gchek3306
gchek3306
关注数: 2
粉丝数: 169
发帖数: 4,574
关注贴吧数: 9
这猫长的也太快了吧,刚抱回来小小一只,现在都快赶上大猫了 两只大的是原住民,黑色的小猫是刚抱回来的时候。这才过了不到一年,黑猫的体型就赶上大猫了。这..................................。这说出去,谁信呀,这橘猫也没它能长肉呀。
两束波干涉相消之后,振幅为零,能量去了哪里? 激光器发出的一束光,经过分幅法得到两束振幅相同,频率相同,但是相位相差半个波长的光,当两束光相遇后发生干涉,空间中的振幅为零,此时能量去了哪里?从光量子的角度怎么解释? 如果是机械波,两个不同的振源发出的振幅和频率相同,但是相位相差半波长的波相遇后,发生干涉,空间机械振动振幅为0,此时的能量去了哪里?
不要相信骗子的出国挣大钱 1. 这些骗子发的图片都是从小红书下载的,发的文章都是统一的文案,跟你聊天也是统一的话术。2.第一步先把你骗出国,或者骗去云南,广西边境,然后胁迫你出国。2.只要你出了国,接着就把你控制起来,手机护照身份证给你没收,派人看着你。3.接着把你带到园区卖掉,到了园区先把你du打一顿,给你立威,让你顺从,就跟xun狗一样。4.接着就会给你培训zp话术,让你上岗zp,每月月中检查,如果没有业绩,就给你一顿电棍,你的聊天记录每天都有人检查,如果发现你通风报信,就是du打加水牢。5.如果3个月没有业绩或者逃跑被抓回,就会被卖到另一个园区,就跟货物一样,被层层倒卖,直到最后的人生终点站妙wa底园区,在这个园区会给你体检验血型,一旦跟买家匹配上,就会被拆零件卖掉,不要以为mian北医疗条件不行做不了这种手术,人家产业链都完善了,医生是泰国过去的,又不用打麻药,摘完直接带到泰国进行yi植,实在不行,还有医疗船,摘完剩下的扔海里。6.当然在此之前,你的价值会被彻底榨干,首先在边境交界,会用你的账户把你名下能撸的网dai全部撸一遍,其次会给你家里要shu金,给你家里的你被打的视频,根据你家庭情况,先要一笔,再要一笔,不给当着家人的面就毒打你,直到要不到钱,当然放人是不可能的。7.以上只是针对男性,女性在那里比男性要惨一百倍。8.所以奉劝大家东南亚国家,泰国,柬埔寨,缅甸这些不要去游玩,国内大好河山有的是还不够你玩的,非要跑去泰国,到时候被黑出租拉到园区悔之晚矣。9.广西,云南,西双版纳这些边界地区也要少去,去的话留个心眼,不要轻信别人。
时空弯曲和引力子的等价性,为什么要寻找引力子 上述文献中最重要的一句:Deser在1970年证明了广义相对论在数学上等价于一个平直时空的自旋为2的场。 万有引力可以使用黎曼几何,通过时空弯曲来解释,也可以引入引力子,通过类似QED,QFT一样的场论去描述,虽然表述方式不一致,但是最终的结果是一样的,一个是时空弯导致粒子沿着测地线运动,一个是通过交换引力子来实现相互作用并最终改变运动状态。 四种相互作用除了万有引力之外,电磁力,弱力和强力都已经实现了统一,目前来看要么将万有引力场论化,通过引力子的表述将引力量子化,并将四种相互作用统一到一起,要么将电磁力,弱力,强力,几何化,将这3种相互作用表述为时空的性质,将其统一到时空的结构中。
两个光子相撞后,会发生什么? 1. 两个光子相撞后会通过中间的虚电子发生相互作用,然后弹开。2. 生成正负电子对。3. 如果两个光子的能量足够大的话可以生成任意正反粒子。4. 如果两个相撞的光子能量超级大?就会生成大爆炸生成一个小宇宙。
量子场论的严格解 在基本物理学理论的研究中量子场论具有特殊的地位。因为如果承认狭义相对论和量子力学的基本原理,任何可能物理理论在低能区都将表现为一种量子场论。目前已知的物质世界4种基本相互作用除了引力之外的其他3种都表现为某种特定的量子场论,而描述引力的广义相对论在目前实验可望达到的精度内也完全可以不用弯曲时空而用在平直时空里的特定量子场论——Yang-Mills引力理论来替代。 人们还发现很多高维时空理论在4维时空中的效应完全可以用4维时空中特定的量子场论来反映。种种迹象表明量子场论可能是自然界最基本的相互作用理论框架,如果对它能够实现一般性的精确求解,人们就能够完整地了解和掌握其中蕴含的所有信息和奥妙,为人类深入了解自然提供巨大的帮助。目前人类远远做不到这一点,只能依靠诸如微扰展开等一些近似方法对量子场论进行近似计算,或采用计算机直接进行数值计算。近似计算和数值计算相对严格求解来说存在本质性的缺陷,这些缺陷困扰着很多从事理论研究的物理学工作者。如每种近似计算都必存在有近似不好的区域,在此区域近似方法完全失效。数值计算即受限于计算机的能力,也很难举一反三进行解析延拓。 目前已有的精确可解的量子场论多数是 2 维时空中的一些特定理论模型,如Schwinger 模型(2 维无质量的量子电动力学),Thirring模型,单分量的Gross-Neveu模型等。十几年前,Seiberg和Witten精确求解了4维时空中的N=2超对称理论,引起了物理学界的轰动。为了从研究理论的精确可解性,人们也专门开展了对可积系统的研究,发展了相应的理论。 从数学上看,费恩曼把量子场论表述为对给定的拉普拉斯量进行泛函积分。严格求解量子场论意味着要把泛函积分真正地积出来。那些已被求解的量子场论模型的可解性都可化为在某种特别的处理下,可以完成这种无穷重的积分。能否把这些技巧应用到更广泛的量子场论模型,或能否发展出更有效的求解方法是对人类智力的极大挑战。
请教,能量是否无限可分,可以无限小 两个大质量黑洞合并的过程中,会损失一部分质量,损失的质量会以引力波的形式辐射出去,随着引力波的传播,能量会逐步扩散,强度会越来越弱,这样的话能量岂不是可以无限小。这不跟量子力学矛盾吗? 还有这个质量亏损变成引力波的过程,说明能量可以变成时空波动,那么有没有逆过程,就是时空波动在一定条件下再转化为物质。
人类为什么会喜欢探索宇宙星空?最佳答案 地球这样的行星,是产生不了重元素的,你身体里的铁,来自璀璨的超新星爆炸。 血液里的锌,源自两次中子星对撞后喷射向宇宙的尘埃。 那微量的铜,更是需要见证一颗白矮星的死亡,即使是最微不足道的钴,也源自几十亿光年外的星云。 某种意义上讲,人类对星空怀有好奇,是正常的。 渴望见证星河大海的极限,因为我们本就是星辰之子。 我们DNA里的氮元素,我们牙齿里的钙元素,我们血液里的铁元素,还有我们吃掉的东西里的碳元素,都是曾经大爆炸时的万千星辰散落后组成的,所以我们每个人都是星辰,你我皆为星辰之子,每一个细胞都书写着整个宇宙的历史,当你凝视自己,也望见了宇宙的轮廓。 一切生命都是星海的孩子,我们将回归星空。
又到一年一度的诺奖周了,预测一下今年的诺奖得主 1.Kitaev+文小刚院士(拓扑序和拓扑计算) 2、Kitaev+薛其坤院士+Kane(拓扑超导体与拓扑绝缘体) 3、汤超院士+Wiesenfeld (第一个自组织临界案例沙堆模型) 4、Libchaber+蔡少棠教授(Feigenbaum常数的实证) 5、Bender+Berry(非厄米能谱与其拓扑性质) 我有一个预测,就是今年的诺贝尔奖中将会至少出现一位中国的诺奖得主。 这些年我国科学家做出了很多的革命性成果,自今年开始,中国将会出现诺奖井喷的现象。
外星飞船造访地球,持续关注 3I/atlas挑战了现有的彗星模型。其自身发光和彗尾不受太阳风影响的现象,是颠覆性的. NASA的模拟显示,3I/atlas于8000年前抵近太阳系边缘,来自武仙座或相邻天琴座方向。在漫长的星际流浪中,它摆脱了各天体引力,避过星际障碍,以近乎完美的轨道切入太阳系,直奔宜居带而来。并将在抵达近日点时成功躲到太阳背后,地球将错失观察窗口期。 更大的药来了。9月12日发现的C2025 R2彗星,彗尾长达35万公里,其具体规模尚在估算中,目前正向近日点抵近。巧合的是,它抵达近日点的时间,几乎和3I/atlas同步,10月底。届时这俩玩意躲在太阳后面干嘛,是耐人寻味的。
