封面说明

<正>强磁场作为一种极端物理环境,在发现新现象、催生新技术方面具有不可替代的作用.作为一种分布于三维空间的物理场,磁场对机体的非侵入性是其在健康医疗应用领域的独特优势.近年来,国内外超导技术的发展和先进磁体的制造技术的进步,为强磁场在生命科学与健康医疗领域奠定了坚实的技术基础,也为强磁场下生命科学的研究揭示了新的规     

强磁场条件下材料制备及其研究进展

强磁场极端条件下材料制备是当前国际上的研究热点. 全面介绍了稳态强磁场应用于材料制备过程的研究进展, 包括超导、磁性、金属以及纳米等新型材料, 并从强磁场作用下产生的磁化力角度重点讨论了其影响各种新型材料制备过程的机理. 最后, 对强磁场材料科学的研究趋势进行了展望.     

强磁场下的科学问题

强磁场是支持多学科前沿探索的重要研究条件,能够为多学科的发展提供重大机遇.强磁场下科学研究涉及的学科范围广泛,科学问题众多,是当前非常活跃的科学研究领域.本文梳理了物理、化学、材料科学、生命科学、地球科学等多学科在强磁场下的前沿科学问题,并简要介绍了我国强磁场实验装置的基本情况和已取得的成果.我国强磁场实验装置的投入使用,将给我国多学科的前沿研究提供有力的支撑,为我国重大原创性成果的产出创造有利条件.     

运动学无作用力磁场的相似解

无力场概念常用以描述局部的强磁场区域,强磁场的演变所对应的动力学过程在天体物理中有广泛的应用。例如,磁场的扭绞、剪切以及挤压等都可与太阳活动密切相关。运动学无力场的方程组为     

强磁场下逆康普顿散射矩阵元的计算

在宇宙中存在10~(12)～10~(13)高斯的强磁场,又有大量高能自由电子和低能光子,故强磁场下逆康普顿散射过程非常重要.利用量子电动力学可对它进行计算。微分截面dσ_(i→f)与矩阵     

恒定强磁场对Hela细胞生长分裂的影响

强度大于0.01T的恒定强磁场对哺乳动物癌细胞的影响自60年代初已有不少研究。由于手段方法和实验对象上的差别,各自观点不尽相同。近年来,强磁场的细胞效应引起了人们的重视,一些研究表明强磁场对哺乳动物肿瘤细胞生长具有抑制作用,但对其抑制机理的探讨却少见报道。本文除证实其抑制作用外,对其抑制作用的细胞学机理进行了初步的探讨。     

强磁场对中子星壳层结构的影响

中子星内壳层是由原子核与其周围的自由中子气和电子气共存而构成的非均匀物质.天文观测表明部分中子星内部可能存在高达10~(18)G的强磁场.因此中子星的内壳层结构会受到强磁场的明显影响.本文采用相对论平均场理论描述核子间相互作用,并考虑了质子和中子的反常磁矩.利用Wigner-Seitz近似描述中子星内壳层中的非均匀分布物质,并采用自洽Thomas-Fermi近似方法处理在强磁场环境中WignerSeitz原胞内的核子以及电子分布,从而研究强磁场对中子星内壳层中的非均匀相结构以及壳核相变等性质的影响.计算结果表明,与无磁场情况相比,内壳层中非均匀物质的每核子结合能、原子核pasta相结构和壳核相变密度等性质在磁场B≤10~(17)G的环境中不会发生明显变化.而B≥10~(18)G的强磁场会对中子星内壳层中的pasta相结构产生重要影响,使各种pasta相的每核子结合能降低,非球形原子核出现的阈密度和壳核相变密度减小.随着磁场强度B的增加,球形Wigner-Seitz原胞的半径减小,同时原胞内的核子分布变得更加弥散.     

强磁场中射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的结构及磁性

研究了强磁场对射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的微结构和磁性能的影响. 在O2流量比小于1.0%、外加磁场低于1.0 T的溅射条件下, 得到了中孔型、相分离型和混合型3种典型的样品宏观形貌, 表明强磁场不但影响等离子体的分布而且影响溅射原子的角分布. 在O2流量比大于2.0%,外加磁场高于2.0 T的条件下制备的Fe-Si-O薄膜中, 经X射线衍射分析发现了强(110)取向的Fe3O4相；磁性测量发现垂直膜面方向上的剩磁和矫顽力大于平行膜面情况. 这些结果表明在薄膜沉积过程中, 强磁场不但使磁性薄膜取向, 而且在膜中诱导出了显著的垂直磁各向异性.     

高温超导体材料的J_c(77.3K,20T)达到2×10~4A/cm~2

自高温氧化物超导体问世以来,人们以极大的兴趣关注其在强磁场大电流电工机器中应用的可行性.由于高温超导体存在难以克服的弱连接现象,采用常规的陶瓷粉末工艺制备的材料,其临界电流密度很低,且随磁场的升高很快退降.人们期望提高这类材料在强磁场下的J_c,以便朝实用化方向推进一步.自Jin等人采用熔融织构生长法(MTG)制备YBa_2     

强磁化等离子体中的热轫致辐射

自六十年代发现脉冲星以来,在B=10~(12)-10~(13)高斯的强磁场中发生的物理过程就引起了人们的普遍关注。而近年来对宇宙γ射线爆的仔细观测更显示出强磁场效应的重要性。然而,时至今日,这一研究仍远未完成,尤其是对光子辐射过程,现有的理论研究还很不全面。脉冲星的辐射机制至今仍无满意结果,γ爆的谱型特征更是一个难解之谜,要想解决所有     

