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2012年 24卷 6期 刊出日期 2012-12-18

“自由电子激光与反质子加速器等重大基础研究”专题
科苑快讯
系列讲座
物理前沿
科技经纬
中学园地
科学源流
“自由电子激光与反质子加速器等重大基础研究”专题
3 自由电子激光:从星球大战的利器到打开新科学大门的钥匙 Hot!
杨宇峰, 陆辉华, 葛锐, 郝建奎, 李彬, 姜晓明
光是我们认识世界的重要手段。自远古时起, 人类就在不断探索光的应用, 形成了光学这一重要的科学分支。从萌芽开始, 光学先后经历了几何光学、波动光学、量子光学几个重要的发展阶段。1895 年, 伦琴发现了X射线, 获得了第一个诺贝尔物理学奖。从此, X 射线步入历史舞台, 在医疗、工业上发挥了重要的作用。1912 年, 劳厄发现了晶体X 射线衍射, 开启了X 射线探索微观世界的时代。现在X 射线已经成为探索物质微观结构的最有效工具。
2012 Vol. 24 (6): 3-12 [摘要] ( 2294 ) [HTML 1KB] [PDF 72499KB] ( 1746 )
13 反质子与离子研究装置FAIR 介绍 Hot!
袁小华, 陈金达, 靳根明, 马新文, 袁海博, 徐瑚珊, 袁平
未来几年, 在德国将会建成一个新的国际科学装置FAIR。FAIR 是一个综合性的粒子加速器系统, 它是反质子与离子研究装置(Facility for Antiproton and IonResearch)的简称。FAIR 建成后, 将能提供任意一种稳定或非稳定化学元素(从氢到铀)离子的高能量和高强度的束流, 且束流具有前所未有的高品质。FAIR 还将提供短寿命原子的次级束流和反质子束流。FAIR 涵盖了很广的与离子相关的科学目标, 建成后它将为全欧洲乃至全世界的科学家开展前沿研究提供优良条件。
2012 Vol. 24 (6): 13-18 [摘要] ( 2108 ) [HTML 1KB] [PDF 8247KB] ( 2441 )
19 STAR 飞行时间探测器和反物质氦核的发现 Hot!
王义, 李元景
相对论重离子碰撞物理是20 世纪70 年代以来形成的一个新的研究领域, 其内容是研究在极端条件下的核物质形态, 即研究由相对论核- 核碰撞所产生的极端高温、高能量密度下核物质的性质, 寻找和探测新的核物质相。这种研究对人们了解物质更深层次的性质, 对于粒子物理、核物理和有关宇宙形成及演化的研究都有非常重要的意义。
2012 Vol. 24 (6): 19-22 [摘要] ( 2084 ) [HTML 1KB] [PDF 36494KB] ( 1738 )
科苑快讯
22 地面观看木星火山爆发
高凌云
把双脚搭在桌子上, 呷一口咖啡, 然后观赏数百万英里外的火山爆发, 是行星学家的莫大享受。这要感谢三台大型望远镜(两台在夏威夷、一台在智利), 它们都安装了相应设备, 以抵消地球大气产生的闪烁。
2012 Vol. 24 (6): 22-22 [摘要] ( 2012 ) [HTML 1KB] [PDF 2339KB] ( 2666 )
22 打造最小冰晶
高凌云
听起来似乎异想天开, 但却是个严肃的科学问题——多少个水分子能够组成最小的冰晶呢? 因为晶体是由三维重复排列的分子组成,所以不是结合在一起的小团分子都能称为晶体?
