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2020年 32卷 3期 刊出日期 2020-06-18
合肥光源专题
中学园地
科学源流
合肥光源专题
3 合肥光源 Hot!
张国斌, 胡胜生, 封东来
1984年11月20日，合肥光源奠基典礼隆重举行，标志着我国第一个专用同步辐射光源正式开工建设。合肥光源建设、运行逾三十五年，为我国同步辐射光源技术及其应用的发展做出了重要贡献，同时也从一个侧面反映了世界科技前沿的进展以及我国综合国力的巨大进步。
2020 Vol. 32 (3): 3-9 [摘要] ( 766 ) [HTML 1KB] [PDF 6797KB] ( 1036 )
10 合肥光源在碳基能源催化及环境科学中的应用
鲍骏, 宋礼
催化科学是现代化学工业的核心。在现代化工行业中，有80%以上的产品是借助催化过程生产的。每种新催化剂和新催化工艺的开发成功，都会引起化工、石油和煤炭等重大工业在内的生产工艺的改革，大幅度降低生产成本，并为改善人们生活质量提供一系列新产品和新材料。催化剂构-效关系和催化反应机理是催化科学的关键核心问题，始终是个极具挑战性的研究课题。催化反应本身是一个动态过程，催化剂与气体反应物分子在原子尺度上相互作用，活性位的原子结构对其催化性能具有决定性作用。原位表征技术可以在催化反应中实时观察活性位结构及分子转化途径，不仅可以连续全面的跟踪反应过程，而且得到的是最真实、可靠的信息，对于研究催化过程的本质至关重要。迄今，研究者已发展了众多表征催化剂的方法，并且还在不断地探索将新的物理-化学效应用于催化剂和催化过程的研究，力求更精确地测定活性位的结构、数量，并向原子-分子层次发展，从时间-空间两个方面提高对催化剂表面所发生过程的分辨能力。同步辐射光源较之常规光源有许多突出优点，例如亮度高、频谱连续、方向性及偏振性好、有脉冲时间结构等，可作空前的高分辨（空间分辨、能量分辨、时间分辨）实验。这些优点使得同步辐射在众多科学研究及工业应用领域得到广泛关注。对于催化科学，基于同步辐射所发展的一些技术，如X射线吸收谱学、表面分析、微区分析等技术也显示了强大的生命力，大大推动了催化科学的发展。位于英国Daresbury的同步辐射装置曾做过一次调查，在同步辐射的工业应用中以催化研究用得最多，超过三分之一。
2020 Vol. 32 (3): 10-21 [摘要] ( 685 ) [HTML 1KB] [PDF 19445KB] ( 430 )
22 合肥光源在功能材料领域中的应用
邹崇文, 戚泽明, 闫文盛, 孙喆, 张国斌
合肥同步辐射光源用户在功能材料科学研究领域，包括拓扑量子材料、金属氧化物和相变材料、半导体和功能陶瓷材料以及高分子功能材料等多个方向开展了持续深入的探索，取得了一系列具有国际影响力的研究成果，为我国相关领域的发展起到了重要的推动作用。本文挑选了具有代表性的成果来展示合肥同步辐射光源在功能材料领域中的重要应用和研究进展。
2020 Vol. 32 (3): 22-30 [摘要] ( 701 ) [HTML 1KB] [PDF 18264KB] ( 607 )
31 合肥光源在纳米科学中的应用
刘庆华, 龙冉, 姚涛, 关勇
在人类所认知的微观世界中，有一个十分引人注目的微小体系，这就是现在人们所熟知的纳米体系。纳米（nanometer）的“纳”字在希腊语中指的是“矮小”或非常小的东西。纳米是一种计量单位，符号nm，单位10-9米，1纳米即十亿分之一米，约是氢原子半径的27倍，相当于人发直径的10万分之一。
2020 Vol. 32 (3): 31-40 [摘要] ( 625 ) [HTML 1KB] [PDF 18264KB] ( 476 )
41 合肥光源在反应动力学研究中的进展
张李东, 王占东, 杨玖重
反应动力学研究化学反应随时间变化的动态过程，包括化学反应速率和反应机理等。分子反应动态学（Molecular reaction dynamics）和燃烧反应动力学（Combustion reaction kinetics）是反应动力学中重要的研究领域，主要利用光谱和质谱技术探测化学反应组分随时间的演化过程，来得到化学反应速率和反应机理等信息。从学科发展历程来看，分子反应动态学和燃烧反应动力学研究的进步离不开先进光源技术的支撑，尤其是具有宽能谱、高亮度、良好偏振性、高准直性和波长连续可调等优点的同步辐射光源技术已广泛应用于这些领域的研究。
2020 Vol. 32 (3): 41-44 [摘要] ( 559 ) [HTML 1KB] [PDF 5258KB] ( 572 )
45 合肥光源的衍射光栅制备技术
刘正坤, 邱克强, 陈火耀, 徐向东, 刘颖, 洪义麟, 付绍军
衍射光栅是合肥光源光束线中重要的分光元件。本文介绍伴随合肥光源而发展起来的衍射光学元件精密加工实验室衍射光栅制备技术及相关工作进展。
2020 Vol. 32 (3): 45-50 [摘要] ( 572 ) [HTML 1KB] [PDF 10283KB] ( 634 )