孝敬父母不要等,想想自己的父母,你还会继续放纵下去吗? 自抢劫犯李斌,入狱一年了,从来没人看过他,眼看别的犯人隔三差五就有人来探监,送来各种好吃的,李斌就给父母写信,让他们来,在无数封信石沉大海后,伤心和绝望之余,他又写了一封信,说父母再不来,他们将永远失去他这个儿子。 这天天气特别冷。李斌正和几个在押犯人密谋越狱,忽然,有人喊道:“李斌,有人来看你!”进探监室一看,李斌呆了,是妈妈!一年不见,妈妈变得都认不出来了,才五十开外的人,头发全白了,腰弯得像虾米,人瘦得不成形,衣衫破破烂烂,一双脚竟然光着,满是污垢和血迹,身旁还放着两只破布口袋。没等李斌开口,妈妈浑浊的眼泪就流出来了。这时,指导员端来一大碗热气腾腾的鸡蛋面进来了,热情地说:“大娘,吃口面再谈。”等妈妈吃完了,李斌看着她那双又红又肿、裂了许多血口的脚,忍不住问:“妈,你的脚怎么了?鞋呢?”“是步行来的,鞋早就磨破了。”步行?从家到这儿有三四百里路!“您怎么不坐车啊?怎么不买双鞋啊?”“做什么车啊,走路挺好的,唉,今年闹猪瘟,家里的几头猪全死了,天又干,庄稼收成不好,还有你爸……看病……花了好多钱……你爸身子好的话,我们早就来看你了,你别怪爸妈。” 探监快结束了,指导员进来,手里拿着钱,说:“大娘,这是我们几个管教人员的一点心意,您可不能再光着脚走回去了。”“这哪成啊?娃儿在你这里,已够你操心的了,我再要你的钱,不是折我的寿吗?”李斌撑不住了,声音嘶哑的喊道:“妈!”就再也发不出声了,此时窗外哭泣声一片,那是旁观的劳改犯们发出的。这时,有个狱警进了屋,故作轻松的说:“别哭了,妈妈来看儿子是喜事啊,应该笑才对,让我看看大娘带了什么好吃的。”他边说边拎起麻袋就倒,李斌妈妈来不及阻挡,口袋里的东西全倒了出来。顿时,所有人都愣了。第一只口袋倒出的,全是馒头、面饼什么的,四分五裂,硬如石头。不用说,这是李斌妈妈一路乞讨来的。李斌妈妈窘极了,双手揪着衣角,喃喃地说:“娃,别怪妈做这下作事,家里实在拿不出什么东西…..”李斌好像没听见似的,直勾勾的盯住第二只麻袋里倒出来的东西,那是一个骨灰盒!李斌呆呆地问:“妈,这是什么?”李斌妈神色慌张起来,伸手要抱那个骨灰盒:“没……没什么……”李斌发疯般抢了过来,浑身颤抖:“妈,这是什么?”李斌妈无力的坐了下去,花白的头发剧烈的抖动着。好半天,她才吃力的说:“那是……你爸!为了攒钱来看你,他没日没夜的打工,身子给累垮了。临死前,他说他生前没来看你,心里难受,死后一定要我带他来,看你最后一眼……”李斌发出撕心裂肺的一声长号:“爸,我改……”接着“扑通”一声跪了下去,一个劲儿的用头撞地。“扑通、扑通”,只见探监室外黑压压跪倒一片,痛哭声响彻天空……
标准模型的拉格朗日量 自然科学史上最复杂的公式,超级缝合怪。
戒色前后对比图 戒色前面容清秀,眼镜炯炯有神,邪淫后,面容倦怠,双目无神,精神萎靡。
我的猫寿终正寝回喵星了,刚哭完,你们谁能把你家猫发给我看看 我的猫回喵星了,我从小养到大,从2个月大抱回家,一直养到15岁,然后寿终正寝了,离开我回到自己的母星去了,我现在每天伤心欲绝,以泪洗面,每天回到家,经常会下意识的喊猫猫的名字,但是再也听不到喵喵喵的回应,再也没有一个活泼可爱的身影从远处奔来围着你一直转,看着屋子里熟悉的猫爬架,猫碗,猫玩具,还有被抓烂的沙发,被抓烂的窗帘,咬坏的盆栽,泪水就止不住的往下流。 你们谁能把自己养的猫发几张照片给我看看,缓解一下我的伤痛。
我的猫寿终正寝回喵星了,刚哭完,你们谁能把你家猫发给我看看 我的猫回喵星了,我从小养到大,从2个月大抱回家,一直养到15岁,然后寿终正寝了,离开我回到自己的母星去了,我现在每天伤心欲绝,以泪洗面,每天回到家,经常会下意识的喊猫猫的名字,但是再也听不到喵喵喵的回应,再也没有一个活泼可爱的身影从远处奔来围着你一直转,看着屋子里熟悉的猫爬架,猫碗,猫玩具,还有被抓烂的沙发,被抓烂的窗帘,咬坏的盆栽,泪水就止不住的往下流。 你们谁能把自己养的猫发几张照片给我看看,缓解一下我的伤痛,
民科得诺奖的可能性分析,民科需要一个机会 大家好,我是爱国民科活泼可爱略懂一点拳脚的武术家北京抑郁狐狸,最近北京风和日丽,天气晴朗,但是本狐狸的心情依旧很低落,没错本狐狸抑郁了,每个月总会有几天心情不好,如果有一天大家发现我没有发帖,不是我水不动了,而是我不在了。本狐狸最放心不下的就是民科吧的大家了,我是多么的期盼民科吧里有人能获得诺奖,能给民科挣一口气,希望有生之年能够看到,民科被大家认可,民科站在诺奖的领奖台上。 民科为啥获得诺奖困难的原因: 原因1 :民科得理论得不到认可,没法发表在知名刊物上,只能自己花钱找一些不入流杂志发表,没有引用,也没有知名度,很多民科的成果都被埋没了,比如左茂雄 的很多诺奖级成果只能发表在炫动漫上。 原因2: 被抄袭 ,民科的研究成果被官科抄袭,比如段老板开创心里过程分析理论,结果被美国的官科海斯抄袭,段老板因为是民科,所以大家都不相信段老板。 原因3:被官科迫害,最典型是就是李子峰,李子峰燕京大学博导,因反对相对论被打压,目前只能在贴吧无病呻吟。 原因4:思想太超前,超出了时代的理解范畴,比如王为民的正反粒子湮灭创造宇宙学说,就是没法验证,没法考证,没法计算的三无理论。 原因5:数学思想太牛逼,提出的数学理念脱离现有的数学体系,比如向正冈的 1 != 0.99999 ,这种数学已经不是现在的人类所能理解的,所以只能等以后几千年后,人类的科技足够进步,才能看懂。 除了以上几条,请大家补充。
人猫赛跑悖论,请民科反驳 大家好,我是爱国民科最近心情有点低落和澳洲死狐狸同病相怜的北京抑郁狐狸,因为一些生活上的原因,本狐狸抑郁了,然后我就趁着周末在家猫着,中午的时候,我煮了点鸡腿,我刚捞出锅准备啃,我家那个馋猫就闻着味跑过来了,我一看不好,我就端着鸡腿赶紧跑,我家馋猫就在后面追,哐当一声,我一不小心让门槛绊倒了,鸡腿撒了一地,最后让猫给叼走了。 我这时候突然想到一个问题,我在前面跑,猫在后面追,我和猫的距离是100米,等猫跑到100米位置的时候,我已经又跑出了10米,等猫追到这10米位置的时候,我又跑出1米,等猫追到这1米位置的时候,我又跑出0.1米,反正每次猫追到我上一次的位置的时候,我都已经又跑出了一段距离,这样猫似乎就永远都追不上我。 但是事实上,破猫虽然又懒又馋,但是好歹四条腿,叼着鸡腿一溜烟就跑远了,我根本追不上,请各位民科给解释一下。
光的本质是什么? 光真是奇妙: 从牛顿的 微粒 学说 到惠更斯的波动学说 到麦克斯韦的电磁波理论 到爱因斯坦的波粒二象性 再到标准模型中传播电磁作用的胶子。 再到? 人类对光的认知一直在变,一直在进步,但是光的本质久经是什么?
爱因斯坦最大的未竟理想,纯几何视角下的电磁力,终于有了答案! 一个被主流物理圈边缘了几十年的冷门方向——纯几何视角下的电磁力,终于有了答案! 爱因斯坦一生最后三十年几乎都在研究统一场论。他不满意量子力学的“概率性”,也不满足于广义相对论只处理引力。他想把电磁力和引力放进一个几何框架,统统作为时空本身的表现。 他失败了。 但现在,有三位芬兰学者——Andras Kovacs、Jussi Lindgren 和 Jukka Liukkonen——声称,他们可能完成了这个夙愿。他们提出了一个几何化的电磁场理论,把麦克斯韦方程推广成非线性形式,把电荷解释为“时空的局部压缩”,把洛伦兹力解释为粒子在弯曲几何中的测地线运动 简而言之,电磁场,不再是附加在时空上的“外物”,而是时空本身的几何涟漪。 这不是第一次有人这样想。早在1918年,德国数学家Weyl就提出过一个更一般的几何框架——Weyl几何,试图将长度变为时空的局部属性。爱因斯坦当年批评这个理论不符合经验,但他没有完全否定几何统一的方向。 这一次,芬兰学者回过头来重拾Weyl几何,加上他们自己此前关于“最优度量”与泛函变分的研究,发现旧理论中藏着一把钥匙。他们推导出一组新的、非线性的场方程,其中麦克斯韦方程只是一个线性极限情形。 更关键的是,他们发现所谓“电荷”,其实是时空压缩的数学表现。不是孤立存在的“点粒子”,而是几何结构的发散或者汇聚。 这等于把“电”重新还原为“几何”——是爱因斯坦曾经想干却没成功的事。 而他们还顺带解释了一个非常诡异的量子效应:阿哈罗诺夫-玻姆效应。这个效应指的是,在电磁场强度为零的区域,电势依然可以对粒子造成相位影响。在传统经典电磁学中,这种行为无法解释。 但在他们的模型中,这种“无场有势”的现象是自然结果,因为四维电势本身就是度量张量的一部分,是几何的一部分。只要时空结构有偏转,即便场强为零,粒子运动的路径(测地线)也会被改变。 再说一遍,这不是量子场论做出的预测,是纯粹从几何方程推导出来的。 理论中还有一个更激进的推论:在普朗克尺度下,度量张量的涨落会导致随机的电磁场涨落,也就意味着电荷会在真空中自发地产生与湮灭。 这是他们方程的直接后果:电荷是时空压缩产生的,那么度量的涨落自然会产生瞬时的“虚电荷”。这和量子电动力学的真空涨落现象,在数学形式上高度一致,但它的起点是几何,而不是场论。 整个理论的核心逻辑,是“度量优选原则”。他们采用变分法,寻找在某种泛函下“最优”的度量张量。这个过程引出了新的场方程,进而推出所有电磁现象。 而这个几何泛函是一种美学取向的选择:他们选择了一个具有“调和性”的泛函,让最优度量在几何意义上是“最平滑”的。 这也许正是爱因斯坦时代缺少的东西。他的统一场方程太复杂,缺乏收敛原则。而这个新理论通过“最优化”找到了一组结构稳定的非线性麦克斯韦方程。 当然,这一切还需要实验验证。比如在超高精度干涉实验中,是否能探测到非线性麦克斯韦项导致的偏差?在普朗克尺度下,是否能观测到虚电荷涨落? 也许短期内,这只是一个理论物理内部的回响。 但在理论物理百年沉淀之后,突然冒出这么一套几何化的“新麦克斯韦”,不能说没分量。