2012 Vol. 24 (6): 22-22 [摘要] ( 1766 ) [HTML 1KB] [PDF 2339KB] ( 3231 )
30 传染病不会影响蚁巢的正常运转
高凌云
严重的流感疫情使学校和办公室空无一人, 社会生产陷入瘫痪。但是当蚂蚁感染绦虫后, 整个巢穴却仍然生机勃勃。一种学名叫做Temnothorax nylanderi 的微小蚂蚁生活在欧洲森林的橡树种子中, 数量最多可达200 只。寄生虫卵可能通过啄木鸟的排泄物进入巢穴, 蚂蚁会收集这些卵并喂食幼蚁。食用虫卵受到感染的幼蚁成年后体型偏小、体色发黄, 而不像正常成年蚂蚁那样呈人类进入信息化时代褐色。
2012 Vol. 24 (6): 30-30 [摘要] ( 1986 ) [HTML 1KB] [PDF 2466KB] ( 3050 )
47 硅胶水母
高凌云
制造一个真正的生物似乎还是十分遥远的事情, 然而哈佛大学的帕克(Kevin Kit Parker)、加州理工学院的达比里(John Dabiri)和同仁们却进行了类似尝试, 构造出一个硅胶水母。
2012 Vol. 24 (6): 47-47 [摘要] ( 1925 ) [HTML 1KB] [PDF 1188KB] ( 2973 )
58 贝加尔湖底的大型中微子望远镜
陈仁怀
价值两千五百万欧元, 用来探测来自太空的高能中微子望远镜正在世界最深的湖底建造, 这就是莫斯科俄罗斯核研究所正在西伯利亚贝加尔湖——世界第二大湖——建造的十亿吨体量探测器GVD(Gigaton Volume Detector)。2018年全部完成后将成为世界最大的中微子望远镜之一。
2012 Vol. 24 (6): 58-58 [摘要] ( 1987 ) [HTML 1KB] [PDF 210KB] ( 2833 )
60 一颗行星和四个太阳
高凌云
几个普通人发现了一个离奇世界:一颗大小介于海王星和土星之间(大于海王星而小于土星)的行星处在一个由四个太阳组成的恒星系中。这几位天文爱好者是通过检查美国宇航局开普勒飞船的数据发现该行星的。专业天文学家随后确认了这一发现, 并将其报送了《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)。
2012 Vol. 24 (6): 60-60 [摘要] ( 1751 ) [HTML 1KB] [PDF 2292KB] ( 3314 )
63 爱因斯坦引力波望远镜筹划中
陈仁怀
物理学家目前正在筹划新一代的引力波观测站, 其灵敏度比现有仪器高出100倍, 这就是拟议中的爱因斯坦引力波望远镜, 其造价约7.9亿欧元, 计划2025年建成, 它将可以直接探测引力波, 进而研究其来源及性质。与现有的引力波探测器不同之处是它将建在地下, 目前正忙于详细的技术设计和选址。
2012 Vol. 24 (6): 63-63 [摘要] ( 1588 ) [HTML 1KB] [PDF 1410KB] ( 3112 )
63 半人马座阿尔法系统发现类地行星
高凌云
一颗岩石行星围绕一颗类日恒星运转, 其间的距离使行星表面温度允许液态水的存在。半人马座阿尔法三星系统中这颗新发现的行星, 距地球4.3光年, 很像地球的孪生兄弟。它围绕半人马座阿尔法B星运转, 这是一颗比地球稍小、亮度也逊于地球的恒星。该行星比地球略重, 而且与恒星间的距离小于水星到太阳的距离, 所以非常酷热, 并不处于宜居区间。
2012 Vol. 24 (6): 63-63 [摘要] ( 2739 ) [HTML 1KB] [PDF 1410KB] ( 2480 )
系列讲座
23 走向统一的自然力电力与磁力的统一(Ⅲ)
厉光烈, 张晓芳
19 世纪60 年代中期, 麦克斯韦在总结前人工作的基础上, 连续发表了3 篇论文:《论法拉第力线》、《论物理力线》和《电磁场的动力学理论》。一方面, 他在法拉第发现的电磁感应现象的基础上提出了“变化的磁场产生涡旋电场”;另一方面, 他创造性地引入“位移电流”代替安培环路定理中的稳恒“传导电流”来描述“变化的电场产生涡旋磁场”, 从而建立了完整的电磁场理论。1887 年, 赫兹通过一系列实验发现了麦克斯韦预言存在的电磁波, 并证实了光与电磁波的同一性, 为麦克斯韦电磁场理论提供了有力的实验验证。
2012 Vol. 24 (6): 23-30 [摘要] ( 2286 ) [HTML 1KB] [PDF 11877KB] ( 1885 )
物理前沿
31 探测和操纵量子世界中的个体——2012年诺贝尔物理学奖科学贡献评述 Hot!
孙昌璞, 李勇, 张芃
大家知道, 微观物体通常表现出完全不同于经典物体运动的量子行为, 其根本特征是具有波粒二象性:实物微观粒子会像光波、水波一样, 具有传播、干涉和衍射的波动行为, 这就是所谓的物质德布罗意波;光也会像实物粒子一样具有特定的动量和能量, 与实物粒子碰撞遵守能量-动量守恒定律。
2012 Vol. 24 (6): 31-36 [摘要] ( 2163 ) [HTML 1KB] [PDF 4469KB] ( 2694 )
科技经纬
37 光子学玻璃的应用及其性质 Hot!
