诺贝尔物理学奖论文
1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式
1933年诺贝尔物理学奖——原子理论的新形式1933年诺贝尔物理学奖授予德国柏林大学的奥地利物理学家薛定谔(Erwin dinger,1887——1961)和英国剑桥大学的狄拉克(PaulAdrien MauriceSchrDirac,1902——1984),以表彰他们发现了原子理论的新形式。
20世纪20年代是物理学发展中又一个不平凡的十年。
这时,爱因斯坦的光量子假说,得到了密立根光电效应实验的全面验征,已经为人们普遍承认。
X射线的本性,由于德国物理学家劳厄(ue)在1912年发现了它的衍射现象和英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)成功地用之于晶体分析,肯定了它的波动性;而美国物理学家康普顿(pton)进一步从X射线与电子的相互作用,确证了它的粒子性。
到1923年,电磁辐射的波粒二象性已经得到了全面认识。
这时法国物理学家路易斯·德布罗意(Louis deBroglie)大胆设想,既然光和X射线等电磁波有粒子性,为什么粒子不可以有波动性?1923年,他根据波的粒子性,发展了布里渊(M.Brillouin)用电子驻波环来解释定态的思想,采用对比的方法,提出了物质波假说,即:与运动粒子相联系的物质波波长为:λ=h/p= h/mv,式中的h为普朗克常数,p=mv是粒子的动量。
德布罗意还预言,运动的电子有可能显示粒子的波动性,提出了物质波假说。
正是在这个基础上,1926年,薛定谔提出了薛定谔方程,将德布罗意的物质波假说发展成波动力学,与海森伯、玻恩和约丹从不同途径创立的矩阵力学,共同形成微观体系的基本理论——量子力学。
薛定谔是奥地利人,1887年8月12日出生于维也纳。
父母都是名门出身。
薛定谔在中学时代就有广泛兴趣,不仅对自然科学,而且也很喜欢古代语言的严密逻辑和德国诗歌的优美谐和,他最讨厌的是死背数字和书本。
1906年——1910hrl)对他年在维也纳大学物理系学习,玻尔兹曼的继承人哈森诺尔(Hasen颇有影响。
1939年诺贝尔物理学奖——回旋加速器的发明
1939年诺贝尔物理学奖——回旋加速器的发明1939年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚州伯克利加州大学的劳伦斯(Ernest Orlando Lawrence,1901——1958),以表彰他发明和发展了回旋加速器,以及用之所得到的结果,特别是人工放射性元素。
核物理学的诞生揭开了物理学发展史中崭新的一页,它不但标志了人类对物质结构的认识进入了更深的一个层次,而且还意味着人类开始以更积极的方式变革自然、探索自然、开发自然和更充分地利用大自然的潜力。
各种加速器的发明对核物理学的发展起了很大的促进作用,而劳伦斯的回旋加速器则是这类创造中最有成效的一项。
从30年代起,以劳伦斯不断革新回旋加速器的活动为代表,物理学转入了大规模的集体研究,仪器设备越来越复杂,物理学家越来越多地参加有组织的研究工作,物理学与技术的关系也越来越密切,操作调试要求协调配合,实验室的规模要以工程的尺度来衡量,可以说,大规模物理学的出现是我们时代的特征。
劳伦斯顺应这一形势,走在时代的前列。
他以天才的设计思想、惊人的毅力和高超的组织才能,为原子核物理学和粒子物理学的发展作出了重大贡献。
