探讨我国在太阳物理领域中螺度研究的进展

太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源和磁场能量的释放机制方面具有重要意义.本文探讨了螺度的基本概念(包括磁螺度、电流螺度、运动学螺度等),以及我国太阳物理学家在螺度研究中的主要进展,并对未来太阳物理中螺度研究的问题做了一些探讨.     

夜间辐射逆温过程中的波动性质

一、引言在夜间,稳定大气边界层是很难维持定常的,其中气象要素经常随时间发生变化.因此研究夜间大气边界层特征,尤其是辐射逆温过程的特征和演变规律,对大气边界层物理的基本理论研究和大气污染物的输送、扩散等实际问题都有重要意义.     

如何在地球表面模拟空间微重力环境或效应:从空间细胞生长对微重力响应谈起

当前,人们对空间微重力环境影响生命、化学、物理等过程的认识仍较为粗浅,在地球表面是否可以且如何模拟空间微重力环境或效应尚不清楚.本文拟从空间细胞生长对微重力响应这一基本问题入手,从力学/物理基本原理出发,讨论什么是重力变化、如何模拟微重力环境或效应、怎样模拟微重力环境所致的生物学响应等问题,以期澄清空间生命科学与空间生物技术、乃至空间生理学与医学研究中的相关基本概念,为地基相关研究提供科学参考.     

单相多铁性材料——极化和磁性序参量的耦合与调控

单相多铁性材料是指同时表现出铁电性和磁性的单相化合物, 最近的研究还拓展到具有铁性磁涡旋的体系. 一方面, 多铁性材料同时具有铁电性和磁性; 更为重要的是, 铁电性与磁性之间存在磁电耦合效应, 从而可能实现铁电性和磁性的相互调控. 因此, 多铁性材料是一种新型多功能材料, 在自旋电子学和其他领域有着广阔的应用前景. 从凝聚态物理角度看, 多铁性现象本身也对铁电学、磁学和强关联电子物理提出了很多基本问题和挑战, 成为量子调控研究的一个热点领域. 多铁性物理在最近几年开始复兴, 并取得了很大进展. 综述了多铁性物理这一领域的研究现状和存在的主要问题. 首先, 简单介绍多铁性与磁电耦合效应的概念以及它们之间的联系, 重点阐述实现多铁性的困难, 亦即铁电性和磁性的互斥性. 其次, 详细介绍了单相体系中实现铁电性与磁性共存的一些可能物理机制, 其中重点介绍两个新的物理机制: (ⅰ)非共线螺旋状磁结构引起的铁电性和(ⅱ)电荷有序相导致的铁电性. 这两类系统中磁性和铁电性之间在量子层次上存在很强的耦合和互相调控效应. 随后, 叙述了多铁性系统中存在的元激发—— 电磁振子, 以及铁性磁涡旋效应. 最后, 指出了多铁性材料可能的应用以及尚未解决的问题.     

中微子是其自身的反粒子吗?

中微子振荡实验显示中微子有质量,而有质量的中微子基本性质的研究是当前粒子物理学的前沿热点.本文简要介绍反粒子的概念、马约拉纳费米子以及实验上如何检验中微子是否是其自身的反粒子.这个重要问题的答案将帮助我们探寻中微子质量的起源和超出粒子物理学标准模型的新物理.     

基于形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论构建高精度原子核质量表

质量是原子核最基本的物理量之一,是理解核子间相互作用、揭示壳结构演化和确定滴线位置的关键,是研究核反应和核衰变的基本信息,同时也是探索元素起源等问题必需的核物理输入量,对粒子物理与核物理、天体物理和宇宙学等学科至关重要.尽管短寿命原子核质量的测量工作已经取得很大进展,但是在可预见的将来,大部分远离稳定谷的奇特原子核质量仍依赖理论模型预言和计算.本文介绍了原子核质量模型的重要发展历程、相对论密度泛函理论描述原子核现象的成功、基于相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论构建的目前唯一考虑连续谱效应的原子核质量表,以及拟基于形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论建立高精度原子核质量表的最新进展和展望.     

