自旋——未来的科技明星

 磁与电宛如一对孪生兄弟,难以分离,原子是物质的基本单元,原子核以及组成原子核的基本粒子都具有磁矩,但其中中子、微中子等具有磁矩却没有电荷,从此角度考虑,磁比电更具有普适性,然而,人们对电的了解更胜于磁,追其原因,人们的日常生活离不开电,如：电话、电灯、电视、电脑、电动机等,人们没有进一步思考电流是如何产生的,最基本的原理是磁通量的变化产生电流,反之,电流产生磁场,因此,通常磁与电是相互关联的。磁的基本单元是自旋磁矩,电荷与自旋都是电子的本征特性,以往人类社会的发展,从物理的观点看来主要利用电子具有电荷的特性,如电工学奠定了第二次产业革命（电气化）的基础;电子学与微电子学奠定了第三次产业革命（信息化）的基础,而自旋的作用仅体现在磁性材料及其器件中,例如电气化中的发电机、电动机、变压器等离不开磁性材料,同样,信息化中储存信息离不开磁盘、磁带等。在电工学、电子学与微电子学中主要研究电场调控下的电子电荷的运动,没有涉及到电子的自旋。人们不禁要问：为什么同样是电子本征特性的自旋在电子输运过程中不呈现呢？     

从宏观看物质结构的统一性

众所周知,物质由分子组成,分子由原子组成,原子由原子核及核外电子组成,原子核由质子和中子组成,质子带正电,中子不带电,电子带负电,电子围绕原子核高速旋转,电子数等于核电荷数,整个原子不显电性。     

粒子加速器

一、引言1911年,法国物理学家芦瑟福提出了原子的核式结构论。这种理论认为,一切元素的原子都是由一个原子核和围绕原子核而旋转着的电子所组成,原子核带正电荷,电子带负电荷。后来,由于中子的发现,人们确定原子核乃是由中子和质子所构成,中子不带电性,质子带正电荷,质子和中子统称为核子,在原子核里,核子紧密地结合在一起,使原子核成为一个稳定的结构,形成这种稳定结构的力,称为核子力,这种核子力,即不是两个物体之间相互作用的万有引力,也不可能是两个带电体间相互作用的电     

补白:“夸克”可能不是不可分的基本粒子等4则

美国芝加哥费米实验室的科学家们,最近提出了一个有可能导致一场科学理论革命的新的实验证据,认为原来一直被科学界视为宇宙中所有物质的最基本粒子、不可分的“夸克”,可能是由比它更小的东西所构成。 “夸克”的质量仅相当于一颗砂粒的10的24次乘幂分之一。现行的理论认为,宇宙中的所有物质由原子组成,原子是化学元素保持其基本属性的最小单位;原子是由原子核及其核外带有负电荷的电子构成,原子核又由质子和中子构成;而“夸克”是构成质子和中子的最基本单位,“夸克”不占有空间,没有明显的结构,不能被分成更小的单位。然而,美国费米实验室的科学家们,最近在使质子和反质子以接近光速的速度相互轰击后发现,“夸克”可能占有某些空间。科学家们说,如果这一点成立的话,那么“夸克”就肯定具有某种内部结构,它也许是由某种比它更为基本的物质构成单位所组成的。     

微观粒子基元漫谈

客观世界的可见物质可以一层层地拆分下去:宏观结构、微观结构、分子结构,直到原子结构。原子是由原子核与核外电子构成,原子核又是由质子与中子构成,质子与中子统称为核子。核子本身也有结构,它们由更基本的粒子构成。     

中子的构造和一种新的核的模型

中子没有电荷,但是实验方面证实了中子有磁矩。我们知道:一切磁性都是由于电荷运动而构成的。现在存在着的中子磁矩的理论是介于理论。焦起和于尔班等先后支持和发展了这个理论。费米在1949年的原子核物理课程中,认为中子实在是一种混合状态,就是说大部分时间,中子是一种磁矩为零的理想的中子,但是每秒钟的一小部分时间 t,中子转变为一个理想的质子和一个负的π介子如下式:     

探索原子核新极限——记新核素222Np的合成

质子和中子是组成原子核的两种基本粒子,具有不同质子和中子数目的原子核构成了不同的核素.人们以质子数目和中子数目分别为纵轴和横轴,以每个核素对应位置作为标记的图被称为核素图.因此,每一种原子核都是核素图中的基本单元. 在自然界中,能够被发现的原子核只有大约300多种,这其中稳定存在的原子核仅有254种,其他都是长寿命的放...     

