真空“火花”的探测

现在理论物理学家们都认为真空有复杂的结构,根据量子力学和量子场理论提出了许多关于真空的概念。一般认为真空是可以极化的虚粒子的凝聚体,并不断地进行着无规则的涨落。这种虚粒子不仅是理论上的概念,而且包含着可以直接观测到的效应。表现在电动力学方面的效应,熟知的有:①原子和原子核的自发辐射就是虚光子气的涨落效应;②卡西米尔效应可用真空虚粒子的概念来解     

超光速微波与波导的量子效应

量子性粒子经隧道穿越位垒(势垒)是奇妙的现象,但已为人们所熟知。1985年,本文作者在《电子科学学刊》(vol．7,no．3)上面发表了题为“波导截止现象的量子类比”的论文,将波导截止现象与量子力学隧道效应作了类比,实际上是提出把截止频域看成一个位垒。1995年,欧洲科学家曾作表演,用音乐调制微波源,使之穿过波导禁区(截止频率以下的频域),并证明信号(音乐)比光速快几倍。因而,量子力学与导波理论的令人兴奋的结合也为相对论研究展开了新天地。     

稳态黎曼时空中的Hawking热辐射

稳态黎曼时空中可以定义Fock空间。如果此黎曼时空存在视界,那末视界外附近由于真空涨落而产生的虚正反粒子对可以通过隧道效应而实化。其中的负能粒子穿过隧道落入视界内,正能粒子则逃向远方。由于落入视界的负能粒子失去了几乎全部信息,出射的正能粒子必定是“热”的。黑洞的Hawking辐射、Rindler辐射和de Sitter宇宙视界辐射都属     

宇宙背景温度可能起源于量子场真空

在量子场真空中具有加速度的粒子会导致温度的出现,这个理论用于粒子物理学是可行的.量子场真空存在着温度效应.宇宙空间飞行着大量的荷电粒子,在电磁场的作用下频繁地产生加速度.具有加速度的宇宙线粒子在真空(量子场的最低能量态)中也就应有温度效应发生. 粒子加速度a与温度T的关系为kT=1/2 ah/πc,(1)这里k是玻尔茨曼常数,c是光速,h是普朗克常数.现在我们用量纲的方法,从宇宙线和天体物理的观测数据来估算宇宙背景温度T_0的数量级.荷电粒子平均加速度(?)与电磁场强度成正比,因此,(?)与宇宙空间的电磁能密度成正比.对于背景温度,应当用星系际磁场能     

是否存在稳定的高原子序数原子?——狄拉克材料中的原子塌缩现象

相对论量子力学预言当原子序数超过某一特定值时,原子会发生塌缩现象.然而这一重要理论预言仍未得到实验的直接证实.狄拉克材料中的准粒子满足相对论性方程,并且体系的精细结构常数远大于真空中取值,因而可以用来探究原子塌缩现象.最近在狄拉克半金属中发现一种全新的以磁场对数为周期的磁阻振荡,表明体系中准粒子存在原子塌缩现象和伴随出现的离散标度不变性.     

钯纳米粒子体系中的近场耦合与SERS效应

利用广义米氏散射理论(Generalized Mie)从理论上系统研究了球形钯纳米粒子二聚体的线性光学性质及其表面增强拉曼散射效应. 计算表明, 粒子间的近场耦合效应对粒子对的吸收、散射和消光光谱影响显著, 其表面等离子体激元共振峰的位置随粒子间隔的变小而显著红移. 在耦合效应和尺寸效应的共同作用下, 钯纳米粒子二聚体中“热点”位的最大SERS增强因子可达到107~108, 表面平均SERS增强因子可达105~106. 通过对远场和近场的对比研究, 发现消光谱与粒子间的近场增强谱的谱型大致相同, 但消光谱的极值峰位与SERS的最大增强峰位之间存在一定的偏离, 这显示了表面等离子激元共振对远场和近场的不同影响, 我们对此进行了讨论. 相关结果对揭示远场与近场的关联性及探索过渡金属体系中表面增强散射的电磁场增强机理有较重要的科学意义.     