干福熹, 陈伟
光子学发展到目前阶段, 已经基本上成为与现代电子学平行发展的一门新兴学科。其中的光子学玻璃就是当代特种玻璃的一个重要发展, 也是光子学材料中最重要的一类, 它包括的几个主要方面是激光玻璃和玻璃光纤, 光功能玻璃和非线性光学玻璃, 光波导玻璃和光子存储玻璃等, 内容涵盖了物理、化学、制备工艺、器件应用等多门传统学科以及它们的交叉学科。本文重点介绍光子学玻璃在光子学领域的主要应用及其性质。
2012 Vol. 24 (6): 37-42 [摘要] ( 1990 ) [HTML 1KB] [PDF 10575KB] ( 7565 )
中学园地
43 《少年趣味气象学》选登(Ⅱ)
周家斌
候(五日为一候)平均温度降到10℃以下就进入了冬季。依此标准, 黑龙江漠河9月初就入冬了, 哈尔滨在9月末入冬, 北京入冬在10月下旬, 杭州、长沙、上海、南昌一线要到10月下旬秋尽冬来, 1月初冬季来到南岭和武夷山地区。此后冬季就再也走不动了。福建南部、云南南部和两广地区中南部以及台湾省和海南岛及南海诸岛是没有冬天的。
2012 Vol. 24 (6): 43-45 [摘要] ( 1988 ) [HTML 1KB] [PDF 2987KB] ( 1699 )
46 探究变压器内阻对其工作参数的影响
王语馨, 严轶飞, 刘念珩, 张少鹤
变压器是以电磁感应中互感现象为基础, 改变交流电压的装置, 在电器设备和无线电路中, 常用作升降电压, 匹配阻抗, 安全隔离等。它的主要构件有初级线圈、次级线圈以及铁芯。变压器升压、降压的功能使其在生活中得到了广泛的应用。
2012 Vol. 24 (6): 46-47 [摘要] ( 1725 ) [HTML 1KB] [PDF 1321KB] ( 2068 )
科学源流
48 寻找希格斯玻色子的一生 Hot!
彼德·希格斯
这次演讲的安排是, 我将首先介绍对称自发破缺的思想, 再讨论这些思想的形成与发展过程:在凝聚态物质中, 如何经由南部阳一郎(Yoichiro Nambu)和杰福瑞·戈德斯通(Jeffrey Goldstone)的研究工作, 发展到罗伯特·布鲁特(Robert Brout)和弗朗索瓦·恩格勒特(Franois Englert)的研究以及我自己在1964年的工作。这是演讲的主要部分。其他的涉及这些思想在电弱理论中的应用, 由于各位听众都相当熟悉, 我将一带而过。
2012 Vol. 24 (6): 48-52 [摘要] ( 1908 ) [HTML 1KB] [PDF 1003KB] ( 2265 )
53 量子色动力学的历史 Hot!
哈拉尔德·弗里奇, 著麦迪娜·阿布里克木, 邢志忠
本文作者哈拉尔德·弗里奇(Harald Fritzsch)是量子色动力学(简称QCD)的奠基人之一。他回忆了40年前QCD理论发展的一些历史背景。
2012 Vol. 24 (6): 53-56 [摘要] ( 1568 ) [HTML 1KB] [PDF 4915KB] ( 2315 )
57 1872年11月:萨默维尔辞世了
萧如珀, 杨信男
萨默维尔20世纪以前杰出的女科学家非常少, 其中最著名的是萨默维尔(Mary Fairfax Somerville), 她是苏格兰人, 有过两次婚姻, 在养育一家6个小孩之余获得了国际科学家的声望。萨默维尔缺乏正式的教育, 加上她所生长的社会背景压抑女性, 女孩子要买书, 特别是数学和科学方面的书籍根本不可能, 在此情形下, 她的成就更显得非凡无比。她追求科学努力的毅力导致她被约克大教堂公开谴责, 但她的研究最终仍获得同行间的赞赏。
2012 Vol. 24 (6): 57-58 [摘要] ( 1598 ) [HTML 1KB] [PDF 341KB] ( 1760 )
59 1942年12月2日:第一个自持链式核反应
萧如珀, 杨信男
芝加哥原子堆团队的成员于1946年12月2日团聚, 为纪念第一个自持链式核反应4周年。费米站在前排最左边, 右边第3位是西拉德虽然20世纪30年代发生了全球经济大萧条, 但在物理上却是一个令人振奋、戏剧性的十年。当时全球政治持续动荡不安, 但在核物理方面却有一连串革命性的突破, 为建造第一颗原子弹, 以结束第二次世界大战巨大赌注的竞赛揭开了序幕。卷入此竞赛核心的是一位意大利物理学家费米(Enrico Fermi), 他的名字后来让这最顶尖的实验室之一(指位于芝加哥近郊之费米国家加速器实验室, Fermilab)增色不少。
2012 Vol. 24 (6): 59-60 [摘要] ( 2169 ) [HTML 1KB] [PDF 2405KB] ( 1726 )
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