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1995年 7卷 01期 刊出日期 1995-02-18

论文
论文
2 高空探测气球
高能物理所宇宙线研究室
1995 Vol. 7 (01): 2-2 [摘要] ( 2965 ) [HTML 1KB] [PDF 667KB] ( 1085 )
2 夸克30年
黄涛
1964年盖尔曼和兹韦格提议称物质结构的最小微粒为夸克,至今已有30年的历史。再往前追溯10年,1954年在英国格拉斯哥召开的原子核和介子物理的国际会议上,盖尔曼和派斯的报告中提出在强相互作用中缔合产生的新粒子是一种带有奇异量子数的粒子,从1954到1964年大量新粒子和共振态的发现导至了盖尔曼和兹韦格提出物质结构的三种最小组成子——上夸克u、下夸克d和奇异夸克S。 在夸克一词提议10年后,1974年丁肇中和里克特发现了粲夸克c,1977年又发现了一种新夸克,称为底夸克b,是费米实验室的莱德曼实验组发现的。1994年4月26日费米实验室的CDF实验组宣布存在顶夸克t的实验证据。
1995 Vol. 7 (01): 2-5 [摘要] ( 1992 ) [HTML 1KB] [PDF 378KB] ( 992 )
5 β衰变对揭示弱作用本质的贡献
厉光烈
在过去的半个多世纪里,β衰变的研究对理解弱作用的本质起了主要的,甚至可以说是决定性的作用,本文将比较详细地介绍人们通过β衰变认识弱作用本质的过程:从费米提出β衰变理论,确定普适(V-A)费米相互作用,一直到弱作用和电磁作用的统一。 一、β衰变的费米理论及其实验验证 理论的提出 费米在参加索尔维会议以后,根据泡利的中微子假说提出了他的β衰变理论。他认为,与原子发光类似,β衰变也是一种跃迁过程。
1995 Vol. 7 (01): 5-8 [摘要] ( 3338 ) [HTML 1KB] [PDF 426KB] ( 1183 )
8
卞吉
1995 Vol. 7 (01): 8-8 [摘要] ( 1898 ) [HTML 1KB] [PDF 117KB] ( 1404 )
9 浅谈紫外天文学的发展
李芝萍
在威廉·赫歇耳发现太阳的红外辐射不久,1801年德国物理学家里特尔发现了太阳的紫外辐射。紫外波段介于可见光和X射线波段之间。紫外辐射受大气吸收最为严重。对波长0.2—0.3微米的紫外线尚可用升高到50公里的气球获得,而其余紫外波段的观测工作必须要用火箭和卫星完成。由于在紫外区可以了解到比可见光区更多的有关天体物理状态和化学组成的信息,现代天体物理学家十分重视这一领域的研究。从太阳开始,先后探测了行星和行星际空间、银河辐射源,以及河外源,取得了不少令人振奋的成果。 太阳系紫外探测 紫外研究的第一个天体是太阳。其实,在太阳总辐射中,紫外辐射所占的比例很小,约占7%,但这部分短波辐射能够引起地球高层大气各种反应,对卫星表面涂层和太阳能电池有破坏作用,因而受到人们的重视。人们对太阳紫外辐射关注的另一个原因是太阳紫外光谱中有许多高电离硅、氧、铁等元素的谱线,它们对太阳色球和日冕间过渡层和耀斑活动的研究极有价值。
1995 Vol. 7 (01): 9-11 [摘要] ( 2172 ) [HTML 1KB] [PDF 300KB] ( 1199 )
11 基本物理常数值的变动
何常
一、基本物理常数的由来 十九世纪科学的蓬勃发展,铺平了深入理解物理世界性质的道路。在世纪之交,出现了一个愈来愈明显的事实:世界上存在着若干与原子物理和量子物理相联系的不变性质。这些性质可以用一组作为基础的量来描述,这就是我们现在称之为基本物理常数的八个量(见表1)。
1995 Vol. 7 (01): 11-14 [摘要] ( 1995 ) [HTML 1KB] [PDF 403KB] ( 1205 )
15 超导环中的电子对
杨揆一
当一种材料变成超导体时,载电流的电子性能就象变成了电子对一样,虽然电子在狭小的空间内互相排斥。在传统的超导体内,这种电子对产生于电子运动引起的电子和晶格振动之间的相互作用。 然而,这种相互作用在高温氧化铜超导体内解释其超导性是很不充分的,虽然理论研究者确信电子对的产生,但是他们远不能同意这种电子对的形成机理。 现在研究者们已经得到了新的实验证据,这个实验可能帮助人们确立高温超导性的工作过程。这是IBM公司约克顿·海兹研究中心的科学家们的研究成果。他们发现一个超导环能够显示其磁通量一半的磁化强度。主要研究者J.R.Kirtley于1994年3月在匹兹堡市的一个物理学会会议上报告了他们的发现经过。 他们的实验用的是由钇、钡、铜氧化物的高温超导薄片做成的4个微型环。每个微型环的大小为0.068毫米,各个环有不同数目的晶粒边界(如图1)。这些边界是超导薄片中不同晶体方向形成的结。
1995 Vol. 7 (01): 15-15 [摘要] ( 2000 ) [HTML 1KB] [PDF 106KB] ( 1010 )
16 为什么原始宇宙线里必定含有未知的中性重粒子成份?
