高能加速器

高能物理是当前研究微观世界物质结构的前沿科学,高能物理实验所使用的主要工具是高能加速器。加速器的发展历史还不到半个世纪,但发展速度却十分惊人。四十年代初建成的回旋加速器,其直径不过一米多一些,而七十年代初建成的、目前世界上最大的质子同步加速器,其直径已达两公里,在三十年内增大了一千多倍。以能量来说,早先的回旋加速器只能把质子加速到几MeV(兆电子伏)。而目前最大的高能加速器已可把质子能量加速到500GeV(即5000亿电子伏),提高了差不多十万倍。从这一些对比中可以看出加速器规模变化之大,早先的加速器不过是实验室中的产物,到了现阶段,建造加速器,特别是高能加速器,已经是一项规模十分庞大,要求极为严格的工程建设项目了。     

让光速变慢

在科学技术迅速发展的今天,人们造出了超几倍音速的飞机,磁悬浮列车能以几百千米的时速行驶,但是,每秒30万千米的光速,对人们来说是否那么神秘,那么可望而不可及?科学家们在光速面前难道就永远无所作为吗?能不能让光速慢下来听人摆布呢?能!最近,科学家们已经成功地让光乖乖听调遣,竟然将光速降到了最低每秒17米!让光速由每秒30万千米骤降到每秒17     

电子流星

在地球大气层中,有时可发现一些速度为30～50公里/秒的流星。它们一边飞行,一边发出一种强光,过些时候,又会传来震耳欲聋的声波。对某些流星的观测表明,虽然音速比光速要慢得多,可是,     

中微子到底能不能超光速？

一条爆炸性新闻2011年9月22日,意大利格兰萨索国家实验室下属的一个名为＂OPERA＂的实验装置,接收到来自欧洲核子研究中心的中微子。经测算,中微子在跑过这段732公里距离所用的时间,比光还快了60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒）。这一结果给科学界带来了巨大困惑,因为这与爱因斯坦狭义相对论中光速是宇宙速度的极限,没有任何物质的速度可以超越光速的理论相悖。     

回到创世之初

这些元素都是从哪里来的?这是科学家希望找到的答案。我们知道太阳像一座制造氢和氦的巨大工厂它。用质子和电子创造了这种2元素,其电子在内部以近乎光速运行。氢和氦是周期表上最轻的元素原,子序数分别为1和。2在这个核聚变反应中释,放出大量能量———大到太阳的能量可以传到     

时间旅行——最遥远的往返旅行

假如,在以每秒钟150,000哩的速度(对静止的观察者而言)前进的一艘宇宙飞船上,有位宇航员向同一前进方向发射了一枚速度为每秒150,000哩的投射器。常识告诉我们,静止的观察者可能认为,这个投射器的速度是每秒300,000哩——简单地将这两个速度相加。可这会比光速(每秒钟186,281哩)还要快,根据爱因斯坦的相对论,这是不可能的。相对论公式告诉我们,假如这位静止的观察者测量这     

X线科学新发现

<正>在美国加州帕洛阿尔托丘陵地带,物理学家们建立起一座极端障碍电子加速器,来研究一些世界上最快速的电子。首先,粒子通过一道3公里长的真空管加速几乎达到光速。然后,它们穿越一道电磁管道,呈Z字形猛烈地向前飞行。在飞行过程中,它们发出一道X线冲击波,如此强烈,可以突破钢铁。但     

光对空间带电粒子产生斥力的一种假说与太阳风的起源

由间接观测和直接的宇宙火箭的探测已经证实,太阳时刻不停地向四周空间喷射出等离子体粒子流,形成太阳风;它在空间有一定的密度分布与速度分布,在地球轨道附近太阳风速度达到每秒500公里的量级,密度大约为10个/厘米~3左右。这个现象,迄今在理论上仍然没有得到圆满的解释。现在比较公认的理论要算Parker的理论,但是他的理论存在根本性的问题。根据太阳风的观测事实,我们应该考虑:这些带电粒子(主要是质子和电子)受着什么力的作用因而能克服巨大的太阳引力而飞向星际空间?把这些粒子加速到每秒几百公里的巨大速度的物理机制是什么?供给粒子的能量是从哪里来的?等等,一句话太阳风是怎样形成的?     