质量起源和自然性问题

粒子物理中粒子质量的起源是一个很重要的基本问题.在粒子物理的标准模型中,粒子通过电弱对称破缺机制得到质量.近年来希格斯粒子的发现对于检验以及人们更深入地理解电弱对称破缺机制起到了里程碑的作用,但是理论中仍旧有一些重要的问题亟待解决,其中最关键的是如何稳定电弱对称破缺的能标,即所谓的自然性问题.为了解决这一问题,需要引入新物理来屏蔽高能标物理对希格斯粒子的质量修正.其中有两大类新物理模型可以解决希格斯的自然性问题:第一类是超对称模型,这类模型是通过费米和玻色子之间的对称性来消除希格斯质量的二次发散;第二类是复合希格斯模型,这类模型是通过希格斯的束缚态的特性来降低希格斯对高能标物理的敏感度.在超对称模型中,每一个标准模型场都会有一个超对称伴随子,这使得整个理论非常复杂,而复合希格斯模型却可以非常简单地解决自然性问题.本文首先综述标准模型中的希格斯机制以讨论希格斯的自然性问题;然后一般性地讨论超对称模型及其唯象;最后主要集中讨论复合希格斯模型,基于复合希格斯粒子物理模型,对解决希格斯自然性问题的理论挑战、研究现状以及解决方案进行详细阐述.     

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.     

Volterra级数理论研究进展与展望

非线性问题因其普遍性受到来自包括工程、物理和数学等众多领域学者的关注.针对非线性系统的建模、求解和分析等问题,人们发展出了多种数学理论和方法,Volterra级数就是其中之一.本文对Volterra级数的基本定义和由其发展而来的一些频域概念进行介绍,并分析它和Taylor级数、Wiener级数、NARMAX模型、Hammerstein模型、Wiener模型、Wiener-Hammerstein模型、谐波平衡法、摄动法和Adomian分解等非线性模型与求解方法之间的联系;探讨了其收敛性问题和核辨识问题研究中的挑战,总结了这方面的研究成果和进展.     

浅谈控制变量法在初中物理电学中的应用

控制变量法是科学探究的一种重要方法,在物理学中有广泛的应用.掌握控制变量法对探究物理规律、理解物理概念、设计物理实验、解决物理问题等都有重要的作用.本文就控制变量法在初中物理电学中的应用及注意事项做一探讨.     

活动地块理论框架下的地震物理预报展望

中国大陆强震孕育发生的关键科学问题主要包括:从板块到断层应力加载动力学过程、区域强震活动时空演化动力学过程、大陆强震原地复发动力学过程等.上述问题在活动地块理论框架下,基本研究方向可分为周边板块边界动力加载、活动地块划分及其变形机制、活动地块边界带与区域强震演化、大陆型强震原地复发动力学模型.相应地,中国大陆型强震物理预测研究的重点研究内容主要包括:(1)从板块到断层应力的加载过程,明确大陆强震孕育发生的动力来源;(2)基于震源物理模型,研究大陆型强震变形机制,为强震地点和震级预测提供支持,可称之为基于震源物理模型的综合概率预测;(3)大陆型强震复发动力学过程以及强震破裂动力学过程,为时间物理预测提供依据,可称之为强震动力学概率预测;(4)区域断裂系统与强震时空演化,分析区域强震成组时空演化及动力机制,实现区域强震成组活动和单个断层强震的物理预测.本文根据国内外研究进展和我国地震预报业务现状,对我国大陆强震孕育发生的现象或规律进行梳理与总结,尝试描述活动地块理论框架下的地震物理预报工作方向,期望能为我国地震物理预报起到抛砖引玉的作用.     

GRAPES物理过程的优化试验及程序结构设计

新一代全球/区域多尺度通用数值分析同化与预报系统(GRAPES)按照模块化、标准化的程序结构, 开发建立了插拔式可移植的区域中尺度和全球中期物理过程软件包, 物理过程的完整性与国外先进的模式相当. GRAPES设计了物理过程与模式框架连接的3层结构程序界面, 为物理过程的插拔使用提供了一个友好界面. 通过个例数值试验, 对格点暴雨现象进行了分析, 改进了垂直速度计算方案, 通过调整GRAPES物理过程方案的相关参数, 对降水方案进行了优化; 结果表明, 物理过程降水方案经过改进后, 基本消除了虚假的格点暴雨现象, 提高了降水预报的准确率.     