何祚庥
近来,我国的一些实验物理和理论物理工作者纷纷热衷于探讨一个问题:在原始宇宙线里是否含有未知的中性重粒子成份? 为什么这是一个令人感兴趣的问题?他们为什么提出这一问题,其理由何在? (一)一个被遗忘了的事例 早在1972年,在原子能研究所前云南落雪山高山宇宙线观测站上,曾在一个带有磁场的大云雾室里记录到一个“可能”是长寿命的带电的重粒子的稀有事例。此事例由相交于云室外一点的三根径迹a,b,c所组成,其中粒子a可鉴定为,π-介子,其动量Pa=6.6-0.8+1.0GeV/c;粒子b是质子,动量Pb≈62GeV/c;“粒子c带电,动量Pc>40GeV/c。三条径迹的夹角是θab=3°25′,θbc=1°25′,θac=4°55′。由于θac≈θabbc,可以认为径迹a,b,c共面。
1995 Vol. 7 (01): 16-22 [摘要] ( 2112 ) [HTML 1KB] [PDF 929KB] ( 1255 )
22 用激光干涉仪检测引力波
宋春光
1887年,迈克尔逊和莫雷用干涉仪所做的实验,证明了相对于“以太”的绝对运动是不存在的,“以太”不能作为绝对参照系,该实验成了爱因斯坦狭义相对论的实验基础。 如今,爱因斯坦的相对论问世80年了,其理论已被物理界很多学者所验证和确认。但是,爱因斯坦的理论所预言的“引力波”还未被任何实验所验证,爱因斯坦的“电磁力与引力统一”理论认为,对应电荷振动释放“电磁波”,质量振动,要释放“引力波”。电磁波容易检测,而引力波因强度太低很难检测。例如,质量为1万吨,长为2m的棒,以每秒200圈旋转时放出的引力波,在2000km处,只能引起10-37的空间波动(即相距为1m的两质点间距离变化不过10-37m)。这个值用现代科技手段是不可能检测的。 值得庆幸的是,在天体运动变化中,有巨大能量以引力波的形式放出的现象。如两个中子星合体时会放出强引力波;超新星爆发时,其巨大的潜能释放,会放出强引力波脉冲。
1995 Vol. 7 (01): 22-22 [摘要] ( 2559 ) [HTML 1KB] [PDF 165KB] ( 1916 )
23 原子的双电子高激发态与库仑三体问题
黄雯
本世纪以来,随着相对论和量子力学的建立和发展,物理学取得了迅猛的进展,由此也带动和推动了其它相关学科的发展。因此人们通常将20世纪称之为“物理的世纪”。在物理学的诸多领域中,孕育了量子力学的原子物理在本世纪中获得了极其充分的发展。有人可能认为原子物理已经完成了它的历史使命了,剩下的只是些修修补补的工作,而实际的情况又是如何呢? 首先让我们了解一下原子物理中基本理论的现状。 对于一个由带Ze电荷的原子核和N个电子组成的原子(包括离子)体系,其物理性质可通过体系的波函数进行描述,在一定的近似下,描述原子中电子运动状态的哈密顿量可写为 H=sum from i=1 to N(-1/2▽(i2)-Z/ri)+sum from (i<j)=1 to N(1/rij) (1)式中ri为第i个电子相对原子核的坐标,rij=|ri-rj|为第i,j两个电子间的距离。
1995 Vol. 7 (01): 23-25 [摘要] ( 2501 ) [HTML 1KB] [PDF 1708KB] ( 1541 )
26 会聚更多的光子,探索更深的宇宙空间——介绍2.16米光学望远镜
胡景耀
科学技术发展到今天已经使天文学家有可能去探测天体在整个电磁波谱中任何一个波段的辐射了。但是光学波段作为“传统”的波段,迄今仍然是研究天体物理的基础。其主要原因是宇宙中大量的物质以凝聚的、温度达数千度乃至数万度的恒星形式存在着。当然,这也包括了恒星集合的星系。它们的辐射主要集中于光学波段。所以,大口径的光学天文望远镜仍然是天文学研究的主要工具。对于天文学家来说望远镜的主要作用是收集光子。我们知道,收集天体光子的能力是和望远镜镜面的面积成正比的。假如某一类天体有相同的光度,那么我们能探测到这类天体的极限距离就和望远镜口径成正比(当然,这里我们忽略了天体之间存在的星际物质对光线吸收的影响)。而且,天文望远镜还将天体成像。其空间分辨率也将和望远镜口径成正比。
