中国科学家发现量子反常霍尔效应

正[本刊讯]由薛其坤院士领衔的清华大学物理系和中国科学院物理研究所的科研人员组成联合攻关团队,最近成功实现了量子反常霍尔效应,研究成果发表在Science,2013,340(6129)上。霍尔效应是由美国物理学家霍尔(A.H.Hall)于1879年在研究金属的导电机制时发现的一种电磁效应:即     

围绕霍尔效应的那些概念

<正>霍尔效应:此为电磁效应的一种,是美国物理学家霍尔于1879年发现的。在一个通有电流的导体中,如果施加一个垂直于电流方向的磁场,由于洛伦兹力的作用,电子的运动轨迹将产生偏转,从而在垂直于电流和磁场方向的导体两端产生电压,这个电磁输运现象就是著名的霍尔效应。产生的横向电压被称为霍尔电压,霍尔电压与施加的电流之比则被称为霍尔电阻。由于洛伦兹力的大小与磁场成正比,所以霍尔电阻也与磁场成线性变化关系。与量子霍尔效应相关的发现之所以屡获学术大奖,是因为霍尔效应的功能在许多技术设计中都十分重要。人们日常生活中常用的很多电子器件的设计原理都来自霍尔效应,仅汽车     

诺贝尔物理学奖获得者霍尔称获奖出乎意料

刚刚得知自己获得今年诺贝尔物理学奖的美国物理学家约翰·霍尔对自己获奖多少有点意外,他谦虚地对当地媒体说,获奖的成就是属于一个团队的,自己只是集体的一员。霍尔是美国科罗拉多大学教授,同时还是美国国家标准技术研究所下属的联合天体物理实验室高级研究员。这个实验室目前的工作已不局限于天体物理,霍尔的专长领域——激光测量是这家研究所的主要研究领域。该研究所迄今已有2名物理学家获得诺贝尔物理学奖。霍尔很推崇今年与其同时获得诺贝尔物理学奖的哈佛大学教授罗伊·格劳伯。他说,格劳伯是量子光学理论的奠基者和开创者。现年80…     

迈克尔逊与测量

100年前,青年物理学家Michelson与化学家Morley合作,进行了一项测量地球通过“传光以太”速度的著名实验。这一实验是Michelson多年来以光学干涉仪工作的产物。它虽然得到零结果,却被公认为人类时空观念发生革命所必做的决定性实验。由于这一实验和其他重要测量工作,Michelson成为他所处时代最卓越的测量学家和实验物理学家,并且于1907年成为美国第一个诺贝尔科学奖的获奖者。为纪念Michelson-Morley实验100周年,我们选译新近关于Michelson的两篇论文:其一介绍了他的科学生涯(特别是他的测量工作),其二描述了与他1887年工作有关的事件背景;论文作者都是现今美国权威的科学史家。     

设个陷阱捉粒子

<正>2012年10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2012年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰,以表彰他们在量子物理学方面的卓越成就。这两位科学家的成就在于"开启量子物理学实验新时代的大门,显示不必损毁量子粒子个体,就可以直接观测它     

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     

走近量子纠缠——“薛定谔的猫”实验概述

<正>名词解释:思想实验:是指使用想象力去进行的实验,所做的都是在现实中无法做到(或现实未做到)的实验。2012年10月9日,两位物理学家因为在量子信息技术领域作出巨大贡献而获得2012年诺贝尔物理学奖,他们是法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰。     

半导体超导的研究进展

美国加州大学伯克利分校的物理学家声称,他们在观察了用于许多半导体器件中的砷化镓的超导性数据后,发现一种超导半导体。与此同时,美国的几位物理学家试图模拟这一实验。但并未成功。据美国电话电报公司贝尔实验室的一位超导体研究员鲍勃·卡瓦称(Bob Cava),科学家     

永不停息的“霍尔接力赛”

<正>如果把人类的一切活动比作一场体育盛会,那人类的科研活动就是这场体育盛会中的"接力赛"。与体育赛事中具有普通意义的"接力赛"不同的是,人类科学研究活动这场"接力赛"只有起点,没有终点,"接力赛"中的"运动健儿"也将永不停息,"运动精神"代代相传。同样,"霍尔接力赛"也将永不停息。霍尔不信奉权威麦克斯韦关于电磁现象的论断,经过艰苦的探索和实验,提出了著名的"霍尔效应"。接着,整数量子霍尔效应被发现了,分数量子霍尔效应也被发现     

望尽太阳系,真是人类难以实现的愿望吗

<正>"旅行者2号"紧随"旅行者1号"的脚步,摆脱了太阳风的侵扰,进入浩渺的星际空间,成为人类成功送入星际空间的第2个飞行器,也引发了人们关于太阳系究竟有多大,人类是否能够飞离太阳系的大讨论。整30年前,也就是在发射升空12年半之后,"旅行者1号"探测器调转机头,将摄像机对准60亿千米之外的太阳系内部,拍下了一张震撼人心的照片。一直想拍摄一张太阳系全家福的天体物理学家卡尔·萨根将其命名为"暗淡蓝点"。     

