反常原子

随着粒子物理学、激光光谱学与基于加速器的原子物理学的发展,在实验上已相继发现了里德伯原子、电子偶素与μ子素、μ子原子与强子原子,以及最近才产生的反氢原子等一系列的反常原子.通过对这些反常原子的理论与实验研究,极大地丰富了人类的知识宝库.本文综述了这些反常原子的产生(或发现)过程,它们所具有的独特性质、应用及其在科学上的重大意义.     

产生超慢速原子的原子源

美国加利福尼亚州的一组物理学家创造了一种“原子源”。原子源中的钠原子通过激光压力缓慢地上升,然后在重力作用下又下降,由于原子在原子源上部附近运动得很慢,所以物理学家就能对电子做非常精确的计算。直到现在,这并的计算受到了限制,因为原子通过一些测量装置时运动太快。斯坦福大学物理学家马克·凯斯维奇、厄尔林·里斯和史蒂文·丘与IBM研究中心的拉尔夫·德沃,利     

原子分子数据

1.什么是原子分子数据所谓“原子分子数据”,是有关单个原子、分子的各种性质以及有关原子分子之间或者原子、分子与电子、光子之间相互作用的各种数据的总称,它包括原子能级、分子构造方面的数据,以及原子分子的光吸收几率、由电子碰撞引起的原子分子的电离截面等等数据。另外,在化学反应速度方面,特别是比较简单的分子在气相反应中的数据,也属于原子分子数据的范畴。     

原子干涉

物理学家熟知光波、电子或中子之间的干涉。现在有四个研究组已证明整个原子的干涉。这些实验证明了所有物质既是波又是粒子的概念。原子间的干涉可用作一种极精密的测量技术。一些开发工作已使原子干涉测量术具有实用可能性。一种是用激光束冷却原子达到极低温并使其衍射来控制原子的运动的新方法;另一种是Paris-Nord大学的观侧结果,即利用激光基本上可引起原子干涉。     

超原子物理学:原子层次上物理的新方向

正提出建设超原子物理学的观点,是缘于原子物理学等相关学科的发展成就,其实质是开展原子层次上人工基元的物理规律探索,并以此构造新的物理学工具.作为由原子构成的团簇结构,超原子的分子轨道可展现出相近于原子电子轨道的对称性;不仅如此,相比于元素周期表中可谓寥寥无几的自然界元素原子,超原子的种类浩如烟海.     

激光刹住原子运动

原子是构成宏观物质的砖块,要刹住原子运动,异乎寻常地困难。常温下,在我们呼吸的空气中,原子以每秒五百米的速度杂乱地猛冲;只有在接近绝对零度的低温时,原子运动的速度才减至步行速度。然而,最近美国物理学家已成功地利用激光,捕获了一小簇原子,几乎使它们静止下来,持续仅一、二秒钟。二十多年来,科学家对减速原子运动直至完全静止这种可能性抱有兴趣。静止原子的收集将给原子物理中某些基础领域的研究提供有价值的方法;对静止原子的测量,可获得准确的原子特征参数,而原子运动通常会使这些参数的测量变得模糊。这种设想的基本思想很象捕捉野兽:先使猎物放慢脚步,诱其掉进陷阱,使其动弹不得。对原子来说,适合的陷阱可以想象为“洞”——正确地说是“井”——它在空间上囚禁原子;只有那些有足够大的能量的原子才能跳出“井”,得以逃掉。用这种方式捕获原子的困难在于:相对于常温下高速运动的原子的能量,实际的陷阱是很浅的。然而去年,美国两个物理学家小组首次使原子的速度减至每秒几米,相当于原子在0.1k以下的运动速度。研究者们做到这点,不是靠传统的低温法,而是让原子与激光束的光子(光的“微粒”)碰撞使原子失去能量,从而降低原子的运动速度。这些成果显示了捕获原子的可能性。此后不久,由马里兰的国立标准处和斯东尼布鲁克的纽约州立大学     

行星原子

当量子理论最初正在发展的时候,玻尔提出一个原子模型,这样的原子有分立的电子,象行星围绕太阳运动一样围绕着原子核在轨道上运转,他的原子是以允许一个电子仅仅占据所有可能轨道中一个特定的次轨道而“量子化”的,后来量子力学或波动力学把电子散布成几率云,消除了电子象一个粒子一样作经典轨道运动的概念,然而,双电子原子光谱学最近的发展至少已经恢复玻尔最初概念的     

原子和平

“原子构成了分子,分子构成了物质……”老师在讲台上唾沫横飞地说教,“人体中就有许多的原子……”     

首次测量人造原子与天然原子之间的键

正当量子围栏和原子力显微镜(AFM)探针尖头的原子形成键时,微观和介观尺度相遇。德国科学家发现,量子围栏(可用作人造原子的合成圆圈形纳米结构)能与位于原子力显微镜探针尖上的原子形成非常弱的化学键。德国雷根斯堡大学物理系教授、领导此项研究的弗朗茨·吉西布尔(Franz Giessibl)表示:"这是我们第一次通过实验验证由这种人造原子形成的化学键。"与天然原子一样,人造原子具有固定数量的离散电子态电子。1993年,一个美国科研团队第一次向世界展示他们的量子围栏——由放置于铜表面的48个铁原子组成的圆圈。     

原子计数新方法

直径只有几亿分之一英寸的原子实在太小,即使用最大倍率的显微镜也无法观察它们。现美国橡树岭国立实验室的科学家们已研究成功一种新的激光法,采用此法能准确数出原子,每次可数一个原子。研究人员认为,这种奥秘方法对他们从事各种实际研究工作很有帮助。每个原子系由被轨道电子所围绕的一个原子核所组成。科学家们知道电子的     

重构原子

重构原子ＩａｎＨｕｓｈｅｓ等著朱湘晓译许国平校迎接中空的原子，它拥有美好的未来。物理学家们认为，他们可以开发它的能量，用以制造任何东西，从Ｘ线全息图到ＣＤ。把自然界的建筑材料放回到制图板上：原子正在被重建。在美国和荷兰的实验室里，物理学家正在剥除包住...     