1995 Vol. 7 (01): 26-28 [摘要] ( 2323 ) [HTML 1KB] [PDF 1521KB] ( 1338 )
28 激光血管成形术及其临床应用
奇云
一、研究进展 自从1960年梅曼制成第一台红宝石激光器,实现了卓越的物理学家爱因斯坦的科学预见之后,第二年激光就被用于眼科的视网膜焊接。在此之后的30多年间,激光的应用日新月异、突飞猛进,逐步发展成为一门应用十分广泛的科学技术,并且有着极为广阔的发展远景。为此,激光被列为本世纪三大发明之一(与半导体和原子能相并列)。 激光技术之所以发展快、应用广、影响深,最主要的原因是:激光具有普通光无法比拟的优异特性,如亮度高,方向性、单色性、相干性好等。就生物体而言,激光的能量被生物组织吸收后,会产生一系列的生物效应。直接的生物效应有热效应、光化学效应、压力效应、电磁效应、生物刺激效应等多种。
1995 Vol. 7 (01): 28-31 [摘要] ( 2190 ) [HTML 1KB] [PDF 415KB] ( 969 )
31 核磁共振及其应用
黄笃之,贺锋
具有磁矩的粒子(如原子、电子、原子核等)在磁场中形成若干分立的能级(即塞曼能级),在适当的交变电磁场作用下,可以激发粒子在这些能级之间的共振跃迁,这就是磁共振现象。1945年哈佛大学的伯塞尔和斯坦福大学的布洛赫所领导的两个小组同时独立设计、独立实验观察到核磁共振(简称NMR)现象,此后,已取得令人瞩目的进展,NMR技术已成为探索物质微观结构和运动状态的重要手段。现在核磁共振技术在物理、化学、生物、医学等领域都获得了非常广泛的应用。 根据量子理论,原子核磁矩μI和自旋角动量PI有下列关系: PI=21/-I(I+1)·h (1) μI=γPI=γ2(1/I(I+1)·h (2) 其中γ是核的旋磁比,I为核的自旋量子数,对于自旋量子数为I的核,它的自旋角动量在外磁场B方向的投影Pz中能取以下数值.
1995 Vol. 7 (01): 31-32 [摘要] ( 2297 ) [HTML 1KB] [PDF 216KB] ( 1284 )
33 低频电磁场与人体健康
张田勘
人们几乎每天都在与电磁波打交道。一般地讲,电磁波包括短波(高频波),例如X射线、γ射线及其他形式的电磁辐射,和长波(低频波),例如可见光、紫外线、红外线、微波、电视发射波、无线电波及其它非电离辐射。人们已注意到有些电磁场发射的低频电磁波(30—300赫兹)可能影响人体健康。 70至80年代流行病学和生物物理学专家就注意到,低频电磁场产生的电离辐射同人的癌症和其他疾病有关。1979年英国报道一项流行病学调查结果,在高压输电线下居住的居民患白血病和中枢神经系统肿瘤的危险性高于其它地方居住的人。到了80年代,国内外已有十多项研究再次证明职工、居民暴露于低频电磁场时白血病、癌症及其它疾病的发病率显著增高。 人们推断低频电磁场可能改变高等生物的生长、发育、行为和生理功能。研究人员首先在动物身上试验。
1995 Vol. 7 (01): 33-33 [摘要] ( 2190 ) [HTML 1KB] [PDF 117KB] ( 1529 )
34 几位中国物理学家的故事
沈慧君,郭奕玲,陈鸿林
