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2014年 26卷 6期 刊出日期 2014-12-18
美国粒子物理战略计划暨有关讨论专题
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物理知识
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科学源流
美国粒子物理战略计划暨有关讨论专题
3 发现的大厦——以全球为背景的美国粒子物理战略计划 Hot!
粒子物理学项目优化小组
美国粒子物理学术界更新了它对于未来的看法。P5 报告给出了对未来10 年以及更长远的规划策略,它会促进新的发现并且保持美国作为全球领导者的地位,这个目标要由能源部科学事务处以及物理和数学科学方面的自然科学基金理事会通过给予特别的投资来实现。
2014 Vol. 26 (6): 3-4 [摘要] ( 1971 ) [HTML 1KB] [PDF 871KB] ( 1828 )
4 从“三大前沿”到“五驾马车” Hot!
邢志忠
2008 年5 月底,美国能源部和自然科学基金委员会辖下的“粒子物理学项目优化小组”(Particle Physics Project Prioritization Panel, 简称P5) 发布了未来10 年美国粒子物理学的发展规划报告,其中重点阐明了基础物理学的“三大前沿”——能量前沿(The Energy Frontier)、强度前沿(The Intensity Frontier)和宇宙前沿(The Cosmic Frontier),以及它们所包含的重大科学问题。标志着能量前沿的加速器就是坐落在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机LHC,它的首选科学目标是寻找被称作“上帝粒子”的希格斯玻色子,以求部分解开基本粒子的质量起源之谜。2012 年7 月,LHC 不负众望,发现了人们企盼已久的希格斯粒子,从而确认了标准模型的所有粒子组分。
2014 Vol. 26 (6): 4-5 [摘要] ( 2303 ) [HTML 1KB] [PDF 871KB] ( 2017 )
6 评述粒子物理学未来发展
何红建
我很高兴看到美国P5 报告对粒子物理未来发展作了积极展望,对美国今后10～20年的发展作了整体规划与部署,试图促进新物理的发现并保持美国作为全球领导者的地位。这个报告特别强调了粒子物理(高能物理)的发展是以“发现”新物理为根本驱动力,而非单纯验证标准模型;强调了粒子物理发展的全球性,并充分挖掘美国高能界现有的优势和资源。
2014 Vol. 26 (6): 6-9 [摘要] ( 2242 ) [HTML 1KB] [PDF 871KB] ( 2284 )
9 美国粒子物理P5报告的一些评论
杨海军
美国粒子物理P5 报告综合了全球同行广泛的意见和二十多位世界著名专家的评审意见,在全球化的大背景以及有限的资源配置下构筑美国粒子物理中长期的战略计划,使得美国在粒子物理的最前沿能继续保持领先的地位和促进新的重大发现。报告中建议优先获得资助的前沿研究课题对中国粒子物理学界未来的发展规划极具参考价值。
2014 Vol. 26 (6): 9-10 [摘要] ( 2162 ) [HTML 1KB] [PDF 871KB] ( 2121 )
10 译后记
李学潜
现在发表的这份文件是美国粒子物理学术界对未来10 至20 年的规划——P5 文件的缩写版,也是对美国能源部和自然科学基金会投资和项目拨款的建议指南。
2014 Vol. 26 (6): 10-11 [摘要] ( 1991 ) [HTML 1KB] [PDF 871KB] ( 1816 )
系列讲座
12 强力、弱力和电磁力的大统一(Ⅴ)
厉光烈, 阮建红
天然放射性的发现打破原子“永恒不变”的神话之后,比原子-分子尺度要小得多的亚原子粒子陆续发现:1897年,J. J. 汤姆生通过测定阴极射线的荷质比发现了第一个亚原子粒子,称其为“微粒”,并将其所带电荷称为“电子”.
2014 Vol. 26 (6): 12-17 [摘要] ( 2703 ) [HTML 1KB] [PDF 967KB] ( 185 )
18 美籍物理学家丁肇中教授在北京发表主题报告
阮明艺
18 日上午,诺贝尔物理学奖获得者、华人物理学家丁肇中教授应中国科学院大学之邀,在中国科学院学术会堂向400 多位科学工作者和中外师生发表题为《发现J 粒子实验》的报告,介绍了为他赢得1976 年诺贝尔物理学奖的J 粒子实验的设计原理、实验过程,以及由他领导的阿尔法磁谱仪实验的最新进展。
2014 Vol. 26 (6): 18-18 [摘要] ( 2118 ) [HTML 1KB] [PDF 967KB] ( 92 )
物理知识
19 超导磁体与磁通泵 Hot!
