“暗物质”与“反物质”浅谈

在世纪之交,科学革命发生的前夜,一个涉及到当今基础科学最前沿的有关"暗物质"与"反物质"问题,成了各国科学家竞相研究的课题。"暗物质"是什么近年来积累的大量观测证据表明,宇宙中有90%以上的物质是不能用现有的仪器直接观测到的,只能通过引力效应等方法间接证明它们的存在.这些神秘的"暗物质"(也称"下落不明的质量")究竟是什么性质的物质呢?其实,"暗物质"就是比巳知的最小物质结构——原子更深层次的一种微观物质结构,它包括科学家们预言的和已经发现的许多微观物质粒子(如夸克、中微子……).为了便于解释,本文给这一层次的微观粒子选用一     

神秘的夸克——基本粒子物理学面临的问题

在亚微观领域中,物理学引入夸克作为基本单元,取得了很大成功。但是夸克至今仍未被单独测量到,它始终禁锢着。面对这个矛盾,基本粒子物理学应怎样思考呢?作者谈了自己的看法。     

夸克是构成物质的最小粒子吗？

夸克是构成物质的最小粒子吗？美国科学家认为，夸克有可能是由比其更小的物质构成的，如果这一说法正确．粒子物理学中的经典模型将会受到挑战。根据粒子物理学中的经典模型，亚原子粒子是由夸克组合成的，例如，一个质子就包含两个“上”夸克和一个“下”夸克。直到今天...     

电子的发现

正当历史的车轮快要进入二十世纪时,物理学也令人欣慰地放射出新时代的曙光.1897年,人们对物质结构的研究取得了一次重大的突破,比原子更深一个层次的电子被发现了!但当时谁也没能料到,这即是人类发现的第一个“基本粒子”,人类对种类繁多的基本粒子世界的开拓,就是从这里开始的.如今,基本粒子大家庭的成员已骤然增加到三百多个,基本粒子物理学已成为一门人类探索物质世界结构的最前沿的科学.因此,我们追溯一下电子是怎样发现的,深刻认识这一发现的科学和哲学意义,对于了解基本粒子物理学的历史渊源,促进科学研究与发展,是有助益的。     

’96,世界科技成果回顾

高能物理 1996年2月,美国费米国立加速器实验室的科学家发现,夸克之间存在着剧烈的碰撞,并认为基本粒子夸克可能由更深层次的物质微粒组成,夸克或许并非自然界中最小的粒子;3月,美国国家实验室成功地将氢气转化成了电的良导体,使之星金属态达1秒钟之久,这是人类首次以令人信服的实验制成金属氢;年底,美国费米国立加速器实验室在基本粒子研究方面又获新的进展,继欧洲核子研究中心之后再次成功地用反质子和正电子制造出了7个反氢原子,以有力的事实向世人表明,大量生产反物质原子将是可能的。     

组分夸克模型下产生夸克-反夸克对的传递位

从强子的夸克模型及其描述夸克间相互作用的QCD理论看来,核力是组成核子的夸克间交换色胶子的结果。当两核子重迭时,主要作用是单胶子交换。由于色禁闭,单胶子交换主要贡献于核力的短程部分。但交换色单态的夸克-反夸克对不受色禁闭的影响,将贡献于核力的中、长程部分。然而至今要用QCD理论完全自洽地求解这种问题仍是无能为力。人们通常借助于唯象模型即袋模型和势模型。在文献[1]中我们已用MIT袋模型及禁闭系统下     

计算机在物理学中的应用

虽然物理学家们对什么计算机语言最好和什么计算方法最合适还有争论,但他们已在大量利用计算机来研究小至夸克大至宇宙模型的各种课题了。如在粒子物理学中,实验者们早就把计算机作为他们必要的设备部件。今天,一些复杂的实验产生大量原始数据,只有通过计算机运算才能使人理解其中的奥妙,而对于理论家来说,需要借助计算机才能解决的问题也是屡见不鲜的。虽然计算机仍是主要用于实验,但近几年来计算机技术已经进入最     

探索微细尺度中的奥妙——纳米科学与纳米技术简介

自80年代起,人们开始从科技刊物及新闻报导中不断接触“纳米科学”,“纳米技术”,“纳米加工”等新鲜名词。对于这些由科学家与工程师们发明的新名词和它们所代表的新领域,大多数读者一定是充满了生疏感与好奇感。 什么是纳米科学与技术?它们研究的对象是什么?这一技术已取得什么成就并且会应用在哪些方面呢?本文将简要地回答这几个问题。 随着人们对物质结构向更深层次的了解,科学工作者将目光逐步缩小到微观世界。以我们熟知的半导体晶     

乘“蛟龙”探访深海奇珍

由于人类的科考手段、考察装备的局限,在海洋生物考察研究的早期,这些问题一直困扰着海洋生物学家,由此引发了一系列争论.曾经一度,科学家们断言,550米以下的深海就不再有生物存在了,因此称之为“无生物带”.但1818年,英国科学家在北极海1464米水深的海底采集到了一种棘皮动物,打破了550米水深以下为“无生物带”的说法.     

探测小奇块

粒子物理学标准模型描述了6种夸克(quark),然而,我们周围的物质只包含有组成质子和中子的上、下两种夸克.物理学家们曾长时间地从理论上探讨奇异物质,认为这样的物质应含有奇异夸克(strange quark),奇异物质比普通物质量重、密度也大,因为奇异夸克的质量大约是上或下夸克的10倍.     