我们在这里要向读者们介绍几位老一辈中国物理学家的故事,他们都具有强烈的爱国主义精神,他们与灾难深重的中华民族同命运,共患难,以科学救国为宗旨,发奋图强,为振兴中华作出了卓越的贡献。 吴有训亲自吹玻璃 吴有训是我国著名的科学家和教育家,他以毕生精力致力于物理学研究和科学人才的培养,对我国科学教育事业作出过重要贡献。他的主要科学成就是全面验证了康普顿效应,进一步推进了康普顿效应的理论分析,促使科学界更深刻地认识到康普顿效应的普遍意义。 吴有训是江西人,1897年4月26日生于江西省高安县东南8公里处的石溪吴村的一个商人家里。自幼上私塾,1912年进高安县的瑞州中学,后随学校并入江西南昌第二中学。1916年以优异的成绩毕业于南昌二中,同年考入南京高等师范学校理化部,在那里受教于刚从美国哈佛大学归国的胡刚复。胡刚复曾从事X射线研究,熟悉国际上物理学发展动态。吴有训在胡刚复的指导下,对X射线有了基本了解,为后来的发展打下了良好基础。
1995 Vol. 7 (01): 34-38 [摘要] ( 5928 ) [HTML 1KB] [PDF 525KB] ( 1334 )
38 量子论的建立和发展
王德云
19世纪与20世纪之交,是物理学发展史上不平凡的时期。经典理论的完整大厦与晴朗天空的远方飘浮着两朵小小的乌云,勾画出19世纪末的画卷;20世纪初,新现象、新理论犹如雨后春笋不断涌现,物理学界思想异常活跃,堪称物理学的黄金时代。量子论和相对论的诞生驱散了乌云,使整个物理学面貌一新。 马克思有句名言:“历史上有惊人的相似之处”。当前,正处于新的世纪之交。20世纪物理学硕果累累,但也遇到两大困惑:“夸克禁闭”、“对称性破缺”,这预示着物理学正面临新的挑战。
1995 Vol. 7 (01): 38-41 [摘要] ( 1984 ) [HTML 1KB] [PDF 432KB] ( 1334 )
42 物理之美与美的物理教学
吴中光
众所周知,物理教学从来不是单一的抽象思维活动,在教学中师生的交流不应仅仅是作为知识概念的交流,还应该是心灵和感情的交流,即“真善美”的绕一,因此,物理教学必须站在更广阔的知识背景上,挖掘教材中的美的因素,运用美学知识,激发学生的求知欲,增强学生的想象力和洞察力。所以物理教学中讲究美是为学生创造接受知识的条件,是提高学习效率的重要手段。物理之美和美的物理教学,可以培养学生的美学素养,使学生在更高的审美情趣中认识美的世界,创造美的未来。 一、科学家对现代物理学之美的追求 物理学史告诉我们,近代物理学是随着文艺复兴运动的兴起而兴起的。文艺复兴运动也使得希腊的科学美学思想在欧洲复活,唤醒了一大批自然科学家。
1995 Vol. 7 (01): 42-45 [摘要] ( 2123 ) [HTML 1KB] [PDF 520KB] ( 2034 )
45 人类认识的局限性
江向东
我们在近乎对世界毫无了解的情况下过着日常生活,我们对于使生命得以实现的阳光的产生机制,对于将我们束缚在地球上,否则我们就会以涡漩的轨道被抛到太空去的重力,对于我们由之构成并依赖其稳定性的原子思考得很少。除了小孩(他们知道太少,会不知轻重地问重要的问题),我们中间很少有人会用大量时间去为如下问题而惊讶:自然界为何是这个样子;宇宙从何而来或它是否总在这儿;时间会不会倒流,并因此导致果先于因.
1995 Vol. 7 (01): 45-45 [摘要] ( 2732 ) [HTML 1KB] [PDF 152KB] ( 1454 )
46 科苑快讯
卞吉,秦宝
1.李政道来高能所作学术报告 据沈建平报道,1994年10月10日上午九时,国际著名物理学家,诺贝尔物理奖获得者李政道教授应郑志鹏所长的邀请,在高能物理所报告厅作了题为“科学的挑战——从中国的古代到现代”的学术报告。 报告会盛况空前,高能所和研究生院等单位的四、五百人聆听了报告。
1995 Vol. 7 (01): 46-47 [摘要] ( 1889 ) [HTML 1KB] [PDF 454KB] ( 959 )
49 北京同步辐射实验室部分装置
刘捷
1995 Vol. 7 (01): 49-49 [摘要] ( 1838 ) [HTML 1KB] [PDF 1126KB] ( 1018 )
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