精细结构常数是否恒定 根据我们当前科学技术水平和所掌握的实验数据,没有发现基本常数随时间变 化;但是如果基本常数的确随时间变化,那么我们现在对整个宇宙的认识都要被修 正。此外,爱因斯坦广义相对论认为自然界中基本常数是恒定的,而能把引力与其 他相互作用统一的弦理论则认为基本常数在整个宇宙演化过程中应该是变化的。这 样,研究基本常数是否随时间变化就显得非常重要,因为它不仅将使我们更正确地 认识宇宙,而且也将帮助我们检验一些重要理论的正确性。 由于单位制的定义与基本常数紧密相关,因此,测量基本常数其实是测量它与 单位基准量的相对比值。可见,研究量纲为一的基本常数相对变化更具有意义。最 典型的基本常数之一是精细结构常数 α ,天文学和物理学家们已对它进行长期分析 和测量。大统一理论认为∆β/β 35 ∽ ∆α/α,这里 β=m e / m p , 电子与质子的质量比,即 可通过测量电子与质子的质量比,实现对精细结构常数更高灵敏度的检测 。 当前最直接测量方法是观察宇宙远处类星体等约 100 亿万年前发射的分子吸 收光谱,并与实验室测到的相同光谱进行比较,观察谱线是否移动 。由于产生误 差的原因太多并难以消除,导致不同测量有不同结果,因此,需要更精密测量技术。 其中方法之一,在实验室通过两台不同的原子(离子)钟或一台原子(离子)钟与 一个超稳定振荡器的频率比对进行测量 ;另一种方法是人们在实验室利用微波波 谱技术精确地测量冷分子中一些对磁场不敏感的双重态跃迁频率,并与天文物理测 量结果比较,从而检验精细结构常数变化 。科学家们经过了长期努力,进行了大 量实验观察和测量工作,仍没有观察到基本常数的变化,实验结果表明∆α/α 应小 于 10 −16 /a。最近,美国国家标准和技术研究所的科学家们经过长期测量汞离子和铝 离子两台光钟的频率比,初步确定精细结构常数 α 随时间变化的相对值范围应是 (−1.6±2.3)×10 −17 /a 。 为了突破现有测量技术的限制,科学家们不断提出各种提高测量灵敏度的方 案。如提出测量冷分子中一对近简并的处于不同电子势阱的振动能级间隔的变 化 ;测量磁场或光场控制的 Feshbach 共振点处的散射长度变化以及直接测量处 于光晶格的超冷双极性分子在同一个电子势阱中两个不同振动能级间频率差变化 等 ,这些方法都是通过测量电子与质子的质量比的变化,实现对精细结构常数随 时间变化的高灵敏度测量。另外,人们普遍认为正在研制的超高精度和超高灵敏度 的光学原子钟和原子干涉仪将成为探测基本常数随时间变化十分重要的工具之一。 总之,如何不断提高基本常数测量精度和灵敏度,对正确地认识宇宙和检验一 些重要理论是非常重要的。早日解开基本常数是否随时间变化之谜,是我们当前应 努力奋斗的目标之一。
不要听信骗子的出国挣大钱 1. 这些骗子发的图片都是从小红书下载的,发的文章都是统一的文案,跟你聊天也是统一的话术。2.第一步先把你骗出国,或者骗去云南,广西边境,然后胁迫你出国。2.只要你出了国,接着就把你控制起来,手机护照身份证给你没收,派人看着你。3.接着把你带到园区卖掉,到了园区先把你du打一顿,给你立威,让你顺从,就跟xun狗一样。4.接着就会给你培训zp话术,让你上岗zp,每月月中检查,如果没有业绩,就给你一顿电棍,你的聊天记录每天都有人检查,如果发现你通风报信,就是du打加水牢。5.如果3个月没有业绩或者逃跑被抓回,就会被卖到另一个园区,就跟货物一样,被层层倒卖,直到最后的人生终点站妙wa底园区,在这个园区会给你体检验血型,一旦跟买家匹配上,就会被拆零件卖掉,不要以为mian北医疗条件不行做不了这种手术,人家产业链都完善了,医生是泰国过去的,又不用打麻药,摘完直接带到泰国进行yi植,实在不行,还有医疗船,摘完剩下的扔海里。6.当然在此之前,你的价值会被彻底榨干,首先在边境交界,会用你的账户把你名下能撸的网dai全部撸一遍,其次会给你家里要shu金,给你家里的你被打的视频,根据你家庭情况,先要一笔,再要一笔,不给当着家人的面就毒打你,直到要不到钱,当然放人是不可能的。7.以上只是针对男性,女性在那里比男性要惨一百倍。8.所以奉劝大家东南亚国家,泰国,柬埔寨,缅甸这些不要去游玩,国内大好河山有的是还不够你玩的,非要跑去泰国,到时候被黑出租拉到园区悔之晚矣。9.广西,云南,西双版纳这些边界地区也要少去,去的话留个心眼,不要轻信别人。10.出门在外留意福建口音,长个心眼,没别的意思,毕竟很多园区都是福建老板开的。
声子热传导的微观机制 1808 年,法国科学家傅里叶总结出了宏观材料热传导的傅里叶定律,即热流 与温度梯度成正比。在该定律提出之初,拉普拉斯、拉格朗日和勒让德对傅里叶的 工作给予了高度评价,同时也对该定律的一般性及其严格性表达了保留意见 。 200 年来,物理学家对傅里叶定律的微观起源进行了不断的探索。1872 年,玻 尔兹曼基于稀薄气体模型提出了玻尔兹曼输运方程,为输运现象提供了统一的微观 图像。1914 年德拜引入声子的概念,描述以晶格振动的方式进行的能量传输行为, 为宏观固体材料的热传导建立了初步的微观基础。德拜猜测固体中粒子间内秉的非 线性相互作用导致声子相互作用,贡献了热阻,从而导致正常热传导。 20 世纪 30年代初期,R. Peierls 从量子力学的角度重新考虑德拜的猜想,提出了声子玻尔兹 曼方程来描述热传导过程 。在低温极限下,Peierls 将非线性相互作用简化成声 子碰撞过程。Peierls 的理论有效地预言了在低温区域热传导系数对温度的依赖关 系,跟实验数据符合得很好。但是 Peierls 的处理是微扰论的、唯象的;声子相互 作用导致傅里叶定律的微观动力学机制仍然不清楚 。另一方面,虽然傅里叶定 律的正确性在三维宏观材料中得到广泛证实,但其在低维材料中的正确性还缺乏直 接的实验验证。 近年来,计算机计算能力和实验技术的迅速提高,使得物理学家能够通过分子 动力学模拟来研究声子热传导的微观机制 ,并且可以直接实验测量低维材料的能 量输运性质 。这些进展为深入研究诸如热传导的微观动力学机制、热传导规律 对于维数的依赖关系、热传导和能量扩散过程定性定量的联系、反常扩散和非广延 统计物理的联系等基本问题创造了条件。
请问这是什么品种,有没有认识的。
收养前后对比,它以前也很潦草的。
凝聚态中的波粒二象性 凝聚态物质包括固体和液体,它包括了我们日常生活环境中的绝大部分物质。凝聚态物质也是由原子构成的,原子由原子核与核外电子构成,其构成原子的原子核与电子的量子性质和它们之间的电磁相互作用在原则上决定了凝聚态物质的性质;但是,凝聚态物质是由大量的原子组成(典型数值约为 1023 个),大量具有基本量子性质的原子通过简单的电磁相互作用却构成了复杂的聚集体,具有丰富多彩的物理性质——我们并不能够通过简单地外推少数粒子的性质来理解凝聚态物质的行为。 准粒子(也被称为元激发)的概念有助于理解凝聚态物质的一些重要物理性质,利用它可以将凝聚态物质的低能激发态视为无相互作用(或仅有微弱的相互作用)的准粒子的集合,从而使复杂的多体问题大为简化。一些典型的准粒子的例子有空穴、声子、激子、极化子和库珀对等,甚至我们经常提到的金属或半导体材料中的电子,实际上也是一种准粒子,在原子实构成的晶格中运动的、彼此之间有着电磁相互作用的、数目巨大的、真实的电子被约化为具有有效质量的、彼此之间几乎没有相互作用的“准电子”。此外,还有一些更为奇特的准粒子,比如说,在具有高迁移率的二维电子气中(位于高质量的半导体异质结构中)存在的具有分数电荷的准粒子。 构成物质的基本粒子如电子等都具有波粒二象性,即随着测量条件的改变,它可能表现出粒子或者波的行为。那么,用于描述凝聚态物质性质的准粒子是否也同样具有波粒二象性?这绝不是一个自明的问题,需要理论探讨和实验验证。 诚然,已经有许多准粒子被证明的确具有波粒二象性,如用于描述晶格振动(一种典型的波动现象)的声子,它的能量是量子化的;可以用半导体材料制成双缝干涉仪,使得通过其中的电子(它们具有单个不可分的电荷,这是典型的粒子性)可以像光波一样发生干涉等。但是,因为凝聚态物质的多样性,用于描述其性质的准粒子也多种多样,对于具体的问题就需要具体的分析。深入研究准粒子的波粒二象性对于理解凝聚态物质的物理性质是非常重要的,它将推动凝聚态物理学的 发展。 一些具体的问题有:能否建造一个分数电荷的准粒子的干涉仪,从而验证分数量子统计的一些预言?能否在固体材料中实现准粒子的纠缠态(比如说电子的纠缠凝聚态物质中准粒子的波粒二象性 ),并用它来检测贝尔不等式?换句话说,准粒子具有量子非局域性吗?
这个是狸花猫吗?我楼下散步时捡的。
这个是狸花猫吗?怎么头上还长角。
请大家辨认一下,这是狸花蟒吗?
圣诞节快乐,特分享一下家里的圣诞树
问一下,这个是狸花猫吗?
