第四种中微子的发现冲击现有的理论

英国和美国的物理学家们最近获得一些惊人的证据,表明可能存在着又大又重的第四种中微子,它不时地在原子核的β衰变中出驯.当一个中子衰变为一个质子时,同时释放一个电子和一个中微子,一般情况下放出的电子和中微子质量很小或几乎完全没有质量.1985年,一位加拿大物理学家在实验室中观测到     

透过镜子看一个颠倒的世界──物理学家为何钟情于反物质研究

物理学家为何钟情于反物质研究── 物理学家正在布置陷阱以捕获反氢，这个反物质的镜像世界中最简单的元素。亚历山大·海利曼斯（Ａｌｅｘ－ａｎｄｅｒＨｅｌｌｅｍａｎｓ）认为他们的研究成果将会改变我们对基本粒子以及基本作用力的看法。 ＣＥＲＮ（欧洲核子中心）是世界上最领先的高能物理实验室之一，在它的一个角落里，一扇通向反物质世界的大门即将开启。在日内瓦附近的ＣＥＲＮ，大约有１５０名物理学家正在尖端的静电阱、磁铁以及高精度激光的帮助下试图捕获反原子，并且他们还首次把反原子问题提交到科学的议事日程上来了。他们…     

对QCD理论的一个挑战

早在1969年,物理学家用电子去轰击核子,作深度非弹性散射实验时,就发现这时的核子可以看作是由一些点状的,很自由的小颗粒——部分子(Parton)组成的。一般认为,这些部分子就是夸克。核子这个特点反映在实验上是:描写核子的结构函数仅仅是一个无量纲变量的函数,而不是以往认为的那样,是两个变量的函数,物理学家把这个性质叫做标度性(Scaling)。     

科学幽默

一个物理学家，一个化学家和一个统计学家被召到院长办公室，他们刚刚坐定就发现一个废纸篓着火了。     

反原子研究之现状

对物理学家来说反物质是个老生常谈的课题了。当物理学家在1933年发现了第一种“反粒子”的存在以后，这一课题复活了。所谓反粒子是指通常粒子的一个仅除了电荷相反外的全同复本。当反物质粒子产生后又与它的物质复本相遇，从而产生一个能量爆炸的湮灭过程仅为百万分之几秒。物理学家已经专注于寻求使它们停留足够长时间的方法，以便用它们去作一些有兴趣的研究。特别地，他们已经用了15年的努力以求使反质子和反电子结合成一个反氢原子。1996年1月，德国尤里青核物理研究所的沃尔特·奥勒特（WalterOelert）领导的一个研究组宣告已制造出…     

粒子物理学在前进

第二次世界大战之前,德国的电子物理学和电子技术力量已经很强。之后虽然有物理学家从纳粹德国出逃,但力量仍然很强,这部分是由于'量子力学之父刀海森堡及其同事梅耶一莱布尼茨的影响。有一个地方特别保持着这个传统:汉堡的德意志同步加速器中心(DESY)。 DESY已成为欧洲唯一的国立高能物理实验室。它毫无疑问是世界水平的。以致在两年前,它甚至显然     

物理学会引发又一次生物学革命吗？

物理学会引发又一次生物学革命吗？回答这个问题最好要记任，半个世纪前崛起的分子生物学很大程厦上正是基于一小部分物理学家的研究成果。今天物理学家们已能在实验室操纵单个分子，并且能对复杂生物系统进行模拟和定量分析，有谁还能说什么是不可能的呢？物理物理学能为分子生物学做些什么？在生物医学获得大量资金注入，引起公众广泛兴趣并且正大踏步前进时，这一问题的提出似乎有些不合时宜。的确，作为整体科学的一门分支——分子生物学应该能够自己发展下去。然而越来越多的生物学家、物理学家和聘用与资助他们的人们正在提出和解决这…     

数学研究的最新成就

我们的介绍分成两部分,第一部分给出数学在其它学科中无所不在的影响的一些例子,第二部分例举了理论数学最新有意义的进展。其间将穿插一些我们对今后可能性的想法。数学的影响和应用今天在技术上最常用到数学研究领域是数值分析和数学模型。例如,在工业设计领域中,对一个已     

在工程材料中发现了一种新型磁性

<正>在原子级厚度的半导体中,一种在任何自然物质中都未曾见过的机制会导致电子自旋对齐。你接触过的所有磁铁,比如粘贴在冰箱门上的冰箱贴,带有磁性的原因都是相同的。但如果存在另一种更为奇异的方法来使材料带有磁性,那又将如何呢？在1966年,日本物理学家长冈洋介（Yosuke Nagaoka）设想了一种磁性,这种磁性由假想材料内部电子看似不自然的舞蹈产生。如今,一个物理学家团队在一种仅有六个原子厚的工程材料中观察到了一种长冈预测的磁性现象。     

分裂电子

希腊哲学家德谟克利特早在２４００年以前就提出原子是不可分解的；而８０多年前卢瑟福率先实现了原子的分裂。如今关于这些物质的构造单元不是不可分──如同它们的名字隐含的意思那样的思想已经是非常普遍的，在核反应器里原子每天都在分裂着。 最近，在美国罗德岛上的布朗大学工作的汉弗莱·马里斯提出的某些想法，正在对科学的正统观念产生重大的冲击。他认为，电子也可以被分裂──电子分成的碎片称为“电微子”。 英国物理学家汤姆森在１８９７年发现了电子（为此，他获得了１９０６年物理学诺贝尔奖）。他推断出，阴极射线──使电视…     