真空过渡是绕数变量空间的遂道效应的讨论

自从非阿贝尔规范场的瞬子解得出以后,关于真空过渡的讨论很多,并发展成为物理真空结构的讨论。瞬子解告诉我们规范场理论中存在着对应于不同的绕数的简并真空,并且在这些简并真空间存在着过渡。虽然tHooft由此明确地提出了简并真空间的隧道效应解释,但毕竟瞬子解是欧氏空间的经典解。因此会提出在物理的闵氏时空中隧道效应该是什么样的物理图象的问题。特别是,我们知道量子理论中的隧道效应指的是位形空间中由一点到另一点,中间经过一个势垒的穿透。因此我们还会同时提出一个,现在的简并真空间的过渡又在什么样的空间中进行的问题。     

石墨表面纳米级直接刻蚀的研究

利用扫描隧道显微镜(STM)对导体和半导体表面进行纳米级超微加工,不仅在理论上可深化对表面原子和分子运动规律的认识,以及介观物理、量子力学等基础科学的研究,而且有着潜在的应用前景,如制作高密度存储信息元件和纳米尺度的电子元件等。目前,这方面的工作已取得了一些进展。我们用自行研制的STM,采用在针尖与样品之间施加长脉冲电压的方法对石墨表面进行了直接刻蚀,得到了各种字体和图案。     

美科学家解开β衰变的奥秘

许多放射性元素衰变时发射出β粒子即电子,同时它们也变为新的元素。每个放射性同位素衰变时都会出现特有的能量光谱。帕萨迪纳加州技术研究所的史蒂文·科林(Steven E.Koonin)指出,围绕着原子核的电子是看得见的,但是我们一直忽略了放射性同位素所发出的β粒子光谱。他在《自然》杂志上写道,这种最近发现的量子力学效应能够产生一连串微弱的振荡,这样就使得低能量的β粒子光谱变形。     

H_2在石墨(0001)面上解离几率的隧道模型理论计算

分子与固体表面的碰撞解离反应是异相催化研究的重要基元过程之一,文献报道的有关理论研究大多采用经典力学方法,不能揭示出能量共振、隧道贯穿等量子效应。Rettner等曾建议了一个计算表面解离几率的隧道模型方法,Lo和Ebrlich用以计算了CH_4在W(110)面上的解离,得到了比较好的结果。H_2-石墨表面体系在催化机理研究及能源开发     

一种新的制备超微粉末的方法——沉淀转化法

超微粒子是指颗粒尺寸大于原子簇(cluster)而小于微粉(fine powder),一般在1～100nm之间。当小粒子尺寸进入纳米量级时,显示出了普通大颗粒材料不具有的特性,即小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。目前伴随着超微粉研究与应用,其制备新方法不断出现,概括起来分3大类:固相法、液相法和气相法。本方法是在综合各种液相法的基础上,发展的一种新的制备超微粉的技术——沉淀转化法。其理论依据是根据难溶化合物溶度积(k_(sn))的不同,通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及借助表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚,获得单分散超微粒子。该法具有实验设备简单,原料成本低、工艺流程短、操作方便、产率高等优点。利用该法我们已经成功的制备出了Ni(OH)_2,NiO,CuO,La(OH)_3,ZnO,Co(OH)_2和Co_3O_4等氢氧化物和氧化物超微粉。 超微粉制备过程如下:(1)氧化铜超微粉:准确称取一定量的Cu(NO_3)_2·3H_2O(A.R.)配制成溶液,与化学计量一定浓度的无水碳酸钠溶液反应,生成浅蓝色碱式碳酸铜沉淀,磁搅拌至无气泡产生,加入一定量的表面活性剂吐温-80,继续搅拌0.5h,再加入一定浓度化学计量的碳酸钠溶液,一定温度加热搅拌1h,过滤并用蒸馏水洗涤三次以上,得到黑色氧化铜超微粉末;(2)氢氧化     