爱德华T·霍尔

爱德华·霍尔于 2 0 0 1年 8月 1 1日病逝 ,享年 77岁。霍尔不仅是一位伟大的物理学家 ,还是一位有独创性的发明家和手艺超群的工匠。他建造了世界上最为精确的单摆钟 ,并在科学研究上也颇有建树 ,他认为自己对科学工作纯粹都是为了兴趣而完成的。在过去的 45年里 ,霍尔的主要兴趣 (至少是在技术方面 )在考古学上。考古学主要是通过发明、建造和利用各种方法来发现古代物品 ,确定它们的年代并对其进行鉴定。考古学可以使我们了解古代的技术状况。近些年来 ,在世界范围内掀起了一场考古热 ,它是科学和艺术的结合 ,现在称为“考古定年学”。这…     

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     

关于时间旅行的设想难以成立

根据一位美国物理学家的计算,关于时间旅行的一个流行模型难以成立。这个结论将使很多人失望,但却使霍金感到欣慰,因为他于1991年猜测,物理定律一定会禁止时间旅行。最近一段时期,许多物理学家热衷于研究理论上的“时间机器”,因为爱因斯坦的广义相对论看来并     

默里·盖尔曼

正(1929—2019)默里·盖尔曼是美国物理学家,因提出夸克理论而获得诺贝尔奖。诺贝尔奖得主默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)设计的"八重道"给基本粒子世界带来秩序,他还构想了"夸克"的概念来解释这些粒子的结构。他于2019年5月24日在美国新墨西哥州圣塔菲的家中去世,享年89岁。     

莫做“半个人”

许多大科学家、大企业家富有＂人情味＂。费恩曼和史蒂夫便是好例。费恩曼是什么人？他是美国物理学家,1965年诺贝尔物理学奖获得者。美国科普作家雷·斯潘根贝格曾评价道,人们把＂天才＂一词用在20世纪两位物理学家身上,一个是爱因斯坦,另一个就是费恩曼。     

"最有魅力"的科学实验--现代物理学实验的十大丰碑

罗伯特·克瑞丝是美国纽约大学石溪分校哲学系的教员、布鲁克海文国家实验室的历史学家,他最近在美国的物理学家中作了一次调查,要求他们提名历史上“最有魅力的十大物理学实验”。其中的物理学家多数是我们耳熟能详的经典名人。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数都是科学家独立完成的,最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的,没有用到什么大型计算工具比如电脑一类,最多不过是一把直尺或者是计算器。所有这些实验的共同之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家眼中“最有魅力”的科学之魂,这种魅力是一种经典概念:最简单的仪器和…     

光学领域里的一对奇葩--介绍2005年诺贝尔物理学奖

2005年诺贝尔物理学奖授于了光学研究领域里的两项原创性工作:1963年美国物理学家罗伊·格劳伯(R.J.Glauber 1925～)提出的"相干性量子理论",以及1983年美国物理学家约翰·霍尔(J.L.Hall.1934～)和德国物理学家特奥多尔·亨施(T.W.Hansch.1941～)利用激光的特性对精确测量技术所作的发展.近些年来诺贝尔物理学奖频频惠顾光学研究领域,如2001年诺贝尔物理学奖授予了从事玻色-爱因斯坦凝聚的相关研究、1997年诺贝尔物理学奖授予华裔科学家朱棣文从事的激光冷却和俘获原子的方法研究.这是因为该领域的研究成果往往与最新、最先进的技术发展联系紧密,另一方面,这些高新技术的发展恰恰又建立在这些非常基础的理论研究之上.     

超导半导体

伯克里加利福尼亚大学物理学家在观察砷化镓中超导性的证据后声称发现了一种超导半导体。同时美国一些物理学家试图重复该实验而未成功。据AT&T贝尔实验室说,几年前已对一些陶瓷材料作过类似的声明,但没有一个人能重复该数据。他们认为当超导体积小于10%时,人们就无法知道怎样才能重复这些数据。超导体作成的芯片要比硅片薄并少用能量。但它们尚在实验阶段。把超导体与半导体结合起来可     

物理学标准模型路在何方?

<正>μ子实验结果让物理学一片混乱。与基础理论相悖的反常实验结果迫使物理学家踏上了寻找新理论解释的艰难道路。物理学家现在应该很是兴奋。2021年4月,一项实验显示,一种叫作"μ子"(缪子、渺子)的基本粒子具有很强的磁性。至少从表面上看,这个令科学界大呼意外的结果意味着现有基本粒子理论并不完备。如果实验与理论之间的这种差异得到证实,那将是现有理论自50年前问世以来首次无法解释实验结果——而物理学家最爱的事莫过于证明某种理论错误。     

他揭开了"挑战者"号飞船失事之谜

费曼是美国当代杰出的物理学家,他的名字早就被列入当代世界最伟大最有成就的物理学家名单之中.而且由于他轻而易举地揭开了"挑战者"号宇宙飞船失事之谜而被美国人民视为"英雄"!