拓变论:全宇宙全人类的科学框架 拓变论是一门包含整个宇宙,大到整个银河系,河外星系,小到光子,中微子,都在拓变论的研究范围内,拓变论是一门全科学的理论框架,它是一门动态的理论,迄今为止人类发现的所有宇宙规律和科学知识都可以被拓变论兼容,它们都是拓变论的一部分,不仅如此,以后人类发现的任何成果都会被拓变论所包含,拓变论就是所有学科的母学科。
猫瘾犯了,大家能不能把家里猫的照片发几张,让我解解馋
国产猫咪图鉴,对照入座
家里的这只狸花猫提早过上了退休躺平的生活,真羡慕。 我上班,这只狸花猫再家里呼呼大睡,我下班它还在呼呼大睡,我每天起早贪黑当牛做马出去挣钱,给它买罐头,它每天在家就是吃了睡睡了吃,老鼠一个都没逮到过,过的是神仙日子,就是退休的大爷都比不过它,真的羡慕呀。 夏天,我在办公室热的冒汗,它在家吹空调睡觉,冬天我冒着严寒去上班,它在家睡暖气片,风吹不着它,雨淋不着它,饿了就敲盘子,便宜猫粮还不吃,必须是优质猫粮,隔三岔五还要吃罐头猫条打牙祭,这是猫过的日子吗? 大家给评评理,这个猫现在年纪轻轻就退休躺平在家养老,你们说气不气人。身为主人的我还要65退休,可是这破猫现在就躺平了。 还不敢说它,说多了,咬人,甩脸色,好几天不理你。
今年的诺贝尔奖,没有悬念,我们没有上榜。 美国377位诺奖得主,毫无疑问的科技大国,连印度阿三都有10位诺奖得主,我们真的需要努力追赶,诚然西方的诺奖评审对我们有偏见,但是我相信只要我们能拿出足够分量的成果和理论来,那么谁也无法阻挡我们获取诺奖的脚步。
修车党和瓢虫党请滚出沙井吧,这里不欢迎你们 热血青年,大好年华,你们一个个的伤风败俗,不顾礼义廉耻,动不动就是修车,动不动就是会所,你们这些人就没有廉耻心吗?就不知道廉耻这两个字是怎么写的吗?难道我们上学学的传统文化就是这么教你们的吗? 这个吧本来是一个打工人的交流地,以前都是躺平,提桶,进厂,虽然大家都不算很上进,但是还看的过去,但是现在你看看,现在都是些什么东西。 我现在高喊一声,请你们这些瓢虫都离开这里,还这里一片净土,还这里一片鸟语花香。 我辈青年应该洁身自好,奋发图强,绝不可流连花柳之地,我奉劝大家,早日迷途知返。
教大家一个防止抄袭,保护自己科研成果的好办法 就是把自己的成果打印到纸上,然后通过中国邮政邮寄给自己,然后自己收到后不要拆,保留好就行,邮件上的邮戳就是你知识产权的生效日期,是正儿八经的国家级公章,一旦有人抄袭你的成果,你就可以拿着这份邮件到法院或知识产权局去要求对方赔偿你的损失。
我宣布你们这个吧被猫吧占领了,以后就是爱猫人士的殖民地了 猫吧现在正是宣布在此吧殖民,以后这个吧就是猫吧的殖民地,是第二猫吧,如果不服从者,就等着接收猫猫的审判吧。
声致激光的发光原理 液体中的气泡在一定声场的驱动下可以稳定悬浮并周-期脉动。在坍缩相,气泡在皮秒的量级上产生百万的体积压缩比和高温高压。当驱动声压足够大,能量积聚导致气泡发光,称为声致发光[1]。在适当的驱动情形下,声致发光气泡可以保持球状,非线性振动可以精确重复百万或上亿周期。这样的动力学稳定性使气泡周期性发光,将声能转化成光能。声致发光及其空化效应在化学反应[2~4],超声清洗[5~6],生物管道传送[7~8],医学治疗[9]等方面都有非常重要的应用前景。但是,声致发光中的“光”到底从何而来呢?要发出可见光,必然有原子,离子或分子被从基态激发出几个 eV 的能量,而对应于 1atm 的声压仅仅带有每个粒子 10−11eV 的能量密度, 与粒子激发所需的能量之间的量级差高达 1012。因此,当声致发光发生时,所需的能量是仅仅通过气泡急剧坍缩过程中对泡内气体的加热就足以达到的吗?还是另有其他机制?自从多泡声致发光以来,出现了很多描述发光机制的理论。基本可以将它们划分成两部分:(1) 电荷发光认为是分离的电荷之间放电产生光。(2) 热发光是根据 Rayleigh-Plesset 气泡动力学用体积压缩比计算出泡内温度(10000K)。很多实验更偏向于热发光的理论。之后,人们通过对光脉冲宽度的实验测量进一步将发光机制缩小范围,实验发现光脉冲的宽度比气泡动力学计算出来的结果要窄,因此提出了冲击波理论。其中提到的不同波段的光脉冲宽度并无可测的差异,这一试验结果与基于热发光理论所提出的黑体辐射理论[20]相抵触。黑体辐射的存在必然要求做如下假设:① 热平衡必须在气泡坍缩的瞬间完成;② 气泡为黑体,能很好地吸收各个波长的电磁辐射。实际上,泡内温度的计算有几个不确定因素,包括水-蒸汽在极端高温下的化学反应速率未知;如何分离泡内不同种类的物质等。这些问题都关系着我们对于声致发光机制的探索。此外,在实验中观察到声致发光光谱中有金属离子的谱线,它们到底来自何处?是金属离子在坍缩瞬间进入泡内,还是泡外的液体也参与到了发光过程中?这些问题迄今为止仍然没有定论。
光的本质
宇宙中存在暗物质的事实已经得到大量天文观测的支持。早在 1933 年瑞士天 文学家 Fritz Zwicky 在研究后发星系团中星系运动时就提出来了暗物质的概念 [1] 。 他根据所测得的星系速度弥散并应用维里定理得到了后发星系团的质光比,发现比 太阳的质光比要大 400 倍左右 [1] ,因此他认为这个星系团中应当存在大量的不发光 的“暗”物质。今天,有许多办法可以测量星系团的质量,如通过弱引力透镜效应, 通过测量团内热气体的 X 射线发射轮廓图以及通过测量径向速度分布等。这些测 量结果都表明星系团的总质量远远大于可见物质的质量。 漩涡星系旋转曲线的测量表明星系中同样存在暗物质。通常测量的旋转曲线在 距离星系中心很远的地方会变平,并且一直延伸到可见的星系盘边缘以外很远的地 方都不会下降。如果没有暗物质存在,很容易得到在距离很远的地方旋转速度会随 距离下降:因此,平坦的旋转曲线就意味着星系中包含了更多的不可见的物质。 最近 WMAP 实验通过测量微波背景精确地得到宇宙中大约存在占宇宙总能量 22%的暗物质的组分 [2] 。 尽管暗物质的存在已经得到了大量天文实验观测的证实,但暗物质粒子的性质 却依然不为人们所了解。暗物质究竟是什么样的粒子,带什么量子数,是费米子还 是玻色子,它和普通物质如何相互作用等,我们对此一无所知。确定暗物质的性质 是宇宙学和基本粒子物理理论最重要的基本问题之一。 暗物质要求稳定、不带电、相互作用弱等性质,因此,粒子物理标准模型中大 部分的基本粒子都不可能构成暗物质。唯一的可能是中微子,而由于中微子只能构 成所谓热暗物质,与宇宙大尺度结构的观测不相符,因此也被排除了。这样构成暗 物质的粒子必然是超出标准模型的新粒子。 目前人们正试图通过各种办法寻找暗物质的信号以了解它的性质。大型对撞机 LHC 很有可能发现 TeV 能区的新物理并直接产生暗物质,这是研究暗物质性质最 直接的办法。另外一类实验是在地下放置一个探测器,以探测暗物质粒子和探测器 物质碰撞所产生的信号。还有一类实验则是通过寻找暗物质粒子碰撞并“湮没”所 产生的产物,如伽马射线、高能中微子、正电子或者反质子等来探测其存在并确定 其相互作用的性质。目前这类实验(或即将开始的实验)有卫星实验 Glast [3] ,空间站 实验 AMS02 [4] ,南极实验 IceCube [5] 等。 总之,由于目前的实验进展非常迅速,对撞机、地下实验、地面和空间实验等 将在未来几年时间里取得大量实验数据,人们期望对于暗物质性质的认识有可能很 快得到突破性的进展。
量子场论的严格解 在基本物理学理论的研究中量子场论具有特殊的地位。因为如果承认狭义相对 论和量子力学的基本原理,任何可能物理理论在低能区都将表现为一种量子场论。 目前已知的物质世界4种基本相互作用除了引力之外的其他3种都表现为某种特定 的量子场论,而描述引力的广义相对论在目前实验可望达到的精度内也完全可以不 用弯曲时空而用在平直时空里的特定量子场论——Yang-Mills引力理论来替代。 人 们还发现很多高维时空理论在4维时空中的效应完全可以用4维时空中特定的量子 场论来反映。种种迹象表明量子场论可能是自然界最基本的相互作用理论框架,如 果对它能够实现一般性的精确求解,人们就能够完整地了解和掌握其中蕴含的所有 信息和奥妙,为人类深入了解自然提供巨大的帮助。目前人类远远做不到这一点, 只能依靠诸如微扰展开等一些近似方法对量子场论进行近似计算,或采用计算机直 接进行数值计算。近似计算和数值计算相对严格求解来说存在本质性的缺陷,这些 缺陷困扰着很多从事理论研究的物理学工作者。如每种近似计算都必存在有近似不 好的区域,在此区域近似方法完全失效。数值计算即受限于计算机的能力,也很难 举一反三进行解析延拓。 目前已有的精确可解的量子场论多数是 2 维时空中的一些特定理论模型,如 Schwinger 模型(2 维无质量的量子电动力学),Thirring 模型,单分量的 Gross-Neveu 模型等。十几年前,Seiberg 和 Witten 精确求解了 4 维时空中的 N=2 超对称理论, 引起了物理学界的轰动。为了从研究理论的精确可解性,人们也专门开展了对可积 系统的研究,发展了相应的理论。 从数学上看,费恩曼把量子场论表述为对给定的拉普拉斯量进行泛函积分。严 格求解量子场论意味着要把泛函积分真正地积出来。那些已被求解的量子场论模型 的可解性都可化为在某种特别的处理下,可以完成这种无穷重的积分。能否把这些 技巧应用到更广泛的量子场论模型,或能否发展出更有效的求解方法是对人类智力 的极大挑战。
夸克和胶子如何构成核子 在宇宙中的可见物质中,90%以上的物质都是由核子(即质子和中子)组成的。 研究核子内部结构, 是近半个世纪人类探索物质微观结构的最前沿课题。 20 世纪 60 年代在夸克模型出现之前, 核子被认为是没有结构的基本粒子。根 据经典的夸克模型,核子由三个夸克组成。质子由两个带正 2/3 电荷的 u 夸克和一 个带负 1/3 电荷的 d 夸克组成,而中子则由一个带正 2/3 电荷的 u 夸克和两个带负 1/3 电荷的 d 夸克组成。u 和 d 两种夸克质量近似相等。随着 70 年代现代强相互作 用理论量子色动力学(QCD)的提出和实验验证,我们知道夸克是通过交换胶子发生 相互作用的,而胶子有时又可以转化为一对正反夸克,如⎯uu 和⎯dd,甚至更重的 正反奇异夸克对⎯ss。从而,核子是由 3 个价夸克加上胶子场及其派生出的一些正 反奇异夸克对组成。 直至 90 年代初,人们都还假定由胶子场派生出的⎯u 和⎯d, s 和⎯s 是对称的。 但随后的高能电子-质子的深度非弹散射和高能质子-质子的轻子对产生实验均测 量出质子中的反夸克⎯d 的数目要比⎯u 的数目多约 0.12 个 [1] 。这表明⎯uu 和⎯dd 不 只是以胶子微扰涨落的形式出现,应与价夸克存在某种非微扰关联。如介子云图像 认为质子中的介子云以 Nπ + 为主,其中中子 N 由 udd 组成,π + 介子由⎯du 组成,这 样就自然地给出了质子中的反夸克⎯d 的数目要比⎯u 的数目多的结果;而五夸克成 分的夸克对图像则认为质子中的五夸克成分主要以⎯d [ud][ud]的形式存在,这样也 能够自然地给出了质子中的反夸克⎯d 的数目要比⎯u 的数目多的结果。这两种不同 的图像对质子中的 s 和⎯s 分布给出了完全不同的预言。最近国际上最精确的电弱相 干实验声称观测到质子的奇异磁矩为正,奇异电形状因子为负 [2 , 3] 的迹象。奇异 电形状因子为负意味着奇异半径为正,即平均来说,带负电的奇异夸克 s 比带正电 的反奇异夸克⎯s 更远离质子的质心运动。这些实验结果与五夸克成分的夸克对图 象预期的相一致,但其可靠性仍受到置疑 [4] 。 至今为止,关于夸克和胶子是如何构成核子的仍没有定论。如果我们对核子这 一最基本、最简单的强相互作用系统都不能很好的描述,则很难说我们真正了解了 强相互作用这一自然界基本相互作用。