劳伦斯1901年8月8日出生于美国南达科他州南部的坎顿(Canton)教师的家庭里,早年就对科学有浓厚兴趣,喜欢作无线电通讯实验,在活动中表现出非凡的才能,他聪慧博学,善于思考。
劳伦斯原想学医,却于1922年以化学学士学位毕业于南达科他大学,后转明尼苏达大学当研究生。
导师斯旺(W.F.G.Swann)对劳伦斯有很深影响,使他对电磁场理论进行了深入的学习。
劳伦斯获得硕士学位后随斯旺教授转芝加哥大学,在那里他遇见了著名的年轻物理学家康普顿(pton)教授。
他往往在康普顿的实验室里陪康普顿整夜地进行X射线实验,和康普顿倾谈,从康普顿那里吸取了许多经验。
劳伦斯在1925年以钾的光电效应为题完成博士学位。
在这期间,业余从事用示波管做显像实验,如果不是有人捷足先登,说不定他会取得电视机的发明专利。
诺贝尔物理学奖对现代科技的影响
6・
科 技 论 坛
诺 贝尔物理学 奖对现代科技 的影( 哈 尔滨 学 院理 学 院物 理 系 , 黑龙 江 哈 尔 滨 1 5 0 0 0 1 )
摘 要: 诺 贝尔物理学奖从 颁发至今 已有百余年历史 , 目前 它已成为 国际上最具影响 力及权 威性的科学 奖项 , 本文从几个 不同的领 域入手, 论 述 诺 贝 尔物 理 学 奖对 现 代科 技 的影 响 。 关 键词 : 诺 贝 尔物理 学 奖; 现代科技 ; 影 响 诺 贝尔是瑞典著名的化学家 ,一生获获得 的专利约有 3 5 5 项, 台红宝石激光器 , 此后 自由电子激光器 、 准分子激光器 、 离子激光器 以适应科学技术各方面发展 的需要 。1 9 6 6 年高锟提 出 其中有关炸药 的约有 1 2 7项。 诺 贝尔 由于炸药的制造和油田的开发 等相继 出现 , 积 累了一笔 巨额财产 , 但他 没有 留给 自己的亲属 , 而是捐 献给社会 光导纤维在通信上应用的基本原理 , 提 出只要解决好玻璃纯度 和成 就能够利用玻璃制作光学纤维 , 从而高效传输信 息。 这一 作为奖励基金设立 了诺贝尔奖 , 诺 贝尔物理学 奖即诺 贝尔 当时设立 分等问题 , 的五大奖项之一 。 设想提出之后逐步变成现实 , 利 用石英玻璃制成 的光纤 应用越来越 全世界掀起 了一场光纤通信 的革命 。2 0 0 9年诺贝尔物理学奖 1 诺 贝尔物理学 奖反映现代科技的发展 , 获奖成果是现代 科技 广泛 , 授予高锟 。光学新发现使古老 的光学焕发 了勃勃 的生机 , 促进 了科 发 展 到 一 定 阶 段 的 产 物 1 . 1 首 届诺 贝尔 物 理 学 奖 学技 术 的进 步 。 2 . 3凝 聚 态 物理 中 的发 现 促 进 了科 技 的发 展 1 9世纪末 , 经典 物理学达到 了空前的辉煌 , 力学、 热力学 和分 子动理论 、 电磁学以及光学 , 都已经建立了完整的理论 体系 , 在应用 1 9 7 0年诺贝尔物理学奖 一半 授予对磁流体 动力学 的基 础工作 上也取得 了巨大成果 。这时物理学家普遍认 为 , 物理学 已经发展到 和发现及其在等离子体不同部分卓 有成 效的应用 ; 另一半授予反铁 顶, 伟大 的发现不会再有 了 , 以后 的任 务无非是在细节 上作些补充 磁性 和铁 氧体磁性 所作的基础研究 和发现 , 1 9 7 7年诺 贝尔物理 学 和修正 , 使常数测得更精确 而已。 然而世纪之交新的物理学发现 , 如 奖授 予对磁性 和无序 系统 的电子结构 所作 的基础 理论研 究 , 1 9 8 2 x射线 、 放射性的发现 、 电子 的发现大破 了这一局面 , 将物理学的发 年 诺 贝尔 物 理 学 奖 授予 对 与 相 变 有 关 的 临界 现 象 所 作 的 理论 贡 献 , 1 9 9 1 年诺 贝尔物理学 奖授予把研究 简单系统 中有序 现象的方法 推 展 引 向更 深 入 、 更 广 阔 的天 地 。 