镜像物质能提供无限的能源吗？

某些基本粒子理论认为每种粒子必定有其镜像同伴（mirror partner），例如，电子有一孪生的镜像电子。由于镜像粒子很难与普通物质发生作用，因此有人甚至将这种粒子视为宇宙中的“暗”物质。俄罗斯的物理学家Zurab Silagadze说若能捕捉到镜像物质，它们将会提供取之不尽、用之不竭的能源。     

寻找上帝粒子: 一场漫长的狩猎游戏

<正>"我们的世界是由什么构成的?"这是一个从人类文明诞生之初就一直被人类追寻的问题,但直到最近两个世纪,随着现代科学的发展,才逐渐有了准确的答案。19世纪的化学家发现,世界中的万物都可以由几十种不同的化学元素组合而成。到了20世纪30年代,物理学家进一步发现,每一种化学元素都是由原子组成的。每一个原子都包含了一个位于原子中心的原子核,以及若干个核外的带负电的电子。     

难以捉摸的粒子

几乎没有质量而且难以置信，稀少的　子中微子“鄙视”它周围的环境，很少与较之更普通的物质发生反应。这些特性使它很难被检测到。现在，一个国际物理学家小组宣布第一次“直接”探测到　子中微子，科学家已经间接地证明这种粒子的存在。 中微子的发现源于科学家无法平衡亚原子粒子的方程式。３０年代，泡利预言了一种质量极小而且与环境只有微弱反应的粒子带走了放射性衰变中损失的能量。几十年后，中微子的存在得到了证实。科学家认为有３种中微子，每一种都以与之反应的基本粒子命名：电子中微子与电子反应，μ子中微子与μ子反应，子…     

劳伦斯和回旋加速器(上)

1929年春,当大学教授们纷纷忙于盘算他们的生活时,劳伦斯倒觉得自己生活还是不错的。但是这时已年近30的他,却还只能在原子的大门外望洋兴叹。在电子这层面纱笼罩下,原子核的真面目始终没有被揭露。在一次讲课中,他说原子核“像一个在大教堂里飞着的苍蝇”,这个比喻把听课的人都逗笑了。全世界的物理学家都在谈论着如何才能将这只特殊的苍蝇捉住。大家都认为只有站在教堂顶上,向这苍蝇发射氢离子才能将它捉住。失去了欧内斯特·劳伦斯(E.O.Lawrence,1901～1958),美国物理学家,由于发明回旋加速器,获1939年诺贝尔物理学奖。一个电子的原子…     

第四种中微子正式“死亡”

有争议的第四种中微子终于被宣布“死亡”。牛津大学的物理学家安德鲁·海姆最近承认他犯了一个错误。他的小组曾于1991年进行过一个实验,似乎表明有一种质量为17电子伏特的中微子存在。海姆的坦诚态度得到了许多理论物理学家的欢迎。因为如果真有一种17电子伏特的中微子存在,那末物理学家关于宇宙创生及运行的良好理论将遭到毁灭。关于第四种中微子存在的“证据”最早是于1985年提出的。加拿大圭尔夫大学的辛普森在做一次氚衰变实验时,发现了具有不寻常能量的电子。辛普森认为这种不寻常可用同时发射出一种17电子伏特的     

英国投标探索引力波

英国物理学家一个小组已经宣布计划耗资12亿英磅建造一个观测站来研究宇宙空间遥远地方暴烈事件所产生的引力波.格拉斯哥大学吉姆·霍教授所领导的这个工程可能开辟过去宇宙学上未曾开发的一个窗口,并且在测量宇宙大小上给予一个空前精度的引人好奇的前景. 引力波烦扰物理学家几乎已经20年了.广义相对论预言,不管在哪里大的质量遭受到高的加速度就会产生引力波.实际上,这是指宇宙范围的暴烈事件,诸如星的合并和超新星的爆炸.探测它们的大多数尝试是依靠寻找重金属杆中细小的振动     

为什么商业需要科学家？

为什么商业需要科学家？ＭｉｃｈａｅｌＳｃｈＵｌｈｏｆ著罗新译２０年前，我作为一个物理学家在布鲁克海文国家实验室从事中了散射实验工作．现在，作为美国索尼公司的副总裁和软件部的经理，在电子和娱乐商业两方机我是索尼公司的代理人。我花时间去探讨和预见这样一些...     

正负电子组成的分子问世了

据2007年9月15日Science News报道:美国两位物理学家首次制成由电子和正电子组成的分子。在此基础上进一步提高技术有可能将反物质凝聚为液态或固态,甚至可用于产生γ-射线激光。科学家们将反质子和正电子组成反氢原子,十多年前就做到了。反氢原子独处时和氢原子一样是稳定的,但却很     

救火

一个物理学家,一个化学家和一个统计学家被召到院长办公室,他们刚刚坐定就发现一个废纸篓着火了。物理学家说:"我知道怎么办,把材料温度降至可燃温度以下,火自然就灭了。"化学家不同意:"不对,必须先切断氧气的供应,缺少了反应物,火才会灭。"正当物理学家和化学家争论不休的时候,他们     

量子物理学:有缺陷的完美

<正>超纯人造钻石为从量子计算到癌症诊断等领域提供了发展机遇——在俄罗斯钻石中,规则的碳原子晶格偶尔会被氮原子打断,同时一个相邻的碳原子也会不翼而飞,包括在每一个这样的空位中,都可能有一个额外的电子陷落其中。在某些特定情况下,空位中的电子或可被证明是量子计算,或是存储信息的完美媒介。不像其他候选材料,这些钻石缺陷在室温下即可发挥作用。"魔力俄罗斯钻石",正如有些研究人员所称呼的那样,仅有2平方毫米,晶莹剔透,且拥有一种能令所有珠宝商都乐意将其放置于昂贵的戒指中的优秀品质。2005年,德国斯图加特大学的物理学家