现代物理学研究的范式是对称性及其破缺,其中关于分立对称性的探讨占据重 要地位。宇称变换 P 改变空间手性,电荷共轭变换 C 交换正反粒子的内禀量子数, 其二者在引力、电磁及强相互作用中分别是对称变换。然而,弱相互作用不仅分别 破坏 C 和 P [1] ,而且亦破坏 CP 联合变换 [2] 。 粒子物理学对于 CP 破坏的研究具有理论和实践的双重意义。从理论上讲:首 先,其彻底破除了人类的思维定式——CP 守恒意味着正、反粒子应当遵循相同的 自然定律,然而事实告诉我们,微观世界中的对称性不能先验地假定而只能经过实 验的检验;其次,由 CPT 定理可知 CP 破坏即意味着时间反演 T 的破坏,从而微 观世界中的时间具有方向性,且其不同于宏观热力学中所内蕴的时间之矢;再次, CP 破坏是标准模型构建中不可或缺的要素,其解决方案促使三代夸克理论的诞 生 [3] ;最后,宇宙学中为解释正、反物质的不对称性而引入重子数产生机制,CP 破 坏是其必要条件之一 [4] 。从实践上讲:对 CP 破坏的精确测量不仅可以约束标准模 型中的味道参数;而且亦能用于探测新物理的迹象。 在标准模型的框架内,CP 破坏的来源有两条途径:其一,弱电理论中的 Kobayashi 和 Maskawa(KM)机制:由于 Yukawa 耦合包含不同代间的夸克,使得 质量矩阵于味道空间中是非对角的,因此带电流与质量本征态的耦合会给出 Cabibbo-Kobayashi-Maskawa(CKM)矩阵;在三代夸克理论中,其经重新参数化后 仍然含有一个复相角,这成为弱电理论中 CP 破坏的唯一来源。其二,在量子色动 力学的作用量中包含一个不可忽略的全导数项,其破坏 P 和 T,即 CP。 迄今为止,K、D 和 B 介子系统是开展 CP 破坏研究的最好平台,而 B 工厂 所给出的实验结果很好地支持了 KM 机制。归纳起来,现今 CP 破坏的研究主要 有两大疑难。① 宇宙学的观测表明重子数产生机制要求更大的 CP 破坏来源,不 是标准模型所能提供的,需要新物理模型。以最小超对称标准模型为例,包含 41 个 CP 破坏参数 [5] ,这就为理论上筛选真实的新物理模型提出了严峻挑战。② CP 破坏 的起源:与“硬”CP 破坏的 KM 机制相对应,理论上存在自发 CP 破坏的理论 模型 [6] ,但实验对其提出了极其严格的限制。坦率地讲,自然为什么是 CP 破坏的 答案距离我们依然遥远。
湍流是流体力学的核心经典难题。对于黏性流体,当流动速度较低时,流动通 常是有序的层流,而当流速足够高(准确地说,当刻画黏性与惯性重要程度之比的 雷诺数足够大)时,流动变得混乱起来,不同尺度上的运动以非线性的方式发生复 杂的相互作用。如何用理论和数值的方法有效刻画这种拟序结构和随机脉动之间的 非线性多尺度相互作用,就是湍流模型与计算所关心的中心问题。 事实上,湍流仍然满足黏性流体的 Navier-Stokes 方程组。只是由于惯性项的 非线性性,各种不同尺度的运动在大雷诺数下发生了很强烈的耦合,能量会在不同 尺度的运动间消长。于是,我们不能够在单一的尺度上进行理论和数值研究。非线 性性的重要意义可以从两个函数 f(x), g(x)乘积在某个空间区域的平均不等于它们 各自在该空间的平均的乘积看出来;而对于周期函数,我们还知道,乘积 f(x)g(x) 任意一个频率的傅里叶系数会和 f(x),g(x)各自的其他频率分量发生关系。简单地说, 就是这一点使得湍流作为自然界中的一个重要现象成为可能。 数学上来看,要得到湍流时解的解析表达式一般是不可能的;而数值上来看, 精确求解 Navier-Stokes 方程组也由于其巨大的计算量无法实现对真实流动的有效 模拟。于是,人们试图从其他角度克服这一困难。理论上的工作主要包括:湍流统 计理论(将经典的流体力学和统计方法结合起来,从基本方程出发推导关于湍流统 计量的方程,包括著名的 Kolmogorov 理论等),湍流模式理论(以雷诺平均运动方 程与脉动方程为基础,通过理论与经验结合,引进一系列模型假定,建立一组描写 湍流平均量的封闭方程组,包括周培源教授 1940 年的开创性工作等),以及边界层 理论、流动稳定性等。计算上的工作则包括直接数值模拟(对于较小的流动系统直 接求解 Navier-Stokes 方程组)、雷诺平均方法、大涡模拟方法等。 湍流经过包括许多伟大学者 100 多年的顽强努力,基本机理和有效计算至今仍 有待弄清,这在整个科学史上也是不多见的。Werner Heisenberg(诺贝尔奖获得者) 和 Sir Horace Lamb 临终都念念不忘湍流,后者说过:“现在我老了,当我到了上帝 那儿,希望能在两个问题上得到启示:一个是量子电动力学,一个是湍流。我对于 前者(能得到启蒙)还比较乐观。”尽管如此,作为自然科学的重大难题的湍流,百 年来不断吸引着有志之士不断探索,发展了理论、数值方法在湍流以及相关领域得 到重要应用。
1808 年,法国科学家傅里叶总结出了宏观材料热传导的傅里叶定律,即热流 与温度梯度成正比。在该定律提出之初,拉普拉斯、拉格朗日和勒让德对傅里叶的 工作给予了高度评价,同时也对该定律的一般性及其严格性表达了保留意见 [1] 。 200 年来,物理学家对傅里叶定律的微观起源进行了不断的探索。1872 年,玻 尔兹曼基于稀薄气体模型提出了玻尔兹曼输运方程,为输运现象提供了统一的微观 图像。1914 年德拜引入声子的概念,描述以晶格振动的方式进行的能量传输行为, 为宏观固体材料的热传导建立了初步的微观基础。德拜猜测固体中粒子间内秉的非 线性相互作用导致声子相互作用,贡献了热阻,从而导致正常热传导。20 世纪 30 年代初期,R. Peierls 从量子力学的角度重新考虑德拜的猜想,提出了声子玻尔兹 曼方程来描述热传导过程 [2] 。在低温极限下,Peierls 将非线性相互作用简化成声 子碰撞过程。Peierls 的理论有效地预言了在低温区域热传导系数对温度的依赖关 系,跟实验数据符合得很好。但是 Peierls 的处理是微扰论的、唯象的;声子相互 作用导致傅里叶定律的微观动力学机制仍然不清楚 [3,4] 。另一方面,虽然傅里叶定 律的正确性在三维宏观材料中得到广泛证实,但其在低维材料中的正确性还缺乏直 接的实验验证。 近年来,计算机计算能力和实验技术的迅速提高,使得物理学家能够通过分子 动力学模拟来研究声子热传导的微观机制 [4] ,并且可以直接实验测量低维材料的能 量输运性质 [5,6] 。这些进展为深入研究诸如热传导的微观动力学机制、热传导规律 对于维数的依赖关系、热传导和能量扩散过程定性定量的联系、反常扩散和非广延 统计物理的联系等基本问题创造了条件。
球状闪电的物理机制是目前国际物理学中仍未解决的公认难题之一。球状闪 电,俗称火球或滚地雷,多发生在雷雨天的枝状闪电之后或地震前后。到目前为止, 火球被证明不可能在实验室中产生(除了一些存在时间极短的小火球外)。自然界出 现的火球极难于用仪器设备进行监测,因此,人类关于火球的信息主要来源于目击 报道。火球形状多为球形,直径一般为几厘米到几十厘米,通常伴随强烈的力、声、 热、电磁和光学现象,火球还具有穿透金属和非金属的能力。火球的运动主要有飘 动和旋转运动两种。火球的寿命一般为几秒,个别的可长达几分钟(普通枝状闪电 的存在时间不到 1s)。弄清楚火球的产生、约束、发展、运动和消失等物理机制对 减少因雷电和地震等自然灾害导致的损失、开发受控核聚变能源和发展新概念武器 装备以及揭开 UFO 谜团具有重要意义。 最难以让人理解的是火球的巨大能量是怎样被约束在形状简单的球形内并且 能稳定这么长时间?国际上对火球的研究已有 200 余年的历史。但是直到 20 世纪 80 年代后期,成立了国际球状发光协会(international committee on ball lightning, ICBL),并于 1988 年 7 月在日本东京召开的首届球状闪电国际学术会议,以此为 标志,火球的研究才取得迅速进展。科学家很自然地试图用受合适电磁场位形约束 的能量增长的等离子体物理理论来解释火球现象。认为火球是等离子体团的主要根 据来源于 3 个方面:火球的运动明显地受电磁场的影响并表现出强烈的电磁效应; 火球具有很好的时间和空间稳定性;火球是一种非线性现象。 目前已提出的关于火球的理论模型有几十种,根据能量来源可分为 2 类:一类 是火球由自身物理和化学过程产生的(内部)能量驱动,另一类是火球由来自外部的 能量驱动。其中比较有影响的是基于等离子体物理原理的电磁驻波理论、超导-核 聚变理论、微波放大-孤子理论和中国邹所有研究员提出的涡旋-孤立子谐振腔模 型。然而这些理论和模型仅仅能解释某些火球的部分性质。根据目击到的火球具有 多种不同类型,火球的产生可能存在多种机制,也可能由内部能量和外部能量共同 驱动。因此,解释火球机制的等离子体物理模型任重而道远。
问个问题,提丢斯波得定则的成因? 提丢斯-波得法则是表示各行星与太阳平均距离的一种经验规则,它是1766年由德国的J.D.提丢斯首先提出经验关系 ,1772年德国的J.E.波得公开发表所总结的公式:an=0.4+0.3×2^n,式中an是以天文单位表示的第n颗行星离太阳的平均距离,n是离太阳由近及远的次序(但水星n=-∞为例外)。而且在一些卫星系统中,规则卫星也同样存在着类似关系,但该定则的物理意义尚不明确,还有待进一步的探讨。从表面上看提丢斯-波得定则与量子力学的玻尔电子轨道分布理论极其相似,这不能让人产生联想:行星轨道分布与电子轨道分布有没有同一性?如果有,那是什么呢?