核子磁矩

由实验知中子有-1·9103核子磁矩,若从旧的角度去看,对此问题是很难理解的,因为中子并不带电,磁矩从那儿产生的呢?又出实验加质子有2.7898核子磁矩,从旧的角度对此问题也不能加以理解,因为根据狄拉克相对论量子力学建立了电子的磁矩为eb/(?)mc(式中m表电子的质量)的理论,因而好家有理由地狄氏理论用之于质子上来,而认为质子的磁灶为MP=eb/(?)mpc(式中mp质子的质量).实际上这些看法都是不正确的,因为电子和质子虽带有符号相反及电量相同的电荷,但不能认为这一点就说质子跟电子在磁级方面有什么相似的地方.看来,不仅电子的质量跟质子不同,而主要的是质子的行动跟电子不同.质子在短程范围内与其他粒子有强的互作     

基本粒子与物质、反物质及暗物质世界

1897年,英国物理学家约瑟大·约翰·汤姆孙（Joseph John Thomson）在阴极射线实验中,首次观测到了带负电荷的微小粒子“电子”。电子是人类最早发现的基本粒子,它与带正电荷的“喷子”通过电磁相互作用,构成最轻的元素“氧”。质子也可以与电中性的“中子”通过强相互作用组成原子核,后者进而与电子构成原子。     

中子在国民经济中的应用

自从1932年确证并测定了中子性能后,寻找各种电子源,并开发它的应用立即引起了人们的兴趣。现在中子已与γ、β、质子、π介子等射线一起成为核技术应用中的重要工具。由于中子是无电荷、有磁矩、穿     

原子核壳层結構与同质異能素

“只要自然科学思惟着,那么它底发展形式总是假设。”(恩格斯)。实验事实指出,处在基态或低激发态的原子核底性质具有周期的变化。正象原子底化学性质随着电子数目(原子序数)底增加而发生周期变化一样,原子核底性质随着它所包含的中子或质子(统称核子)数目底增加而发生周期的变化。例如结合能环绕着平均曲线发生着有规律的周期偏差,以及同位素底分布和慢中子俘获截面等一系列实验都指出某些原子核具有特殊的稔定性,这些原子核所包含的中子数或质子数等于下列被称为“幻数”之一:2,8,20,50,82,126.除了“幼数”底存在以外,周期性还表现在,例如,电四极     

对核结构的补充探讨

以《核素谷式体系图》所显示出的核素自然体系为基础，对原子核结构提出了一个新的设想。认为原子核由两大部分－－“主体”与覆盖层构成，“主体”由组成该核的全部质子和部分中子组成，其余中子绕“主体”运动形成覆盖层，“主体”的组成决定了原子核的基本性质。     

三联数字与元素周期表

当我们展开门氏的元素周期表时,它明白的告诉我们:因核电荷(Z)的递增而有不同性质的原子核,这与原子核是由质子和中子构成的理论相一致。现代元素周期表只列到109号元素,就整个元素周期表而言是不完整的,那完整的元素周期表(不包括同位素)应该有多少种元素呢?本文从三联数字的角度来探讨一下这个问题。     