1 8 9 5 年 伦 琴 在 研 究 阴极 射 线 的 过 程 中 ,在 实 验 中 发 现 了 一 种 广 到 更 复 杂 的 物 理 态 , 特别是液 晶和聚合物所做 的贡献 , 这些贡献 9 9 5年 , 三 位科 学 穿透力极强 的新 的射线 , 由于 当时尚不清楚这种射线 的性质 , 伦琴 推 动 了高 温 超 导 材 料 的研 究 和纳 米 技 术 的 发 展 。 1 家冷却 一种名 叫玻色子的粒 子 ,得 到了玻 色一爱因斯坦凝聚物 , 于 称 之 为 x 射线 。 x射线的发现是生产和技术发展的必然产物 , 特别是 电力工业 2 0 0 1 年荣获诺贝尔物理学奖 , 从而引发国际竞争 , 各 国争相研 究费 的发展 , 电器照 明开始广泛 应用 , 促使科 学家研究气体放 电和真空 米对 的凝聚问题 , 2 0 0 3 年 1月 , 随着杜 克大学 的托马斯报告 强相互 技术 , 才有可能发现阴极射线 , 才有可 能导致 x射线 的发现 。 伦琴 因 作用下费米气体 的普遍性质 , 同年 5月美 国实验天体物理联合研究 发 现 x射 线 而 获 1 9 0 1 年 的首 届诺 贝 尔物 理 学 奖 。 所亚裔科学家金报告 了一种费米子配对或结合 成分子 的有效 方法 , 1 1 月 I n n s b r u c k 、 J I L A和 MI T的研 究小 组分 别 宣 布实 现 了分 子玻 1 . 2 近 十 年 的 诺 贝 尔 物 理学 奖 2 0 0 0年授予半导体异 质结 结构的研制 、 集 成电路的发 明 , 2 0 0 1 色一爱 因斯坦凝聚。2 0 0 4年 1 月, 金的小组获得 实现费米 子对凝聚 推 年授 予一种新的物质状态 一碱金属原子稀 薄气体 的玻色 一爱因斯 的证据 ,此项研究在国际上激发 了大量的相关 实验和理论工作 , 坦凝 集 的发 现 , 2 0 0 2年 授 予 宇 宙 中微 子 的 探 测 、 宇 宙 x射 线 源 的 发 进了科技 的进 步。2 0 0 7年诺 贝尔物理学奖授予发 现“ 巨磁 电阻” 效 基 于“ 巨磁 电阻” 效应 开发的“ 用 于读 取硬盘数据 的技术” , 被认 现, 2 0 0 3年授予对超导电性 、超流性作用的解释 , 2 0 0 4年授予发现 应 , 粒 子物理 的强相互作用理论 中的“ 渐近 自由” 现象 ,2 0 0 5授予对光 为是“ 前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一” 。 有 了这 两位 学相干 的量子理论 做 出的贡献及对基 于激光的精密光 谱学发展做 科学家的发现 ,硬盘存储信息的能力大大提高 ,这对笔记本 电脑 、 出的贡献。2 0 0 6年授予发现 了黑体形态 和宇宙微波背景辐射 的扰 MP 3 音乐播放器以及其他便携式媒体播放 器的发展起到重要作用 。 3启 示 动现象 , 2 0 0 7年授予发现“ 巨磁 电阻” 效应 , 2 0 0 8年授予原 子物理 的 对称性 自发破缺机制及对称性破缺 的来 源 , 2 0 0 9年 授予“ 有关 光在 诺 贝 尔 奖 已成 为 国际 上 最 具 影 响 力 及 权 威 性 的科 学 奖 项 , 它 的 理论物理学 、 原子核物理 学 、 粒子物理 纤维 中的传输用于光学通信 ” 及半 导体成像器件的发明。