美国科学家制造“时间机器”再现宇宙诞生

在纽约长岛的沙林深处,科学家们研制出了一种可以称作“时间机器”的设备,可以进行返回宇宙诞生那一刻的实验。使用这一埋藏在美国能源部布鲁克黑文国家实验室内的“时间机器”,物理学家将开始把黄金原子内的电子分隔出来,并把它们加速至光速的99.995%,然后将一对对的原子猛力撞击在一起,撞击力度之大足以产生比太阳热1万倍的温度,但每次撞击所产生的总能量只像蚊子降落到屏风般大小。美国物理学家福特和罗曼认为,爱因斯坦的相对论并没有严格排除快于光速的旅行或“时光隧道”旅行。他们认为,“时光隧道旅行”虽然难到几乎绝无可能的程度,但…     

反氢

制造氢比较简单，因为只要将电子和质子混合在一起并让电子围绕着质子旋转即成。而制造反氢就不是这么简单了，因为它是由正电子（带正电荷的电子配对物）和反质子（带负电荷的质子配对物）组成，因此要想制造、贮存和控制它都是非常困难的。上个星期，伊利诺斯巴达维亚国立费米加速器实验室的戴维·克里斯蒂安（DavidC．Christian）和他的同事们宣布了他们的初步成果，他们已发现了7个反氢原子。在2个研究组──日内瓦欧洲粒子物理实验室（CERN）和费米实验室──的早期实验中，研究人员在加速器里制出了接近光速的反质子。这些环流的叵…     

“控制”光速

<正>在爱因斯坦的相对论中,光速被认为是无法"超越"的,光速有多快?每秒299781.819008千米,以光速从地球到月球只要1.2862秒,是目前人类已知的、在宇宙中最快的速度。虽然,目前我们无法实现超光速飞行,但我们已经能够成功地"控制"光速。来自德国达姆斯塔特大学的研究人员使用了一种被称为电磁感应透明效应的技术,成功地将光"困"在晶     

质子的奥秘

人类利用原子能已有半个世纪的历史了。原子核中包藏着质子和中子,也是任何一个初中生都了解的知识。质子有多大?约10~(-15)m。它是如此微小,长期以来人们把它看成是一种像电子那样的、不可分的基本粒子。直到1964年,美国科学家盖尔曼提出夸克模型,认为质子是由3个夸克所组成。这是人类对自然界认识的又一个突破。5年后,美国斯坦福直线加速器中心(SLAC)的科学家,利用其3公里长的加速器所发出的高能电子,轰击质子靶,结果有一个意外的发现:若把质子比作一个微球,那么现在他们看到,质子的电荷并非均匀地,而是成块状地分布在这个球体上,     

乘坐霍金的时光机能看到什么

  立足于以信息态为基础的容介态理论,对时空概念进行深入剖析后可以得到如下认知：时间是物质从初始运动到终止运动的度量,是随着物质运动的初始到终止而连续增量的空间概念值,是不可倒流的;物质态空间是运动着的,只能以直线（或径向）的趋势,作膨胀或收缩运动;时空并非一体,时间不是三维物质空间的更高维度。光子中单奇子的统一互变特性决定了光速不变,也决定了物质的能量只能使物质运动速度达到光速。光子粒子接收了外源信息,完全变成信息粒子的运动速度就会远远超过光速;以信息态能量速度运动的效应能量可以使物质的速度超过光速。所以人类不能穿越时空到达未来或置身于已经过去了的真实社会之中,但可以通过超光速飞行去追赶过去了的事物的信息影像。     