白质明
超导现象发现至今已经一百多年。通常一项突破性的发现在经历一百年左右的时间就可以衍生出许多生活中普及的技术。超导作为一项高技术在应用领域的表现却不十分令人满意。其原因之一是所面临的障碍不仅仅在于技术本身,还面临低温技术难以普及和超导材料的高成本难以降低。人们期望在不久的将来可以降低低温对超导技术的限制,研究出室温超导材料,期望发现更多便于应用的超导材料。虽然目前已经发现了上万种材料具有超导特性,但其中绝大部分不是因为所必需的超导环境温度过低,就是因为能传输的超导电流太小而失去实际应用中的使用价值。目前有实用价值的超导材料不足百种。受材料技术的限制,真正能做成导线的却只有10 种左右。
2014 Vol. 26 (6): 19-20 [摘要] ( 2048 ) [HTML 1KB] [PDF 426KB] ( 2287 )
21 神奇的材料家族——负热膨胀材料 Hot!
李少鹏, 黄荣进, 李来风
爱因斯坦曾说过这样的话:人只有两种生活方式,一种是认为所有的东西都是奇迹,另一种是认为所有的东西都不是奇迹。我们生活的这个地球,如果你仔细观察一下就会发现他是那样的适合于我们人类生存,有太多东西司空见惯以至于都不去思考了。比如自然界的水,它在0～4℃是自然界罕见的“热缩冷胀”。因此,冬天江河与湖泊结冰,都是从上面开始,而湖底的水温保持在4℃,这样就保证了鱼类不会被冻死,从而避免了生物的浩劫。否则海洋将会满目坚冰,地球也可能成为一个冰天雪地的行星。
2014 Vol. 26 (6): 21-22,61 [摘要] ( 1887 ) [HTML 1KB] [PDF 458KB] ( 2597 )
23 利用含氮金刚石快速冷却微纳机械振子的振动状态
张建奇, 闫磊磊, 冯芒
据英国《每日邮报》最近报道,一颗重达8.41 克拉的粉色钻石将在英国伦敦展出。该钻石是由全球最大钻石商南非的德尔比斯公司于2013 年发掘出的,目前估价为一千万英镑(约合一亿人民币),并计划在香港苏富比拍卖行进行拍买。
2014 Vol. 26 (6): 23-27 [摘要] ( 2514 ) [HTML 1KB] [PDF 514KB] ( 55 )
28 宇宙中的标准烛光
黄芳
在天文上,标准烛光是固有光度具有一定规律,可以通过比较视亮度和绝对亮度得到其距离的天体。它的显著特点为光度高且基本恒定。常用的标准烛光有:造父变星,天琴座RR 型变星,超新星,行星状星云,红巨星,球状星团,旋涡星系的塔利-费舍尔(Tully-Fisher)关系等。
2014 Vol. 26 (6): 28-33 [摘要] ( 2194 ) [HTML 1KB] [PDF 698KB] ( 775 )
34 中外星座文化漫谈(下)
李良
1602 年,丹麦天文学家第谷恢复了被托勒密丢弃的后发座。在15 世纪末地理大发现时期,欧洲一些探险家到了非洲南端,17 世纪更开始了环绕地球的航行,人们逐渐认识了南天的星空。
2014 Vol. 26 (6): 34-41 [摘要] ( 2276 ) [HTML 1KB] [PDF 1340KB] ( 79 )
科苑快讯
20 从岩石中吸收水的植物
一些生活于干燥环境的植物,能够从没有任何液体水的石膏晶体中吸收水分。西班牙比利牛斯生态学研究所(InstitutoPirenaico de Ecología)的帕拉西奥(SaraPalacio)和同事展示了一种以石膏栽培的特殊植物(Helianthemum squamatum),这是一种在西班牙东北部和其他地区都能找到的小型常绿灌木,能够从石膏中吸收水分。
2014 Vol. 26 (6): 20-20 [摘要] ( 1783 ) [HTML 1KB] [PDF 576KB] ( 46 )
41 人工甜味剂有害人体健康
糖替代品可能影响肠道菌群,并因此加剧代谢紊乱。以色列雷霍沃特魏兹曼科学研究院(Weizmann Institute of Science)的伊莱纳夫(EranElinav)和同事发现给小鼠喂食添加糖精的甜水会引起葡萄糖不耐受,而喂食添加葡萄糖的甜水则不会。但是,肠道菌群被抗生素完全杀死的小鼠却不会发生葡萄糖不耐受。将葡萄糖不耐受小鼠的粪便移植到正常鼠体内后,正常鼠也会出现葡萄糖不耐受症状,这表明糖精会导致老鼠菌群失调。研究者采用其他人工甜味剂(如三氯蔗糖、阿斯巴甜)也得到了类似实验结果。
2014 Vol. 26 (6): 41-41 [摘要] ( 2381 ) [HTML 1KB] [PDF 1514KB] ( 88 )
科技经纬
42 半导体蓝光二极管的发光之路 Hot!