奋进中的单分子科学

<正>单分子作为物质世界中独立稳定的基本单元,是构造物质的基因,是最稳定的量子化单元,是调控生命过程的关键,具有丰富的科学内涵.单分子科学与技术是人类极限的挑战和各国竞争的制高点,其发展可广泛推广和应用到其他领域,可解决物理、化学和生命科学等领域存在的许多关键科学问题,具有重要意义.过去数十年间,得益于纳米尺度加工技术等实验方法的迅速发展,研究者已经在实验室成功构筑出模型器件,实现了对单个分子、团簇、超分子的物理化学性质的实验表征.基于此,一系列不同于宏观材料性质的新奇物理化学特性已经被报道.     

2009年高分子物理前沿科学问题研讨会在长春召开

由国家自然科学基金委员会化学科学部主办的2009年高分子物理前沿科学问题研讨会于2009年9月21~23日在长春举行. 这次会议是高分子科学学科“十二五”发展战略研讨的系列活动之一, 旨在讨论当前高分子物理科学研究领域中的前沿问题、机遇与挑战以及今后5~10年高分子物理领域研究方向等. 国家自然科学基金委员会化学科学部对这次研讨会的目的和意义, 对研讨会的任务与安排做了说明, 并转达了国家自然科学基金委员会和化学科学部领导有关更加侧重基础、更加侧重人才培养、加强战略研究、引导原始创新和具有重要科学意义的研究, 提高我国国际影响力的有关要求. 与会专家学者从高分子物理学科发展的需要, 就高分子物理领域长期存在而仍未解决的重要科学问题和新的学科增长点, 进行了广泛而深入的研讨, 取得了共识. .....     

粒子物理及高能加速器的未来——新原理加速器能行吗?

新原理加速器是否将代替现有加速器？这一问题近来得到社会的广泛关注.本文介绍了粒子物理的发展目标及相应手段,新原理加速器的发展现状、问题、特点和趋势,给出了粒子物理、高能加速器及新原理加速器未来发展的个人见解.     

太阳立体探测任务设想

太阳空间探测在太阳物理前沿科学问题研究和空间天气预报应用研究方面具有重要的意义.人类在60余年的太阳空间探测活动中,取得了一系列重要成果,但仍存在诸多根本性重大问题有待解决.太阳立体探测可以克服单视角观测的局限,获取全方位、多要素的物理数据,促进解决太阳物理中的重大科学问题.本文介绍了太阳内部结构和磁场起源、太阳活动机理研究、太阳活动的全日球空间天气效应和空间天气预报模式研究4个科学目标,太阳立体探测任务空间布局、系统组成和探测器总体设计,以及太阳立体探测任务的有效载荷配置和主要技术指标.     

弧形构造的力学成因及其与浅源地震的关系

经过近年来地球物理和地质相结合的研究,已经知道地球不仅可沿着垂向分成若干壳层,而且这些壳层沿着横向还可划分为若干块体.它们的厚度、化学成分和物理力学性质都不尽然一样,因此地球无论从整体或局部来看,都不能认为它是均一的.这个基本认识对于我们研究地质构造的力学成因非常重要,因为应力的集中和释放都是在材料不均一的地方.     

高能散射强相互作用唯象学研究进展

高能散射是研究物质基本结构及其相互作用规律的基本实验手段,探索新物理必然涉及的强相互作用唯象分析和精确计算尤为重要.本文围绕强子产生介绍高能散射强相互作用的最新唯象学研究进展,主要包括量子色动力学微扰计算概述、强相互作用软硬界面的预禁闭结构(色连接、重子数涨落等)、色单态预禁闭集团的强子化物理图像及重要的强子化模型(弦碎裂模型、集团碎裂模型、夸克组合模型等)、强子产生涉及的相关强子结构和强子波函数的研究与应用等.     

碗状共轭分子的合成及物理和化学性能

发展新型有机共轭分子是构筑有机光电功能材料的基础创新点之一.有机共轭分子中碳原子(或者杂原子)主要采取sp~2或sp杂化,因此它们主要呈现平面结构.与平面共轭体系相比较,曲面共轭分子(比如富勒烯和碗状分子等)展现出独特的物理和化学性质.本文对碗状分子的化学合成及物理和化学性质进行了综述,主要包括碗状分子的两个基本结构单元"荧蒽烯(corannulene)"和"素馨烯(sumanene)"的化学合成历程、化学修饰,尤其是主族元素对于共轭体系的掺杂引起的物理和化学性能的变化.     

探讨水泥安定性的检测

水泥安定性的检测是水泥物理特性的基本指标试验,文章结合实际的工作经验探讨水泥安定性不合格的危害、检测方法以及注意事项.