人类就不知道自己赖以生存的氧气为何物,更谈不上气体的液化和由此引出的超导、超流现象,如果没有原子、分子论的建立,就无所谓认识生物大分子ＤＮＡ（脱氧核糖核酸）的双螺旋结构,也就无所谓认识生命现象最本质的内容,如果不对原子和原子核做解剖,就不会发现“比一千个太阳还亮”的新能源,也就不会发现奥妙无穷的粒子世界．一言以蔽之,从物质的深层结构来看物质,是探索自然奥秘的一种基本而又有效的方法．     

谈洛伦兹变换的物理意义

 一由于将电动力学的麦克斯韦方程作伽利略变换时,方程不表现协变性,导致“以太”这一标准参考系在电磁理论中的引入,即光速只相对于“以太”这个标准参考系才是常量,而相对于以“以太”为参考系作匀速直线运动的一切参考系都不具备这样的性质。也就是说,麦克斯韦方程只对“以太”这一标准参考系成立。根据这一假设,在“空空如也”的空间中就必然填充着绝对静止的’以太”,并不难用光学测量发现地球在“以太”中的绝对运动,以证明’以太”这一标准参考系的存在。为此目的,迈克尔逊和莫雷做了精密的实验(著名的迈克尔逊--莫雷实验),却没有观测到地球的绝对运动,这就意味着在“空空如也”的空间中并不存在绝对静止的“以太”.     

B介子工厂的挑战

 在近年的科技报章上,经常出现“B介子工厂”这个词语。那么,究竟什么是B介子工厂?为什么要建造B介子工厂?它对粒子加速器和探测器技术提出了什么样的挑战?这篇文章就来谈谈这些问题。 （一）什么是B介子工厂? 大家知道,高能物理研究作为构成宏观物质“大厦之砖石的“基本粒子”的结构及其运动规律。“基本粒子”不但非常微小(尺度在10^-子、米量级),而且除质子、中子、电子和光子等少数粒子以外,大多数只能在宇宙线中找到或在实验中产生,而且寿命都很短。要深入研究“基本粒子”的性质,就必须获取尽可能多的粒子事例。那么,这些粒子是如何在实验室中“生产”出来的呢?     

激光武器攻击卫星——太空“潘多拉之盒”将被打开

 近年来禁止太空军事化的呼声与日俱增，但鉴于卫星在现代战争中的重要作用，为争夺空间优势，保证国家安全，研制发展反卫星武器已成为军事强国竞相研究的一个具有战略意义的课题。美国的军事战争策略向来是“先发制人”，虽然公开表示不进行太空军事化的相关研究，但美国国家安全和空间管理组织委员会的一份报告认为，当前世界上没有任何一个国家像美国这样依赖空间系统，因此美国必须有能力“保护太空资产免受敌方攻击”，“使敌方不能利用太空来威胁美国利益”，并且在更广泛的意义上有助于“阻止和防御针对美国本土、军事基地、盟国、海外和空间利益展开的攻击”。 ……     

“黄蜂石”的矿物成分及谱学特征研究

近期在广州荔湾珠宝市场出现一种具黄、黑条带的玉石品种，因其花纹形如黄蜂，商家称之为“黄蜂石”。“黄蜂石”的条纹状结构与缟玛瑙的条带状纹理非常相似，容易混淆。对“黄蜂石”进行显微岩相学、X射线粉晶衍射、电子探针、红外吸收光谱及拉曼光谱等分析，旨在探求其基本物理性质、矿物组成，以及谱学特征。结果显示：“黄蜂石”以灰白、黄橙、黑色为主，莫氏硬度3~5，相对密度2.58~2.73，长波紫外光下具弱黄色荧光，与稀盐酸反应起泡。显微岩相学分析显示，“黄蜂石”基质为方解石，呈不规则粒状，粒径0.02~0.3 mm，粒状、纤维状结构。“黄蜂石”中CaO的含量约为53.64%～56.66%，FeO的含量约为2.23%~3.62%，MgO的含量约为1.05%~1.79%，部分测试点中出现As和S元素。样品中Mg/Ca摩尔百分比为2.59%~4.68%，为低镁方解石。红外吸收光谱分析显示，“黄蜂石”的红外光谱特征吸收峰与碳酸盐类矿物理论值一致，为1 514，1 427，881和710 cm-1，由[CO₃]2-不对称伸缩振动、面内弯曲振动以及面外弯曲振动导致；黑色矿物中存在黄铁矿的特征峰1 123，1 050，423，1 123和1 050 cm-1为S-S伸缩振动，423 cm-1为Fe2+-[S₂]2-伸缩振动。拉曼光谱分析显示，样品的黄色部分中除具方解石的拉曼位移1 083，713，282和157 cm-1外，还有副雄黄的拉曼峰346，233和184 cm-1；橙红色部分显示雄黄的拉曼特征峰338，221及184 cm-1，338 cm-1由S-As-S伸缩振动所致，221 cm-1属于S-As-S弯曲振动结合As-S伸缩振动产生，184 cm-1与As-As伸缩振动相匹配。X射线粉晶衍射分析结果与红外吸收光谱、拉曼光谱等测试结果一致，即“黄蜂石”的主要矿物是方解石，次要矿物为黄铁矿、雄黄及副雄黄等，根据国家标准可定名为“碳酸盐质玉”。