用阿秒光脉冲探索微观世界

<正>在量子世界的神秘舞台上,阿秒光脉冲技术如同一道闪耀的星光,照亮了科学家们探索微观物质世界的道路。这个引人注目的新工具,以其独特的方式,开启了量子物理学研究的新篇章。安妮·吕利耶、皮埃尔·阿戈斯蒂尼和费伦茨·克劳斯,这三位杰出的科学家,因为他们在阿秒光脉冲发展中的卓越贡献,获得了2023年的诺贝尔物理学奖。     

海豚的声纳系统揭秘

海豚是怎样发出声纳信号的?这个问题长期以来一直困挠着科学家。科学家们提出过多种解释,并且所认定的海豚身上产生声波的部位各不相同。假使海豚长着格外大的脚趾,科学家也会把它考虑进去的。 两个富于创新的青年科学家经过共同努力,用一个新奇的计算机模拟系统得出一个比较确实的答案。而他们却来自两个不同的科研领域——生物学和物理学。     

宇宙怪物的秘密

天文学家与物理学家们现在反复得知宇宙比人类更赋有创造性。这些科学家反反复复仔细观察着宇宙太空,发现他们过去从未想像到的某种天体与现象都可能存在。1991年4月中旬出现了一个最新令人震惊的现象。当时,科学家们丢掉了手中的一切工作,有的甚至在餐巾纸和信封碎片上匆匆进行计算。“天文物理学杂志”的一篇报道宣称,在一个遥远的银河系     

科技传真

夸克理论面临挑战 科学家最近在德国汉堡强子电子环形对撞机上进行的实验表明,目前被认为不可分割的物质基本单位夸克可能由更小的粒子组成。 来自德国、英国等国家的科学家分成2组进行实验,他们得出了相似的结论,即夸克可能由更小的粒子“小夸克”(Leptoquark)组成。这一结论对统治近代粒子物理学20多年的夸克理论形成强有力的挑战。 夸克理论认为,夸克共有6种,是组成物质的基本单位,是不可分割的。包括质子在内的强子由3个夸克组成。根据这一理论,当大量电子与质子相撞时,会有少数电子与质子中的夸克撞个正着被反弹回来,因而一定数量的电子和质子在以一定速度相撞时,反弹回来的电子数量也是一定的。然而科学家们在实验中却发现,实际反弹回来的电子数量远超出了预计数量。     

费米国家实验室的未来走向

2009年,位于日内瓦的欧洲核子中心(CERN)的粒子物理学实验室的大型强子对撞机(LHC)投入使用;而在此前的26年,芝加哥附近巴达维亚的费米实验室的正负质子对撞机(Tevatron)一直统治着粒子物理学领域。Tevatron也是费米实验室的骄傲和希望,它曾是第一台用高达1万亿电子伏轰击粒子的机器,捕获了许多新奇亚原子粒子,其中包括顶夸克的发现(顶夸克属于上夸克的近亲,但其质量要略重)     

全球首次发现双粲重子

正欧洲核子研究中心2017年7月6日宣布,经多国科学家共同努力,在世界上首次发现了一种被称为双粲重子的新粒子,这将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用的本质。中国团队对这一发现功不可没。在现代粒子物理学的标准模型理论中,夸克是基本粒子,而重子是由3个夸克组成的复合粒子。几乎所有物质都由重子组成,其中最广为人知的就是组成物质原子核的质子和中子。夸克有6种,分别称为上、下、奇、粲、顶和底夸克,上、下夸克质量最小,奇、粲、顶、底夸克质量较大。质量大的夸克只能经由高能粒子     

无机玻璃形成条件及其形成物

玻璃形成问题是玻璃物理学及玻璃化学中重要而饶有兴趣的问题之一。何以某些物质(元素或化合物)的熔体(或蒸汽)常常冷疑成为晶体,而另一些物质的熔体(或蒸汽)又常常冷凝成为玻璃的问题,一直吸引着人们的注意。近三、四十年来,随着析晶动力学、结晶化学、玻璃及熔体结构理论的进展,科学家们在理论上作了若干尝试,企图从各种角度出发来回答这个问题,取得了相当的成就。但由于问题牵涉面很广,而实验资料又有限,现有理论还远未达到完善的程度,迄今争论很多。     

科学发现优先权是一把双刃剑

本文以物理学史上科学家们之间为获科学发现优先权竞争的真实事件,探讨并阐释了科学发现优先权如同一把双刃剑。它既能维护科学家们的权益,激励科学家们的研究热情,加速加快在一个特定领域的科学知识发展,但它也能加剧科学家们相互间的争执,甚至导致个别科学家采取不适当、不合理的方法侵犯他人科学发现优先权。     

利用昆虫探索科学奥秘

与昆虫相比,人类在某些方面也不得不自叹不如。但是,科学家们正在努力研究和揭示昆虫所具有的奥妙,使它们贡献和服务于人类。果蝇会“学习”有“思想”学习是我们人类的认知本能,“从经验中学习”也是我们常听到的一句话。但要问为什么人天生就具备这种内在的本能,却不一定每个人都能说得清。于是,科学家们从既容易饲养又好操作的小昆虫——果蝇入手,通过科学实验,来揭示其中的奥秘。     

人类还在进化吗

有人说:人类已经停止进化了;有人又说,人类进化得比以往任何时候都快……孰是孰非,看看科学家们的争论吧!人类仍在进化的证据哈佛大学进化生物学家史蒂文·平克说:“人类仍在进化吗?从道德与智力水平提高的意义上来说,我想是的,但在生物意义,即基因库的改变上,就没法这样说。”