51 衍射极限储存环的基本原理与技术
罗箐
20世纪以来，人类社会生产力的飞跃进步与科学家们对物质微观构成和量子现象的深入认知紧密关联，而基于加速器的大科学装置已成为研究微观世界最重要的工具之一。科学家们在加速器上发展了现代核物理与粒子物理学科，之后，基于电子储存环的同步辐射光源又经历了三代的发展。第一代同步辐射光源“寄生”地利用高能物理实验储存环中产生的同步光。在此过程中，原来仅仅是高能物理加速器寄生产物的同步辐射日益受到重视，利用它研究化学、材料科学和生物学等的专用光源应运而生，并迅速得到推广，成为第二代同步辐射光源。前两代光源主要从偏转磁铁引出同步辐射光，第三代同步辐射光源的电子储存环对电子束发射度进行优化设计，得到比第二代光源小很多的束流发射度，同时大量使用插入件，可引出高亮度、部分相干的准单色光，为生命科学、材料科学等前沿基础研究提供有力的实验手段。鉴于其优越性能，国际范围内广泛建造第三代同步辐射光源开展相关的前沿基础科学研究，其束流发射度多在1~5 nm·rad范围①。目前世界上的大型同步辐射光源超过50台，这种集成度高、覆盖学科最广的大科学装置已是探索重大前沿科学问题的一个不可替代的综合研究平台，每年有超过10万名各领域的用户利用同步辐射开展实验研究。
2020 Vol. 32 (3): 51-56 [摘要] ( 835 ) [HTML 1KB] [PDF 10718KB] ( 859 )
中学园地
57 翻转陀螺的动力学方程及其守恒量
陈曦, 胡继超
在理论力学的教学中，老师通常以陀螺为例介绍刚体运动的一些特殊性质，例如进动、章动、网球拍效应等。在普通物理实验中，老师有时也会使用一种称为翻转陀螺的小玩具来向同学们展示陀螺运动的奇异行为。在重力和摩擦力的作用下，转动的翻转陀螺会整个翻转180度。虽然翻转陀螺是一个不可积系统，但我们仍然能利用运动方程定性讨论其运动情况。
2020 Vol. 32 (3): 57-59 [摘要] ( 740 ) [HTML 1KB] [PDF 1525KB] ( 576 )
60 2019年亚洲物理奥林匹克竞赛理论第二题解答
房颐, 宋峰
对遥远天体的研究的基本渠道是接受天体的电磁辐射。通过对天体的辐射强度、谱分布、偏振性质等分析来洞察其物理本质，揭露其中所发生的物理过程、天体的物理状态和化学组成，解释观测到的天文现象①。2019年亚洲物理奥林匹克竞赛理论的第二题就是以活动星系核（AGN）的喷流以及喷流产生的辐射为背景的。本文在大赛提供的答案的基础上对本题进行了重新解答。
2020 Vol. 32 (3): 60-66 [摘要] ( 643 ) [HTML 1KB] [PDF 1765KB] ( 584 )
科学源流
67 “脚注”的杀伤力：卡比堡教授何以错失了诺贝尔奖 Hot!
邢志忠
众所周知，描述三代夸克混合与CP（电荷共轭及宇称对称性）破坏的幺正矩阵被称作Cabibbo-Kobayashi-Maskawa（简称CKM）矩阵，其主要贡献者是意大利的尼古拉·卡比堡（Nicola Cabibbo）以及日本的小林诚（Makoto Kobayashi）和益川敏英（ToshihideMaskawa）。然而2008年的诺贝尔物理学奖却颁给了南部阳一郎（Yoichiro Nambu）、小林诚和益川敏英这三位日本理论物理学家，这让卡比堡和许多业内人士大跌眼镜。斯德哥尔摩为什么要把卡比堡教授撇下而选择了看起来不太相干的南部教授？难道小林和益川仅仅因为将著名的“卡比堡角”（Cabibbo angle）扩展为含有一个不平庸CP破坏相位的3×3幺正矩阵就值得获奖吗？这件令意大利人伤心和愤怒的事件背后还有不为人知的其他原因吗？
2020 Vol. 32 (3): 67-68 [摘要] ( 712 ) [HTML 1KB] [PDF 2160KB] ( 696 )
69 1618年5月：开普勒发现太阳系的泛音
萧如珀, 杨信男
中世纪与文艺复兴时代的宇宙论皆由天体的“音乐宇宙”概念所主导，此隐喻很引人入胜，所以几世纪来激励了西欧大部分的艺术、音乐和文学。然而天文学家开普勒（Johannes Kepler）在他1619年的专著《世界的和谐》（Harmonices Mundi）中奠下了一个更如实的天体音乐，他主张太阳系的星球在绕着太阳运行中谱出它们的音调。
2020 Vol. 32 (3): 69-70 [摘要] ( 617 ) [HTML 1KB] [PDF 2129KB] ( 626 )
71 2013年6月15日：一般性相变理论的建构者威尔森逝世
萧如珀, 杨信男
我们日常生活中几乎每个方面都会碰到相变，就像冰融化或水沸腾一样简单。但是物理学家长期以来对于如何计算系统在关键点（物理上称临界点）的行为细节都很困惑，直到威尔森（Kenneth Wilson）创建出一套有力的全盘理论，才解决此问题。
2020 Vol. 32 (3): 71-72 [摘要] ( 589 ) [HTML 1KB] [PDF 1980KB] ( 505 )
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