2 0 1 0年授 颁 发反 映 了 原 子 分 子 物理 学 、 予 二维空 间材料石墨烯授 予方面 的开创性实 验 , 2 0 l 1 年 授 予 因 超 学 、 凝聚态物理学 、 光学 、 天体物理学 、 无线 电学 的发展 , 对科技进步 新 星的研究 而对宇宙学 的贡献 , 2 0 1 2年授予 一种 突破 性 的实 验方 起 到 了推 进 作 用 。 法, 这种方法使得测 量和操纵单个量子系统成为可能 。 诺 贝尔物理学奖是 在相 当程度上 反映出 2 0世纪 物理学 的主要 这些获奖 的成果都是在现代科技的前沿领域如凝聚态物理 、 粒 成就和物理学 的发展情况 , 百年诺 贝尔物理奖对现代科技 的发展有 子物理学 、 光学 、 天体物理学 、 无线 电电子 学 、 低温物理 与超导等方 促进作用 ,研究诺 贝尔物理奖及其对现代科 技 的影 响为我们 了解 面 作 出开 拓 性 或 突 破 性 进 展 的成 果 ,反 映 的 是 前 沿 科 技 的 辉 煌 成 2 0世纪科学技术 的成就及科学对技术 、社会 的巨大促进作用找 到 果, 是 科 学 技 术 发 展 到 一 定 阶 段 的产 物 。 了一个理想的坐标 ,对预测 2 1 世纪物理学 的发展趋 势也 有重 要意 2诺 贝 尔 物 理 学 奖 的颁 发 促 进 了相 关领 域 科 技 的发 展 义, 同时 , 获 奖 科 学 家 的思 维方 式及 科 学 方 法 对 我 们 从 事 物 理 教 学 2 . 1 X射线的发现促进 了科技的发展 培养 创 新 人 才 具 有重 要 意 义 。 x射线 一旦发现 , 立 即取得 了广泛 的应用 , 医学上成为透 视人 体、 检查伤病的有利工具 , 后来 又发展到用于金属探 伤 , 对工业技术 也有一定的促进作用 。 更重要的是这一发现又掀起了人们研究物理 学的热潮。随即放射性的发现获 1 9 0 3年诺 贝尔物理学奖 。 2 . 2光 学 新 发 现促 进 了科 学 技 术 的 进 步 在 光 学 发展 史 上 ,汤 斯 小 组 发 明 了微 波 激 射 器 而 获 1 9 6 4年 的 诺 贝尔 物 理 学 奖 ,巴索 夫 和 普 罗 霍 洛 夫 提 出激 光 器 的 放 大 原 理 , 在 此理论 的基础上美 国休斯研究实 验室 的梅曼博士成 功研制 出第一
诺贝尔物理学奖——弱电统一理论
1979 年诺贝尔物理学奖——弱电一致理论1979 年诺贝尔物理学奖授与美国马萨诸塞州坎伯利基哈佛大学莱曼实验室的格拉肖( Sheldon ,1932—)、英国伦敦帝国科技学院的巴基斯坦物理学家萨拉姆( Abdus Salam, 1926— 1996)和美国马萨诸塞州坎伯利基哈佛大学的温伯格( Steven Weinberg,1933—),以表彰他们在发展基本粒子之间的弱电互相作用理论的贡献,特别是预知了弱中性流①。
有人说,相对论和量子力学是 20 世纪物理学最重要的成就,而把电磁力和弱力一致在一同的弱电互相作用理论则是 20 世纪的最高点,这无疑是适合的评论。
格拉肖 1932 年 12 月 5 日出生于美国纽约。
父亲为了闪避沙俄对犹太人的伤害,年青时从俄国移居到美国,当了一名管钳工。
格拉肖有两个哥哥,比他大十几岁。
父亲母亲和哥哥都很喜爱他,给他创建了较好的条件,让他学习科学。
他在家里的地下室有自己的化学实验室,从小就对科学有激烈的兴趣。
1947 年格拉肖进纽约的布朗克斯理科中学,温伯格是他的同窗挚友。