平行板电容器的值Q是否受相对论尺缩效应的影响 已知电容 C=εS/4πkd,如果一块平行板电容器在静止的状态测得电容值是Q,然后这块平行板电容器沿轴向高速运动,由于尺缩效应,平行板电容器之间的间隔会变窄,此时这块平行板电容器的值还是Q吗?是否会变大。 之前Excalibur提出的问题,我也想知道答案。
各位大神,正负电子发生双光子湮没的过程,自旋量子数是否守恒 正负电子相遇会发生三光子湮没和双光子湮没,只考虑最简单的双光子湮没过程。 正负电子相遇湮没为两个光子,在这个过程中能量守恒,动量守恒,电荷守恒,粒子的自旋是否可以看作内禀的角动量,在这个过程中也满足守恒。 如果考虑自旋量子数在这一过程中守恒,已知电子自旋为正负1/2,光子自旋为正负1,那么能满足双光子湮没过程的电子只能是一个自旋为正1/2,一个自旋为负1/2,湮没后生成的光子也只能一个自旋为正1,一个自旋为负1.这样的话并不是所有的正负电子相遇都会发生双光子湮没,只有上述自旋量子数为正1/2和负1/2的电子才会发生双光子湮没,是不是这样。
电子在引力波的作用下作加速运动,是否辐射电磁波 假如宇宙中存在两个大质量的黑洞,这两个黑洞相互围绕旋转运动组成一个双星系统,并向外辐射高强度的引力波,然后一个电子在引力波的作用下作变速运动,这个电子是否会辐射电磁波,电子辐射电磁波的能量是否来源于引力波,这过程中是否是引力波的能量转化为了电磁波。
宇宙微波背景辐射 标准宇宙学模型尽管可以很好地解释宇宙的演化历史及宇宙微波背景辐射等 问题,但是它却无法解释宇宙的平坦性、视界及磁单极等问题。要解释这些标准宇 宙学中的问题,宇宙需要在早于原初核合成时期的极早期经历一个短暂的加速膨胀 时期,也称为暴涨时期 [1] 。暴涨模型不仅可以解决标准模型中的问题,而且还可以 解释构成宇宙大尺度结构的种子的原初密度扰动和原初引力波 [2] 等问题。 原初引力波是度规的张量扰动,也称为张量模,它会在宇宙微波背景辐射极化 中产生有涡度的信号,即 B 模图案。而度规的标量扰动产生的密度扰动在极化场 中形成一个无旋的分量,即 E 模图案。由于引力子在低于普朗克能标时便从热平 衡中退耦出来,残余引力子记录下了退耦后的宇宙膨胀历史,所以原初引力波记录 的关于宇宙状态的信息要远远早于光子所记录关于温度各项异性的信息,从而可以 用来探测极早期的宇宙。由于暴涨的能标和引力波的幅度有关,原初引力波谱也为 我们提供了暴涨的信息。 张量模产生幅度相当的 E 模和 B 模,所以 E 模和 B 模原则上可以提供关于引 力波和暴涨模型的信息,但是实际上密度扰动对 E 模的贡献远远大于引力波的贡 献,所以实践中 E 模不能用来提供关于引力波的信息。在线性近似下,密度扰动 不会产生 B 模,所以探测到 B 模则证实了原初引力波的存在,同时也提供了关于 暴涨能标的信息,从而可以用来区分不同的暴涨模型。当然一阶标量度规扰动可以 通过模耦合在二阶近似下产生引力波的宇宙背景。宇宙微波背景辐射测量温度、极 化的 E 模和 B 模以及温度和极化的交叉相关性,但是由于 B 极化信号太小,所以 对于 B 极化的测量对于天文学家来说是一个挑战。威尔金森微波各向异性观测 (WMAP) [3~5] 和普朗克卫星 [6] 便是用来测量 B 极化的。尽管引力波可以通过微波背 景辐射在大尺度探测,由于它的幅度太小,在小尺度上引力波很难用相干实验如 LIGO [7] , VIRGO [8] 等直接观测。 张量模的幅度一般用张量对标量比 r 来量化,这里 r 是四极子张量和标量温度 各向异性的期望值之比。所以不同的暴涨模型通常用标量功率谱的幅度、谱指数及 谱指数的跑动、张量谱的谱指数及 r 来区分。WMAP 五年的数据告诉我们在 95% 的置信度下,r < 0.43 [ 5 ] 。
自传与引力场的作用 物质的旋转(流体的漩涡、准刚性物体绕其质心的转动,以及粒子的自旋)与引 力场有什么样的相互作用? 让我们以自由落体为例来阐述并回答这个问题。在真空室中考虑两个自由下落 的球体,其中一个球体绕其球心高速旋转,另一个则没有旋转;高速旋转的球体在 自由下落中与地球引力场的相互作用可能会产生三种不同的物理效应: (1) 转动物体在引力场的运动过程中可能会受到一个力矩的作用,因而使得其 自旋的方向发生变化(进动)。广义相对论预言了这种效应:一个自转方向指向远方 天体的在地球极轨道运行的陀螺,其自转方向相对于远方天体方向将发生两种互相 垂直的进动(一个是测地效应,另一个是坐标系拖曳效应)。为了检验这类效应,美 国科学家经历了 40 年的技术研究工作而于 2004 年 4 月 20 日将一颗卫星成功发射 升空,预计不久的将来会公布测量结果 [1] 。 (2) 第二种可能的效应是转动物体的自转速率会在运动过程中发上变化,例如 地球在绕太阳作轨道运动的过程中,地球自转的速率可能会因太阳引力场的作用而 发生周期性的变化。如何用理论(广义相对论或其他引力理论)计算这种可能的效 应是一个不容易但是需要进行研究的问题。 (3) 另一种可能的效应是,由于转动物体的自旋与引力场的耦合而产生微小的 作用于质心上的附加作用力,这使得一个转动物体的自由落体与一个无转动物体的 自由下落会不同;如果借用通常的等效原理这个词,这就是说,物体的转动与引力 场的相互作用破坏了等效原理。广义相对论在处理物质转动的现象方面有不足。因 为有转动的物质像有自旋的粒子一样,其能量-动量张量不再是对称的,而且描写 转动物体的物理量除了能-动张量外还应当有自旋张量。但是在广义相对论中,作 为引力场源只是能-动张量的对称部分,而反对称部分以及自旋张量对引力场的产 生没有任何贡献。解决这个问题的一种理论是除了度规场(严格说要引入局部标架 场)之外还要引入挠率(torsion)场,这类理论最早出现的就是 Einstein-Cardan 理论, 但是其中的挠率场不是动力学场。后来发展起来的引力规范理论 [2] ,挠率场成为了 动力学场。在这类理论中,引力场有两个:标架场和挠率场。描写转动物质的物理 量也有两个:能-动张量(既有对称部分又有反对称部分)和自旋张量。标架场的源 是能-动张量;而挠率场的源是自旋张量。同时,检验质量的运动方程也有两类: 物质自转与引力场的作用 一是与能-动张量的协变散度相关的方程(这是广义相对论中的相应方程的推广), 另一个是自旋张量的协变散度的方程(能-动张量的反称部分决定这个散度)。所以, 在有挠率场的理论中,能-动张量的协变散度已不再等于零而是与自旋张量和挠率 场有关(检验质量的运动偏离了测地线,或者借用通常的说法,自转物体或自旋粒 子破坏了等效原理) [2] 。 我们用模型无关的唯象方法对这种效应做过量级估计(但不是严格的理论计 算),结果表明 [3] :在地球表面,一个现实尺度的旋转物体破坏等效原理的相对量 级上限是 10 −14 ,进而提出了地面和空间的实验检验计划,并在地面实验室使用两个 真空管进行了这类实验的观测: 一个真空管中自由落体的陀螺高速旋转,另一个真 空管中的自由落体陀螺没有旋转,结果表明,等效原理成立 [3] 。 由于机械陀螺的摩擦力难于克服,高精度的实验需要在空间卫星上使用陀螺- 加速度计进行,有关的空间实验还处于规划之中。 虽然理论上的这种效应是明显的,但是,要想利用引力规范理论做具体的计算 就必须对流体的能-动张量密度进行积分,积分的区域应当遍及实验设计中所用陀 螺的球体或柱体。如何做这种积分?如何定义准刚体?多级展开似乎可以作为对准 刚体的近似,但是现在还没有解决这类具体应用问题的其他的好方法。
引力波的探测 科学技术的发展把相对论研究带入了一个与实验和技术相结合的全新时代。引 力波作为广义相对论的重要预言,它的直接探测问题也自然地走到了需要实现的阶 段 [1] 。在引力波探测的若干途径中,激光干涉的手段是目前最为流行的,它的原理 是基于引力波是时空几何的改变这个本质,通过观测由入射引力波导致的干涉仪臂 长的变化所引起的干涉条纹的改变来直接探测引力波。人们根据感兴趣的物理和探 测频率的不同,设计不同量级臂长的激光干涉探测器工作在地面和太空不同的环 境。地面上例如美国的 LIGO [2] ,已于 2002 年正式开始工作并收集数据;而空间探 测方面,美国和欧洲合作的空间探测器 LISA 的各个方面也都在按部就班地研究 [3] , 预计十几年内便可以发射投入使用。可以说这些探测器是迄今为止人类实验所面对 的精度要求最高的干涉仪,各种各样的噪声在观测中与引力波信号的竞争对探测技 术的各个方面都提出了非常大的挑战 [4] 。由于引力波非常微弱,目前人们的研究水 平应该说仅仅到了刚好能够探测到引力波的程度。 在地面激光干涉仪中,我们对测量精度的要求越来越高,已经慢慢接近了量子 力学不确定关系所给出的标准量子极限(standard quantum limit)。要进一步提高测量 精度,增加探测到引力波信号的可能性,我们必须要突破这个极限。因此第三代地 面引力波探测器的首要任务便是要去寻找一种可行的方案使得我们的测量精度能 够突破标准量子极限。基于这个目的,越来越多的科学家开始投入精力去研究激光 干涉仪的量子行为。干涉仪中最重要组成部分的镜面,作为一个宏观物体,它的量 子力学问题在最近开始变得越来越重要,也越来越受到研究者的关注,并且慢慢形 成一个新的领域。