Schwarzchild场中的类空测地线及河外天体的超光速膨胀

一、前言尽管至今已发现了八个天体具有超光速膨胀的射电子源,人们却并不认为它们可能是一种真实的超光速运动。已建立了不少物理模型,按这些模型可在亚光速或光速的真实运动背景下给出一个超光速的视速度。但这些模型都包含了很多特殊的限制性假设,特别是不能自     

光速是否真的“变”慢了

<正>1905年,伟大的爱因斯坦计算出了光速:光在真空中以每秒18.63万英里(约合每秒29.98万千米)的速度传播,且速度恒定不变。100多年来,这个数值经历了物理学界最为严苛的科学验证,如今仿佛已经成为了镌刻在帕特农神庙石柱上的刻纹:神秘莫测却毋庸置疑。可就在近日,来自美国马里兰大学的詹姆斯·福兰森博士却认为,光速可能根     

光纤布里渊激光振荡腔的级联超光速传输及时域提前的拓展

光的群速度操控在全光信号处理、光与物质相互作用、超灵敏传感以及时间隐身等诸多领域中具有广泛的应用前景.本文报道利用布里渊激光振荡结构在光纤中实现超光速级联传输,实验证实超光速信号和普通光信号一样可以通过级联或中继来提高信号的时间提前量.实验显示,高斯光脉冲信号在两个单频布里渊激光振荡腔中级联经历了负群速度超光速传输,实现超光速传输距离及时间加快量的有效增加,最终实现了365.8 ns的信号加快.该级联方案为进一步实现长距离大信号加快量的超光速传输提供了新的解决方案.     

冰海之下探测中微子

我们的宇宙所能展现出的核过程远比地球上粒子加速器所能达到的还要剧烈得多.大自然可以把基本粒子加速到能量超过1020电子伏特(eV)--相当于一个基本粒子携带了50焦耳的宏观能量,但我们还不清楚这些粒子(绝大部分是质子)的起源以及它们是如何被加速的.     

探测低能量太阳中微子的低温两相电子泡探测器

提出并设计了一种新型的低温两相中微子探测器, 它利用电子泡在液氦池中特殊的传输特性, 实时、高效地测量了来自太阳质子-质子反应产生的低能量中微子. 该电子泡探测器的工作原理类似于时间投影室, 当入射中微子进入到探测介质液氦池中后, 与氦原子发生作用, 会激发弹性散射电子, 通过测量这些散射电子的能量及轨迹并与放射性背景信号分开, 就可以反推出入射中微子的能量和其他性质. 由于散射电子的信号很弱, 因此使用位于液面上方饱和蒸汽区的气体电子倍增器放大电子信号. 这种技术的突出优点是具有极高的空间分辨率和很好地抑制电离信号反馈的功能. 基于气体电子倍增器读取电信号和高精度CCD相机以进行探测光信号的新型时间投影室的研究, 目的是建造一个三维的空间分辨率为几个毫米量级的大型液氦低温探测器, 以探测能量低至100~200 keV的太阳中微子.     

不同状态菌紫质分子的光电响应及其与pH的关系

菌紫质分子是嗜盐菌紫膜中分子量为26,000的唯一蛋白质成分,它在天然紫膜中以六角形二维晶格结构排列,并以三个分子为单位组成三聚体。菌紫质分子的功能为光驱动质子泵,在膜两边形成质子梯度,嗜盐菌则可利用此电化学梯度合成ATP。有人把天然紫膜碎片装到人工板膜上,光照后可以测量到光电响应信号。有人认为,若把菌紫质分子的光化学循环、质子泵以及光电响应联系在一起,光化学循环过程中泵出质子,而这质子流就产生光电响应信     

普洱茶的非线性光学效应与光速调控

利用Z扫描方法研究了普洱茶的非线性光学效应, 发现普洱茶水溶液在连续光下具有很高的非线性折射率, 与CS2相比高达6个数量级, 尤其是在普洱茶水溶液中观察到了光速减慢到超光速的转换过程, 实验结果显示了光波位相耦合色散效应导致光速变化机制的普适性.