Heisenberg-limited Measurements and Sub-Planck Structures in Phase Space

It is shown how sub-Planck phase-space structures can be used to achieve Heisenberg-limited sensitivity in weak force measurements. Nonclassical states of harmonic oscillators, such as superpositions of coherent states, are shown to be useful for the measurement of weak forces that cause translations or rotations in phase space, which is done by entangling the quantum oscillator with a two-level system. This method is closely related to the Loschmidt echo techniques employed in nuclear magnetic resonance experiments. Implementations of this strategy in cavity QED and ion traps are described.     

谈谈普朗克常数

 普朗克常数是现代物理学中最重要的物理常数之一,它成为区分宏观客体和微观客体的界限。普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意义,它第一次表明了辐射能量的不连续性,这是现代物理学中富有革命性的事件。由于它的发现,物理学进入了一个全新的时代,这个理论物理学的新概念导致了量子理论的建立。普朗克常数发现前经典物理面临的困难19世纪末20世纪初,物理学的各分支已相当成熟,建立起了系统的理论,在应用中发挥越来越大的作用。但是,在和实验进一步对比的过程中,也出现了一些经典物理的范畴内无法解决的困难。黑体辐射19世纪末,人们用经典物理学解释黑体辐射实验时,出现了著名的所谓“紫外灾难”。     

高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)与Si(110)固体表面作用的电子发射研究

报道了利用兰州重离子加速器国家实验室ECR源引出的高电荷态离子207Pbq+(24≤q≤36)入射到Si(110)表面产生的电子发射的实验测量结果.结果表明,高电荷态离子与固体表面相互作用产生的电子发射产额Y与入射离子的电荷态q、入射角度ψ和入射能量E都有很强的关联.首次发现,电子发射产额Y与入射角度ψ间有接近1/tanψ的关系.理论分析认为,这些过程与基于经典过垒模型的势能电子发射过程密切相关.     

双色激光场中1维共线氢分子离子的经典动力学研究

 运用经典理论方法，并采用辛算法数值求解了双色激光场作用下1维共线氢分子离子(H₂⁺)的哈密顿正则方程，得到了氢分子离子在激光场下的经典轨迹。计算了单色场和双色场下氢分子离子(H₂⁺)的存活几率、电离几率、解离几率、库仑爆炸几率随时间的演化，分析了双色场的相位、强度、强度比及倍频的变化对氢分子离子动力学行为的影响,并给出了相应的物理解释。     

新一代X射线激光器可用于观察分子构造

英国《新科学家》杂志日前刊载文章称，新一代X射线激光器能用于研究蛋白质和其他生物分子的构造和行为。新一代X射线激光器的能量将是现有设备的100亿倍，能使科学家观察到最微小最精妙的分子构造。利用这种技术可以破解复杂的蛋白质和完整的病毒结构，甚至可能获得DNA的三维图像。X射线激光器被称作自由电子激光器。与传统激光器不同，自由电子激光器并不是通过光照或电流刺激某种物质发射光子，而是使用粒子加速器让极小的电子云穿过磁铁组，这些磁铁把电子推来推去，直到电子释放出光脉冲。传统激光器的激光波长是由发射光子的物质本…     

第三种波粒二象性的揭示及其实验验证

简单回顾了Einstein 1905年揭示的第一种波粒二象性（光的波粒二象性）与de Broglie 1923年揭示的第二种波粒二象性（实物粒子的波粒二象性）及其实验验证过程，指出了这两种波粒二象性的本质差别，分析了波粒二象性的逻辑体系并指出：只要把Gan1995年揭示的“经典（电磁）场在结构上的颗粒性”当作“第三种波粒二象性”就能构成“三种波粒二象性”的完美组合，利用“波粒二象性的相变假说”还可以把这“三种波粒二象性”和谐地统一起来。借助于经典条件下光的经典理论与量子理论究竟哪一个更为精确的实验判决（见《光散射学报》）2006年第1期第75．79页《Lorentz-Compton佯谬与一个双赢判决性散射实验设计》）还可以完成“第三种波粒二象性”和“波粒二象性的相变假说”的实验验证。     

相对论的先驱——马赫

 爱因斯坦创立的广义相对论是现代物理学的重要基石,是20世纪自然科学的伟大发现,对物理学、天文学乃至哲学都有着深远影响。爱因斯坦是如何创立相对论的?他曾受到哪位物理学家思想的启发?要回答这个问题,我们就不得不提到著名的物理学家和哲学家恩斯特·马赫（ErnstMach）。马赫是著名的物理学家、哲学家、生物学家和心理学家,1838年2月18日出生于奥地利摩拉维亚地区布尔诺附近的切尔利斯·图拉斯,自幼受到良好教育,在维也纳大学学习5年后,于1860年以放电和感应的论文获得博士学位。他精通拉丁文、希腊文、法文、意大利文和英文。     

用现代科学哲学指导经典物理学教学

 物理学曾经是自然哲学的一个组成部分,直到15世纪下半叶才从哲学中分离出来,然而它们作为互相补充的思维方式的关系无时无刻不在强烈地表现着,因此,了解一些物理学的哲学渊源对启发物理学的思维是大有裨益的。经典物理学的大厦主要由伽利略、笛卡尔、牛顿所构建,在此过程中,机械论哲学应运而生,并成为那个时代的精神。它主要有以下表现:重视观察和实验,通过精确的量化达到确定性,理解世界的机械论图式。稍后的德国哲学家康德(1724～1804)也认为,给经典物理学提供哲学基础,同时把哲学放在经典物理学成果的背景上,是他最有意义的任务。     

Thermal Rate Constants of the N（^4S）＋O2（X^3∑g^-） → NO（X^2Ⅱ） ＋O（^3P） Reaction on the ^2A′ Potential Energy Surface

A quasiclassical trajectory study with the sixth-order explicit symplectic algorithm for the N（^4S）＋O2（X^3∑g^-） → NO（X^2Ⅱ） ＋O（^3P） reaction has been reported by employing a new ground potential energy surface. We have discussed the influence of the relative translational energy, the vibrational and rotational levels of O2 molecules on the total reaction cross section. Thermal rate constants at temperatures 300, 600, and 1000 K determined in this work for the reaction are 4.4 × 10^7, 1.8 × 10^10, and 3.1 × 10^11 cm^3mol^-1s^-1, respectively. It is found that they are in better agreement with the experimental data than previous theoretical values.