任意子

经典量子力学认为自然界中的微观粒子只有玻色子和费米子两大类。但1982年以来的研究工作揭示出可能存在一种具有重要意义的新粒子,这就是任意子。     

为什么说现代化学就是量子化学

多数人认为量子力学仅仅适用于粒子物理学的各种抽象的理论。这里,这位诺贝尔化学奖获得者阐述了量子力学是如何使我们对于原子为什么会形成分子的理解发生改变的。     

研究人员最终测量到第四种基本力的微弱量子效应万有引力跃入量子世界

一位法国研究人员发现 :物体在万有引力作用下的运动不是平稳落下 ,而是以一种被称作量子跃迁的形式曲折运动。这一发现证实了万有引力和宇宙中其他三种基本力一样具有量子效应。粒子的运动通常受量子力学的限制 ,就像电子被限制在原子核周围的轨道层中一样。要想从一个位置运动到另一位置 ,它们必须跃迁到另一个量子态。理论上讲 ,这一规则对于受自然界四大基本力影响的所有物质有效。四大基本力是电磁力、弱与强核力、万有引力。但是万有引力非常微弱 ,特别是对小的物体 ,导致其量子效应极难测量。在日常事物中寻找量子效应毫无意义。虽然…     

被观测的原子永不衰变

量子力学中有一个佯谬,称为量子 Zeno 效应。1977年德克萨斯大学就从理论上表明不稳定粒子(如放射性核)的衰变受观测动作的抑制。观测次数愈多,抑制就愈大。当进行连续观测时,衰变的确没有发生。这就是说,一个被经常观测的放射性核永远保持未受触动,尽管它是内在不稳定的。这种现象称为量子Zeno 效应。     

检验量子力学“隐参数”问题的一类实验

量子力学能否应用于不稳定粒子,量子力学是完备的,还是不完备的?这不仅是理论上争论的问题,重要的应由实验来检验和探讨。早在十四年以前,彭桓武同志曾建议用寿     

极高真空液氦冷凝泵

极高真空液氦冷凝泵由于具有抽速大,无油极清洁,抽气无选择性和极限真空度高等优点,主要用于宇宙空间环模装置,热核可控装置,大型加速器、正负粒子对撞机,极清洁分子束外延,大型风洞实验,极高真空表面性能研究,极清洁精细加工和超高真空校准等领域。     

微机控制的扫描隧道显微镜

扫描隧道显微镜(STM)是近几年发展起来的一种用于物质表面研究的新仪器。它利用量子隧道效应的原理,将原子线度的极细针尖在接近样品处(<10)扫描,通过监测样品与钎尖间隧道电流随距离的变化,得到样品表面的形貌。 图1为中国科学院化学研究所于1988年4月研制成功的一台由微机控制的STM。据测得的数据表明,该仪器垂直于表面方向的分辨串为0.1,横向分辨率为1。仪器性能指标达到目前国际上实验室研制仪器的     

触及诺贝尔奖

<正>在令人着迷且肉眼看不到的量子世界,粒子有自己独特的一套"生活方式",它们的行为难以用经典力学去解释,量子力学应运而生。从20世纪80年代开始,有关量子霍尔效应的研究已先后两次斩获诺贝尔奖,可这一家族中的"量子反常霍尔效应"却一直与全世界物理学家捉着迷藏,不肯露出庐山真面目。今年3月,这一世界性的难题终于在我国科学家的手中攻克,证实了人们期待已久的"量子反常霍尔效应"的存在。这是量子霍尔家族的最后一位成员,它和此前发现的量子霍尔效应、量子自旋霍尔效应组成了量子霍     

g/TiO_2复合纳米粒子的表面增强Raman散射效应

用光化学的方法合成得到Ag/TiO2 复合纳米粒子 ,其尺寸约为 40nm .表面沉积的银簇表现出典型的等离子体共振吸收 ,但由于TiO2 的影响使得吸收峰宽化和红移 .Ag/TiO2 复合纳米粒子体系有表面增强Raman散射 (SERS)效应 ,这一方面拓展了SERS的范围 ,另一方面也为金属、半导体相互间作用的研究提供了依据 .