量子物理学取得重大突破——1998年诺贝尔物理学奖

1998年10月13日,瑞典皇家科学院将1998年诺贝尔物理学奖授予3位美国工作的物理学家。他们是德国人施特默、美籍华人崔琦和美国人劳克林。 这3位科学家发现了在强磁场中共同发生作用的普通电子在极低     

电磁场对人体的影响

最近,电气通信技术审议会(日本邮政部的咨询机构)拟就了“使用电波时人体的防护指南”这一安全标准。该标准主要以流行病学调查的结果为基础,考虑了频率范围为10千赫～300千兆赫之间的无线电波～微波对人体的影响,其水平与欧美各国同类标准相当。近年来伴随技术发展而出现的可产生强大电磁场的装置使人们在日常生活中无意之间遭受直流强磁场、交流磁场、脉动磁场等各种强磁场以及强电场的机会不断增多。例如:在高电压附近长时间地劳动,铁道上的直线马达机车、配备超导装置的医疗用核磁共振CT(MRI)和分析用核磁共振(MRS)以及核聚变装置等的影响。特别值得提出的是,最新的MRS设备计划配置具有700兆赫的极高频率的超导磁铁。     

量子霍尔效应

在低温、强磁场下发现量子霍尔效应和分数量子霍尔效应,还是近几年的事。这些发现不仅对于基础研究,而且在应用上也都具有相当的价值。因而近年来发展极快,每年都有实质性的进展。《量子霍尔效应》一文,对此作了介绍。     

相对论电子二束流不稳定性研究

给出了强磁场弱相对电子束稳定性判据，在ω≈ｋｚｃ和ω≈ｋ２ｃ－ω０时出现二束流模，使用解析方法严格求解了相对论电子静束流模的色散关系并了它的不稳定性。     

强磁场中射频溅射沉积Fe-Si-O薄膜的结构及磁性

研究了强磁场对射频溅射沉积Ｆｅ－Ｓｉ－Ｏ薄膜的微结构和磁性能的影响，在Ｏ２流量比小于１．０％，外加磁场低于１．０Ｔ的溅射条件下，得到了中孔型，相分离型和混合型３种典型的样品宏观形貌，表明强磁场不但影响等离子体的分布而且影响溅射原子的角分布，在Ｏ２流量比大于２．０％，外加磁场高于２．０Ｔ的条件下制备的Ｆｅ－Ｓｉ－Ｏ薄膜中，经Ｘ射线衍射分析发现了强（１１０）取向的Ｆｅ３Ｏ４相；磁性测量发现垂直膜面方向     

强磁场用第二代高温超导带材研究进展与挑战

强磁体应用是高温超导材料研究的最大驱动力之一.最近基于REBa2Cu3O7-δ(RE123)涂层导体的超导磁体的中心磁场达到了26.4 T,为目前全高温超导磁体的最好水平,超过NbTi-Nb3Sn基超导磁体极限;同时,在低温超导背景场中内插17 T的第二代高温超导(2G-HTS)带材磁体实现了32 T的全超导磁体,打破了该类磁体磁场强度的世界纪录.这些强磁场技术的突破正是基于高温超导材料的进步,充分显示了高温超导材料在强磁场应用中的诱人前景.然而高温超导磁体技术能否得到进一步发展与广泛应用,还取决于高温超导材料的基础性能、成材效率和性价比的改善和提升.本文将介绍第二代高温超导带材及其磁体应用技术的国内外发展现状,主要包括第二代高温超导带材的技术路线、我国低成本化学法产业化发展情况、人工磁通钉扎技术和磁场下传输性能的提高、超导厚度诱导的临界电流密度下降以及焊接、机械性能等强电应用相关的关键科学和技术问题等.     

新方法可提前24小时预测太阳耀斑

<正>预测太阳耀斑是困难的,因为我们并不清楚耀斑如何被触发。虽然在耀斑发生时,望远镜可以观测到并提供一些警告,但高能粒子可以在短短8分钟内到达地球——这不但可能会危及宇航员的健康,而且还会在我们作出反应之前就损坏卫星。近日,一个日本研究团队利用与太阳耀斑相关的强磁场设计的"卡帕方案",可以在太阳耀斑发生前数小时预测其发生。研究团队将该方法应用于2008年至2019年期间的数据,结果能够提前24小时预测9个最大的耀斑(被称为"X级耀斑")中的7个。这种预测太阳耀斑的新方法可以让我们在太阳耀斑发生前提前做好准备,规避潜在风险。     

古物的科学分析法

科学家们用科学的方法分析测定古物长期变化的程度和机制,以及它们的贮存与显示处理方法等等,图示3种科学的分析方法。1.核磁共振:核磁共振能够详述分子中的每个碳原子,以致采用这种方法能够发现中世纪印记(如图1)上的“指纹”有机化合物,当对所测物体施加强磁场时,核磁共振取决于原子核吸收射频的能量,对     

磁场与天、地、人

现代科学技术证明,磁性和磁场,是普遍存在的自然现象。任何物体均具有磁性并存在着磁场,只不过其磁力大小和磁场强度不同而已。绝大多数物体具有弱磁性和弱磁场,少数物体具有强磁性和强磁场。然而,对弱磁     

X射线物理学的新发展

自1895年伦琴发现X射线以来,X射线学在透射、衍射、能谱和射线源等方面与其它新兴学科相互渗透和交叉,衍生出许多新的分支领域。一.高功率X射线源 1.实验室用强流恒源包括转靶,功率高达60KW;Henke软X射线源,它备有不动的水冷锥形阳极,管流可达300mA。 2.同步辐射源——利用强磁场偏转相对论性(最大能量为0.2～120GeV束流为150～