宏观物体量子力学无论在理论上还是实验上都存在着很多尚待解 决的问题,比如我们该如何理解这个概念,如何用一个合理的数学形式来描述一个 宏观物体的量子行为,如何利用我们对这个理论的认识去改善干涉仪的测量精度等 等。而在实验上,首先我们面对的是如何排除环境干扰,在实验室展现一个宏观镜 面的量子行为,如何去把理论所预期的结果实现出来。我们的最终目标是希望能找 到一个可行的方案来实现量子无损测量(quantum nondemolition detection),这自然 还有相当长的一段路要走。 像地面干涉仪一样,空间引力波探测计划 LISA 也是要用激光干涉的方法来探 测时空几何的微小变化,但 LISA 的干涉仪臂长(五百万千米)却要远长于地面探测 引力波探测器的臂长。正是由于它五百万公里的臂长,LISA 可以用来探测频率在毫赫兹的引 力波。作为空间任务,LISA 项目中一项重要的技术是引力参考计(gravitational reference sensor, GRS)。GRS 被用来测量航天器中在自由下落(free falling)状态的测 试质量与航天器本身之间的相对运动,然后通过一个反馈系统产生反推力作用于航 天器上来消除这种相对运动。即将于 2009 年发射的 LISA 探路者(pathfinder)将会对 这一技术作严格的检验。而在计划中的第二代 LISA(advanced LISA)以及大爆炸探 测器(big bang observer)中,我们对测量精度的要求将会更高, 继而也就对 GRS 技 术也提出了更苛刻的要求。在未来的一二十年间,研制比 LISA 精度更高的 GRS 便成为一个极具挑战性的研究课题。
引力波是爱因斯坦广义相对论的预言 [1] 。20 世纪 50 年代 Bondi 证明了自引 力系统例如中子星、黑洞双星发射的引力波携带能量 [2] 。1974 年开始对脉冲双星 PSR 1913+16 的观测毫无疑问地确定了这一点 [3] 。目前主流的引力波探测方法是利 用激光干涉技术。随着臂长为千米量级的引力波激光干涉仪,如 LIGO, VIGO, GEO 等陆续获得科学数据,以及未来的空间计划,如 LISA 的实施,引力波探测已经进 入了一个全新的时期 [4] 。周期性引力波、双星旋转绕进、引力波爆、引力波背景, 是这些仪器的科学目标。 宇宙学起源的背景对于研究宇宙学,高能物理有重要的意义,例如微波背景辐 射(CMB)。但是 CMB 只能追溯到宇宙的光子退耦时期,并且在传播过程中受到影 响。越弱的相互作用在越强的能标处退耦,引力波在传播过程中几乎不参加任何相 互作用。因此,宇宙学起源的引力波背景携带了比 CMB 更早期的,独一无二的宇 宙学信息。同时也打开了探索高能物理的新方向 [5, 6] 。 区别于慢滚(标准)暴涨模型描述的早期宇宙图像,“pre-Big-Bang (PBB) scenario”,“phase transitions”,“cosmic string”等也给出了不同的早期宇宙图像和物 理图景。如何区分他们是宇宙学一项基本任务,同时也会带来新物理。这些不同的 物理机制给出了不同宇宙学起源的引力波背景 [7] ,并且是目前已知唯一可能的探测 区分手段。 然而还有很多问题需要解决:首先,在仪器方面,对探测器灵敏度的进一步追 求将对量子力学、量子光学、引力参考计(gravitational reference sensor, GRS)等科学 技术提出挑战。例如,地面探测器需要突破标准量子极限,为达到这个目的,宏观 量子力学在理论上和在实验上都有很多路要走 [8] ;而空间探测器将对 GRS 这项最 基本技术提出了严格要求 [9] 。其次,在数据分析方面,各种宇宙学模型本身还有很 多要解决的问题,它们给出的引力波背景都作了或多或少的近似,如何利用这些模 版来确定引力波背景的细节,例如背景是否各向同性,偏振态如何,是否高斯等, 还有待于研究。另外,除了宇宙学起源的引力波背景,还有大量天体发射的引力波 叠加而成背景,目前对于引力波背景的数据分析手段是联合几个探测器来实现 [10] 。 但是这些手段没有区别这两种起源的引力波,如何将它们从数据中区分开,还是一 个全新课题、难题。
宇宙中的中微子 为了解释β衰变中“能量不守衡”的问题,泡利在 1930 年提出了中微子的假 学。1933 年费米提出了弱相互作用的理论。1956 年美国物理学家雷尼斯直接通过 实验的办法证实了中微子的存在。20 世纪 60 年代,温伯格、萨拉姆和格拉肖在规 范场理论的框架下,建立了电磁相互作用和弱相互作用的统一理论。 在早期宇宙和恒星的内部等高温高密的极端天体物理环境下,中微子过程非常 重要,甚至占主导地位,是研究中微子物理学的理想实验室。例如,中微子的存在 会对宇宙的能量密度有贡献,影响宇宙的膨胀速度,从而影响宇宙轻元素的合成。 通过宇宙早期的核合成理论的研究和宇宙原初核氦丰度的观测,得到中微子的代数 1.61 3.30 N ν < < ,对 N ν 给出了严格的限制。在物质为主时期,有质量中微子将改 变物质扰动的功率谱型,特别是抑制扰动的幅度。最近,结合 WMAP 对宇宙微波 背景五年的观测、重子的声速振荡以及 Ia 型超新星的观测,天体物理学家给出了 所有种类中微子总质量的上限为 0.61 电子伏特(95%置信度),同时独立给出了中微 子的种类为 4.4 1.5 N ν = ± (68%置信度)。超新星 1987A 爆发时,地面的中微子探测 器记录下了少量的中微子事件。结果发现,高能的中微子早到,显示中微子是有质 量的,数据拟合给出中微子的质量上限为 16eV(95%置信度)。对太阳中微子的观测 发现,来自太阳的中微子只有理论计算值的三分之一,即著名的太阳中微子短缺的 问题。太阳中微子短缺的问题可以用唯象的中微子振荡的理论模型来解释,但前提 是必须假设中微子有质量。 中微子与物质的相互作用在理解天体物理中的高能现象起着非常关键的作用。 这些高能现象主要包括超新星爆发和伽马射线暴。超新星爆发在古代就被观测到并 记录下来,但是,核坍缩超新星爆发的机制目前还很不清楚。不过,可以肯定的是, 中微子在其中起着决定性的作用。1934 年,巴德和兹威基提出了中子星形成于大 质量恒星演化晚期的超新星爆发过程中。中子星的引力结合能比核结合能要大 10 倍之多,其中 99%的引力结合能以中微子的形式释放。天体物理学家猜测核坍缩 超新星爆发的基本物理图像是,在大质量恒星演化的晚期,其核区热核反应生成铁 之后,核反应就停止了。铁核进一步坍缩到原子核密度附近,形成中子星。恒星外 壳层的物质随后告诉下落到不可压缩的中子星表面,发弹形成向外运动的激波,从 而表现为超新星爆发。这就是所谓的直接爆发机制。科尔盖特(Colgate)和怀特 (White)1966 年做了第一个超新星爆发的数值模拟,发现在向外运动的激波中由于 存在核解离和中微子辐射两种耗能过程,导致激波在运行 10∼20ms 之后,在半径 100∼200km 处停止下来,直接爆发机制失效。为了复活停下来的激波,延迟爆发 机制又被提了出来。其基本思想是,超新星爆发过程产生的大量中微子一开始被囚 禁在新生的中子星内部,囚禁的中微子从中子星内部逃逸的时标为秒的量级。当中 微子逃逸的出来时候,激波的温度已经下降到核解离和中微子过程冷却不在重要, 这时候逃逸的中微子的能量将注入激波中去,重新驱动激波向外运动。由于新生中 子星内部的对流增强了中微子的辐射,延迟爆发机制是否有效,只能依赖于二维或 三维的数值模拟。不幸的是,目前很多数值模拟都得不到超新星成功爆发的结果。 核坍缩超新星爆发的物理机制是天体物理中重大的疑难问题。 宇宙中还有另一个剧烈的爆发现象——伽马射线暴的物理本质目前我们还很 不清楚。有些伽马射线暴还观测到与超新星是成协的。虽然火球-激波模型在解释 伽马暴的余辉辐射方面取得了巨大的成功,但伽马射线暴的中心能源机制,即火球 是怎么产生的一直是天体物理中的重大疑难问题之一。一种比较流行的思想是,伽 马暴的中心能源来自恒星级黑洞的超吸积,即所谓的中微子主导的吸积模型。吸积 物质释放的引力能以中微子的形式释放,辐射的正反中微子碰撞产生正负电子对, 从而形成火球。目前还没有一个得到广泛认可的理论模型。 超新星和伽马射线暴是宇宙中最为剧烈的两个爆发现象。观测还表明两者是成 协的。具有讽刺意味的是,我们目前还不知道它们爆发的物理本质。理解中微子与 物质复杂的相互作用可能是解决这两个天体物理中疑难问题的关键。