鲍海飞
2014 年10 月7 日,瑞典皇家科学院将诺贝尔物理奖授予了日本科学家赤崎勇(Isamu Akasaki),天野浩(Hiroshi Amano) 和中 村修二(Shuji Nakamura),表彰他们成功研制出一种有效的、环境友好的光源——蓝光发光二极管(LED,light-emittingdiode)。这是继热辐射型白炽灯、充氩、汞的荧光放电灯和金属卤化物灯等类型后的新型固体光源,是一次继爱迪生发明的灯泡之后,在凝聚态固体物理上一次划时代的光革命。就如同人类从未停止对火,对电,到对光的追求、应用和研究一样,人类始终对光有一种更热切的渴望和向往。因为,光代表了生命,光代表了希望。而其中半导体蓝光二极管更由于其代表了继红光、绿光二极管之后,近三十年没有突破和解决的问题从此有了突破性的进展,以至于今天实用化了。
2014 Vol. 26 (6): 42-55 [摘要] ( 2094 ) [HTML 1KB] [PDF 745KB] ( 2595 )
56 不战而屈人之兵
毛志国, 赵小青
自从有战争以来,人们总在不断设法加强武器的杀伤力。几千年的武器发展史,从冷兵器到热兵器,直至核武器,对更大杀伤力的追求是武器发展的重要动力。而核武器的问世,使人类第一次拥有了过剩的杀伤力。各种武器的巨大杀伤力,不但造成战争中战斗人员的巨大伤亡,同时也带来对平民的越来越大的严重损害。随着社会的不断进步,和平与发展已经成为当今时代的两大主题,遏制战争,控制战争规模,降低战争杀伤破坏程度已经是世界各国人民的共同呼声。如果在战争或冲突中,使用杀伤力巨大的武器,造成人员的巨大伤亡,则作战双方都将受到国际舆论的谴责。为了减轻国际舆论的压力,同时又要达到战争目的,一种能在减少杀伤敌人和平民的情况下达到军事目的武器悄然出现。这就是新概念武器家族中最特殊的成员——非致命性武器。
2014 Vol. 26 (6): 56-57 [摘要] ( 1628 ) [HTML 1KB] [PDF 365KB] ( 69 )
中学园地
58 花卉自动供水器
麦婧溪
很多家庭都喜欢养花种草,但遇到旅游外出,一走十天,半月,就会为浇花发愁。我想,能否用学过的知识解决他们的难题?
2014 Vol. 26 (6): 58-59 [摘要] ( 1806 ) [HTML 1KB] [PDF 410KB] ( 53 )
科学源流
60 2002年11月:佩雷尔曼将庞加莱猜想的证明贴到arXiv网站
萧如珀, 杨信男
2000 年,克雷数学研究所(the Clay Mathematics Institute)宣布,它要悬赏100 万美元,给凡是正确解答出任一所谓千禧年大奖名题(Millennium Prize Problems)的七大未解数学难题的人。七个难题中至今只有一题被解答出来,即是所谓的庞加莱猜想(Poincaré Conjecture),当时被认为是拓扑学(Topology) 中最重要、尚未解决的问题之一。
2014 Vol. 26 (6): 60-61 [摘要] ( 1712 ) [HTML 1KB] [PDF 397KB] ( 101 )
62 1989年12月14日:萨哈罗夫辞世
萧如珀, 杨信男
萨哈罗夫(Andrei Sakharov)是一位以研究武器开始的苏联科学家,后来成为诺贝尔和平奖委员会所说的“人类良知的发言人”。萨哈罗夫是一位杰出的物理学家,深深着迷于基础物理和宇宙论,他起先花了20 年设计核武器,以苏联的氢弹之父闻名,对苏联的强大军力贡献很大。
2014 Vol. 26 (6): 62-62,69 [摘要] ( 1576 ) [HTML 1KB] [PDF 469KB] ( 40 )
63 探寻“原子”之梦——诺贝尔物理奖史上对发现新粒子的几次快速反应
闫同民
2013 年10 月8 日,瑞典皇家自然科学院的诺贝尔物理委员会将诺贝尔物理学奖的宣布连续推迟了3次,比原定时间推迟了一小时之后,科学院终身秘书长诺马克终于宣布:“今年的物理学奖是奖给一种非常小的但改变一切事物的东西,皇家自然科学院决定将2013 年度诺贝尔物理学奖奖给布鲁塞尔自由大学的弗朗索瓦·恩格勒教授,以及爱丁堡大学的彼得·希格斯教授”。
2014 Vol. 26 (6): 63-69 [摘要] ( 2452 ) [HTML 1KB] [PDF 795KB] ( 1486 )
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