太阳会刮风吗

风,大家都很熟悉,是空气流动的表现。地球上几乎无时无刻不在刮风。那么,太阳也会刮风吗?是的,太阳也会刮风,甚至比地球上的风还要猛烈得多,只不过太阳风不是由普通的空气流动形成的,而是主要由迅速流动的高能电子、质子和部分的离子构成(电子和质子都是组成原子的基本粒子,     

g因子的计算

在原子物理学中,原子中的电子由于轨道运动,具有轨道磁矩,其数值是μ_l=g(l)e/(2m)P_l,(1)计算表明(1)式的g(l)=1.电子还具有自旋磁矩,其数值是μ_s=g(s)e/(2m)P_s.(2)泰勒(Toylor)用斯特恩——盖拉赫实验测量铜、金、钠和钾等原子的结果,推出g(s)=2(由于电子带负电荷,μ_1和μ_s的方向与P_l、P_s相反)。对于两个或两个以上电子的原子,同样可将磁矩的表达式写为     

奇特原子核电荷半径的理论研究进展

电荷半径是描述原子核基本性质的可观测量之一,对于奇特原子核电荷半径的精确描述是核物理实验和理论研究的前沿课题．影响原子核电荷半径大小的因素有很多,例如形变、对关联、壳闭合效应等,因此需要发展一个统一的理论模型．对于奇特原子核电荷半径的精确描述,一方面可以更深层次地揭示核子-核子有效相互作用,对理论模型参数进行约束;另一方面,可靠的电荷半径数值作为输入参量,对核天体演化研究具有重要意义．本文简要介绍关于奇特原子核电荷半径的理论研究进展,分析了不同理论模型对电荷半径的壳效应和奇偶效应的描述;结合Ca和Rb同位素链电荷半径的变化趋势,分析指出中子-质子关联和自旋-轨道相互作用在精确描述原子核电荷半径中起到了很重要的作用．      

基本粒子与量子场简介

(一)基本粒子的名称及简单性质我们知道:早在罗蒙诺索夫时代,就已经提出了物质的分子结构学说,认为分子是保持物质性质的最小微粒。到后来进一步的研究,提出分子是由更小的微粒——原子所组成(但原子已不能保持物质之原有的性质了)。曾有相当长的一段时间,人们认为原子是物质结构中最小微粒,把原子视为不变的不可分割的最小单位。居里夫妇在十九世纪末发现有些元素能够自动地射出一些带电或中性之粒子,这说明原子是由一些更小的粒子所组成,原子是能分裂的。这一现象称之放射性现象。它的发现给了当时对原子的形而上学的看法以有力的打击。原子的不可分割的学说,从此动摇了。在进一步对于原子性质的研究的基础上,卢索福提出了原子的结构模型,原子的中部是原子核,它的特点是又重又小,由不带电的中子及带正电的质子组成,在核外有带负电的电子绕其运动。这种原子结构的模型,由现代观点看来是完全正确的。     

多铁材料BiNi_xFe_(1-x)O_3(x=0～0.5)磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算多铁材料BiNi_xFe_(1-x)O_3(x=0,0.125,0.167,0.25,0.5)各晶体结构的电子性质.能带结构、Mulliken电荷以及自旋磁矩等计算结果表明:由Ni离子部分替代掺杂Fe离子可使体系由反铁磁有序转变为局部亚铁磁有序,晶体总自旋磁矩随Ni离子浓度的增大而增大;Ni离子掺杂明显抑制了特定位置Fe离子的磁矩,这是由于Ni-eg轨道少数自旋方向的电子态被50%占据以及Ni离子与Fe离子之间的超交换作用所致.     

对电荷不守恒问题的探讨与研究

本文从对电子衰变的实验测量和５００Ｍｅｖ中子和质子弹性散射,得到了电荷守恒的微小破坏,并简要地评述了电荷守恒定律所遇到的破坏及认识。     

宇宙中的反物质消失之谜

正为什么地球、月亮、太阳、银河系以及人类自身是由物质(即质子、中子和电子)而不是反物质(即反质子、反中子和正电子)构成的?为什么我们没有观测到足够数量的反物质存在于宇宙空间之中?诸如此类的问题在1932年以前无人关注,原因在于那时人类所知道的基本粒子仅限于电子、质子和中子。反物质尚未被发现,因此物质与反物质不对称的问题也无从谈起。本期的特别策划文章"反物质"探讨的就是这一粒子宇宙学的重大难题。反物质的概念是英国理论物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)在1928年提出来的。他推导了电子的相对论性运动方程,发现