等效原理的实验检验 从牛顿时代起,人们就已假设,物体的惯性质量和引力质量的比值对于各种物 质都是一样的。如果这个假设正确,则所有的自由落体均具有相同的加速度。这个 假设在现代文献中一般被称作弱等效原理。弱等效原理是广义相对论的前提,在现 代的引力理论中扮演重要角色 [1] 。弱等效原理的违背或牛顿引力的平方反比定律的 偏离可能导致除了引力、电磁力、弱力、强力这四种基本相互作用力之外的第五种 相互作用力(寻找第五种力仍然是目前探测弱等效原理违背实验的一个重要目标 [2] )。 到目前为止,对弱等效原理的检验,地面上实验精度达到 10 −13 。NASA 和 ESA 目 前进行的太空实验,有望近期内将实验精度提高到 10 −18 [3, 4] 。地面的实验,特别是 使用原子干涉仪进行的实验,有望将实验精度提高到 10 −15 [5] 。 两种质量相等这个经验事实,在爱因斯坦指出它可以借助不同参考系的等效性 来理解以前,在整个理论物理学中都找不到说明。爱因斯坦将等效原理表述为,在 任意引力场里的每一个时空点,有可能选择一个“局部惯性系”,使得在所讨论的 那一点附近的充分小的邻域内自然规律的形式,与没有引力场时在未加速的笛卡儿 坐标系里具有相同的形式。一般地,我们也可以把这个表述分为“强等效原理”和 “甚强等效原理”,它们之间的区别在于表述中的“自然规律”是否包含引力规律 本身,如果包含则叫做“甚强等效原理”。等效原理在引力场中的应用,将直接导 致爱因斯坦引力场方程的发现。20 世纪 60 年代,物理学家从分析等效原理出发, 提出了一个比广义相对论更广泛的引力理论框架 [6] 。从这个方面看,强等效原理的 实验验证对广义相对论是否严格成立具有重要意义。一般来说,检验强等效原理的 实验分为三步:弱等效原理的检验、局域洛伦兹不变性的检验(目前的实验精度已 经超过 10 −20 )和局域位置不变性的检验(引力红移的实验精度达到 10 −5 ) [3, 4] 。另一方 面,关于惯性起源的问题,爱因斯坦等效原理和 Mach 原理是有分歧的,根据 Mach 原理,局部物体的惯性可能是各向异性的。Hughes-Drever 实验 [7] 表明至少在 10 −20 精度内,局部物体的惯性应该是各向同性的。这个实验对等效原理非常有利。 另外一个重要而有趣的问题是负质量问题。无论是牛顿引力理论还是相对论引 力理论都没有排除负质量的存在。如果确有证据表明负质量的存在,将对等效原理 甚至整个科学界产生重要影响。Bondi 和 Schiff 曾对这个问题进行过仔细的考虑 [8] 。 虽然目前的实验结果都没有违背等效原理,但是在目前的实验精度上,理论上 的一些其他可能情况并没有被完全排除。因此,无论是寻找四种基本相互作用之外 的第五种相互作用,或者是寻找引力量子化的理论,以及寻找大统一的理论,都需 要对等效原理进行进一步的理论和实验的研究。
惯性约束聚变 自 1972年 Nuckools提出 1kJ驱动激光能量实现惯性约束聚变(ICF)中心点火以 来,激光器越造越大,但始终没有实现 ICF 点火。正在建造的美国国家点火装置 NIF,激光器能量 1.8MJ,耗资近 40 亿美元。究其原因,只有对聚变氘氚燃料实行 高压缩,才能降低点火驱动能量要求。NIF 装置上实现点火,需要压缩固体氘氚密 度(0.2g/cm 3 )5000 倍以上。压缩通过火箭烧蚀加速和聚心内爆增压实现。然而内爆 过程中存在多种流体不稳定性,破坏燃料高压缩和中心点火热斑的形成。为了减少 流体不稳定性破坏点火,一方面对球内爆驱动对称性和球靶丸制作表面光洁度提出 十分苛刻的要求,但受到驱动器和靶丸制造技术的限制;另一方面,需要研究内爆 中流体不稳定性发展规律,减少和控制流体不稳定性的增长。内爆中流体不稳定性 的非线性演化及可压缩湍流混合,涉及复杂的等离子体物理过程,是多尺度强非线 性复杂体系,至今人们对其非线性发展规律仍相当缺乏了解,使实验室实现 ICF 点火面临很大的风险。 ICF 聚心压缩和冲击波反弹,与超新星在流体动力学上十分相似,存在流体不 稳定性及湍流混合。核燃烧过程也很相似。经过长期研究,尽管已发展了很多超新 星爆炸物理模型,但都存在缺陷,至今 I 类和 II 类超新星爆炸机制仍不清楚。流体 不稳定性及可压缩湍流混合的非线性问题困难,是其主要原因。超新星爆炸的 X 光观测数据支持块团结构混合的假设,而解释宇宙中重元素丰度又需要假设小尺度 均匀混合的存在以提高聚变能量产生。ICF 内爆中流体不稳定性及可压缩湍流混合 的研究,对于理解天体物理中的其他问题,如活动星系核喷流、致密天体质量吸积、 γ射线暴、原始恒星的形成和演化、高马赫数强冲击波与稠密非均匀分子云作用、 辐射驱动分子星云(如 Eagle、Horsehead、Rosette 等)的象鼻结构,都有重要的促进 作用。 与此相关的科学问题有:实验室能否实现 ICF 热核点火?ICF 高增益燃烧是否 有助于理解超新星爆炸机制,以及重元素的核合成?高能量密度等离子体中是否存 在湍流转捩?
中微子质量起源 在弱电统一的标准模型中,Higgs 机制导致 SU(2) L ×U(1) Y 规范对称性自发破 缺并通过汤川相互作用赋予带电费米子以质量,而中微子是无质量的 Weyl 粒子。 近年来,太阳、大气、核反应堆和加速器中微子振荡实验表明中微子具有非零静止 质量。这预示着标准模型之外一定存在新物理。中微子质量起源的动力学成为近年 来高能物理学研究的前沿热点。 费米子有两种可能的质量项:Majorana 质量项和狄拉克质量项。所有的费米 子都可以有狄拉克质量项,但是只有电中性的费米子可以有 Majorana 质量项。倘 若中微子是狄拉克粒子,则中微子质量可以由汤川相互作用给出。对宇宙微波背景 辐射各向异性等现象的观测结果表明,中微子的绝对质量应该小于 0.2 eV。而顶 夸克的质量为 172 GeV。仅仅用 Higgs 机制去解释有如此巨大落差的费米子质量谱 是非常困难和不自然的。 倘若中微子是 Majorana 粒子,我们可以用 Seesaw 机制来解释中微子质量的 起源。目前为止存在三类 Seesaw 机制,他们分别为:① Type-I Seesaw,即在标 准模型中引入重的右手 Majorana 中微子,其质量接近大统一能标。重中微子退耦 产生五维有效算符。在弱电对称性自发破缺之后,该算符赋予左手轻中微子非零静 止质量。右手 Majorana 中微子可以自然地存在于 SO(10)、E 6 等大统一模型中。 此外,重中微子在早期宇宙中的衰变可能会导致轻子数不对称,经过 B-L 守恒的 Sphaleron 过程,轻子数不对称最终可以转化为重子数不对称,从而解释可观测宇 宙中的物质-反物质不对称现象。这就是 Leptogenesis 机制。② Type-II Seesaw, 即扩展标准模型加上重 Majorana 中微子和标量三重态粒子。结合 Leptogenesis 机 制,该模型可以同时解释中微子的微小质量和宇宙中的重子数不对称问题,因而在 大型强子对撞机中可以通过规范相互作用。这使得对该机制的实验检验成为可能。 ③ Type-III Seesaw,即在标准模型中引入重的费米场三重态子。其工作原理与第 一类 Seesaw 机制类似,在此不作赘述。利用 Seesaw 机制来理解中微子质量起源 有一定吸引力,但是 TeV 能标的 Seesaw 模型有可能会导致轻子味混合矩阵幺正性 的破坏。未来的中微子工厂实验可以检验这一点。如何在大型强子对撞机上直接检 验 Seesaw 机制的正确性是粒子物理学面临的巨大挑战之一。当然还存在一些其他 的中微子质量产生机制,如辐射产生机制、额外维产生机制等。到目前为止,没有 哪一种理论机制具备定量的预言性。
弱束缚原子核与连续态 自然界稳定存在的原子核不到 300 个。在这些稳定核中,中子或质子的费米面 在零势能面以下 7~8 个 MeV 附近(参见图 1),距连续谱较远,因此连续态对稳定核 基态性质的贡献很小,一般可以忽略。固定质子数,随着中子数的增加,原子核的 中子分离能越来越小,中子费米面越来越接近零势能面;同样,固定中子数,随着 质子数的增加,原子核的质子费米面也越来越接近零势能面。对于弱束缚原子核, 其中子或质子费米面非常接近零势能面(参见图 1)图 1 稳定原子核和弱束缚原子核的单粒子势和单粒子能级结构,阴影部分为连续谱 对于弱束缚原子核,由于其中子或质子费米面接近零势能面,核子−核子之间 的剩余相互作用,例如, 对相互作用,可使核子对虚散射到连续谱能区,因而连续 谱对弱束缚核性质的贡献不能忽略。连续态的贡献对于弱束缚核中观测到的很多奇 特核现象起着关键性的作用。例如,由于连续态具有较大的空间分布,因此,连续 态的占据可能使弱束缚原子核的密度分布在空间扩展到离核心很远的地方,这可能 是某些弱束缚原子核中出现晕现象的原因 。 新一代放射性核束装置以及相关探测设备的建造和投入运行,使得弱束缚原子 核成为核物理研究的重要前沿领域。对于这些弱束缚原子核,特别是近滴线原子核, 基于稳定原子核研究建立起来的传统核理论面临着严峻挑战。挑战之一就来自如何 恰当地考虑连续态贡献。 为应对这个挑战,需要发展现有模型,以自洽地考虑分立态、连续态以及它们 之间的耦合。壳模型是原子核物理最重要的模型之一。传统壳模型建立在分立态基 础之上。为考虑连续态贡献,需要发展连续谱壳模型 [4,5] 。连续谱壳模型不仅可以 给出核结构(包括基态和激发态)信息,还能够用来研究核衰变与核反应。但是,由 于理论本身以及数值计算方面的困难,目前还没有大规模的连续谱壳模型计算。基 于平均场近似,在坐标空间求解相对论或非相对论 Hartree-Fock-Bogoliubov 方程, 可以自洽考虑连续态贡献,较好地描述弱束缚核基态性质 [1~3] 。但是,在此理论框 架下,如何自洽描述弱束缚核的形变效应,如何给出激发态性质等,都是需要解决 的重要理论问题。
1
下一页