先进材料的原子制造

为了实现更高效和更智能的产品和系统,需要发展更小尺度和更高精度的制造技术,以提高材料的性能、利用率和集成度.原子是物质的最小构筑基元,实现原子级精准制造(原子制造)能以最大的精度定制材料的结构和性质.原子制造能从物质世界底层(原子)出发进行制造,在此过程中,大量的新物质、新器件和新机理正在被发现.尽管原子制造尚处于起步阶段,但它是实现精准合成、定制材料性能的关键路线.本文首先从原子制造与传统制造的对比出发,阐明原子制造的内涵.接着以典型体系(包括单原子、团簇、二维材料和高熵合金)为例,从结构设计角度介绍材料的原子制造方法及科学原理.然后以量子信息技术、半导体器件和能源转化为应用场景,从物质的性质定制角度阐明原子制造的优势和价值.最后从发展兼具精准性和可批量性的原子制造方法、原子尺度机理探究、原子制造新材料和新器件等角度总结原子制造面临的挑战并展望未来发展.     

利用激光冷却原子

如果能将原子冷却到接近绝对零度,那么也就能将不与其他原子结合的自由原子封闭在有限空间.这将大大推进以往难以进行的一系列课题的研究,如种种量子效应、缓慢的化学反应以及长寿命的原子状态等.以美国国家标准局(NationalBureau of Standards,简称NBS)为中心的两个研究小组各自采用不同的方法成功地将钠原子冷却到前所未有的低温.所用的方法,基本     

原子开关

IBM研究中心的科学家们已经研究出如何使一个氙原子来回跳跃穿过仅比原子本身略宽的间隙的方法一项可能对未来的计算机及其它电子器件的发展产生巨大影响的成就。设在加州圣路斯(San Jose)的IBM阿姆登(Almaden)研究中心的科学家唐纳德·M·艾格拉(Donald M.Eigler),克里斯托弗·P·路兹(ChristopberP·Lutz)和威廉·E·罗杰(William E.Rudge)将这个运动的原子称为一个开关。因为当原子从一侧向另     

激光束使原子跃迁

表面特性在很多材料应用中是十分重要的。表层原子的排列通常与体中的不同,它可以影响表面吸附其他物质原子的方式。美国宾夕法尼亚大学的研究人员最近已直接观测到铂表面上原子的重排方式。他们用激光束短脉冲加热表面,用场致离子显微镜观察铂样品表层原子的排列。该项研究工作要在呈尖端形的样品周围     

用冷原子驾驭光

(续上期 )测量我们的超慢光的速度相对容易一些。我们用耦合光从侧面照射原子云团 ,并沿长轴把探测光脉冲射入原子云团 ,然后只是坐在原子云团后面等待光脉冲的出现 ,用光电倍增管探测光脉冲的到达时间。为得知光脉冲的速度 ,我们随后需要做的全部事情就是测量原子云团的长度 ,我们利用第三束激光———成像光束来完成这项工作。成像光束与耦合光和探测光成直角、垂直地穿过原子云团。原子会在成像光束中产生一个“吸收暗斑” ,我们用照像机对原子云团快速拍照可记录下该暗斑 ,进而可测量原子云团的大小。把光脉冲停住我们已经知道如何让光…     

原子的激光冷冻与俘获

《原子的激光冷冻与俘获》一文介绍了原子激光冷冻现象,即原子在激光“光学糖浆”中,速度变慢,原子冷冻。而激光俘获则是指激光非均匀光场的“光偶极力”将原子俘获入“陷阱”。可供对此有兴趣的读者阅读。     

计数原子

使用商品激光器的共振电离光谱法,几乎能测定周期表中的所有元素,达到单原子的灵敏度。     

首次捕获单个原子

<正>近日,新西兰研究人员首次捕获到单个原子并让其发生受控反应,他们观察到了前所未见的原子间相互作用的情景。在最新研究中,研究人员在烤面包机大小的超真空室内,用高聚焦激光束,将3个原子分别俘获并冷却至百万分之一开尔文(约为零下273.15℃,接近绝对零度)。随后,他们让这些捕获的原子结合在一起,并测     

石墨炔负载金属原子催化剂研究进展

金属原子催化剂实现了原子百分之百利用率,具有高选择性和高活性等特点.但由于单个原子表面能大,容易团聚成纳米颗粒,稳定金属原子催化剂的制备对基底提出了较高的要求.石墨炔的特殊结构使其成为一种潜在的金属原子催化剂载体.石墨炔是一种由sp~2和sp杂化碳原子共同组成的新型碳的同素异形体.由于碳碳三键具有线性、无顺反异构和高共轭性等优点,使得石墨炔具有类似石墨烯的二维平面结构,同时具有高导电性、高比表面积、结构稳定等优异性质.石墨炔结构中的sp杂化碳原子能与金属原子形成强的共价键,从而使金属单原子能稳定存在石墨炔结构中;因此石墨炔是一种理想的金属原子催化剂载体.本文从石墨炔负载金属原子催化剂的结构出发,论述了石墨炔负载金属原子催化剂的研究进展,包括石墨炔负载金属原子催化剂的结构、制备方法、表征手段,重点论述了石墨炔负载金属原子催化剂在电化学催化领域的理论和实验进展.实验证明石墨炔负载的贵金属(Pt和Pd)原子催化剂以及过渡金属原子(Ni和Fe)催化剂都具有优异的电化学催化活性和循环使用性能.