从这时起就开始了他们之间的共同追求。
格拉肖热爱念书,并组织了一个科学想象俱乐部,第一版了中学科学想象杂志。
1950 年格拉肖和温伯格一同进入康奈尔大学。
格拉肖对这里的本科教课不大满意,由于出名的教授都去给研究生开课,于是就在三四年级时选修了经典电磁理论、量子场论之类的研究生课程。
他还常常参加学术报告会。
和中学期间同样,他喜爱和同学们议论问题。
1954年大学毕业,格拉肖到达哈佛大学,选择了有名物理学家施温格当自己的导师。
在施温格的指导下,格拉肖选用了“基本粒子衰变中的矢量介子”作为自己的博士论文题目。
1958 年获博士学位。
后获得一笔美国科学基金会资助到达丹麦的理论物理研究所。
在这里做了两年的研究工作,就在这段期间,他发现了对于弱电一致理论的SU( 2)× U( 1)模型。
这项重要工作实质上在做博士论文时就已有准备,他在论文附录中就提到了弱电一致的思想,而这一思想正是他的导师施温格第一倡议的。
1901年诺贝尔物理学奖——X射线的发现
1901年诺贝尔物理学奖——X射线的发现1901年,首届诺贝尔物理学奖授予德国物理学家伦琴(Wilhelm Konrad Rntgen,1845—1923),以表彰他在1895年发现了X射线。
1895年,物理学已经有了相当的发展,它的几个主要部门——牛顿力学、热力学和分子运动论、电磁学和光学,都已经建立了完整的理论,在应用上也取得了巨大成果。
这时物理学家普遍认为,物理学已经发展到顶了,以后的任务无非是在细节上作些补充和修正而已,没有太多的事好做了。
正是由于X射线的发现唤醒了沉睡的物理学界。
它像一声春雷,引发了一系列重大发现,把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地,从而揭开了现代物理学革命的序幕。
伦琴在发现X射线时,已经是五十岁的人了。
当时他已担任维尔茨堡(Würzburg)大学校长和该校物理研究所所长,是一位造诣很深,有丰硕研究成果的物理学教授。
在这之前,他已经发表了几篇科学论文,其中包括热电、压电、电解质的电磁现象、介电常数、物性学以及晶体方面的研究。
他治学严谨、观察细致,并有熟练的实验技巧,仪器装臵多为自制,实验工作很少靠助手。
他对待实验结果毫无偏见,作结论时谨慎周密。
特别是他的正直、谦逊的态度,专心致志于科学工作的精神,深受同行和学生们的敬佩。
十九世纪末,阴极射线研究是物理学的热门课题。
许多物理实验室都致力于这方面的研究,伦琴也对这个问题感兴趣。
1895年11月8日,正当伦琴继续在实验室里从事阴极射线的实验工作,一个偶然事件引起了他的注意。
当时,房间一片漆黑,放电管用黑纸包严。
他突然发现在不超过一米远的小桌上有一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光。
他很奇怪,就移远荧光屏继续试验。
只见荧光屏的闪光,仍随放电过程的节拍断续出现。
他取来各种不同的物品,包括书本、木板、铝片等等,放在放电管和荧光屏之间,发现不同的物品效果很不一样。
有的挡不住;有的起到一定的阻挡作用。
伦琴意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到过的射线,它具有特别强的穿透力。
2024诺贝尔物理学奖成果介绍
2024诺贝尔物理学奖成果介绍2024年的诺贝尔物理学奖成果那可真是相当的厉害,就像在物理学这个大花园里又盛开了几朵超级绚丽的花朵。
这成果呢,就像是一场奇妙的冒险之旅中的重大发现。
以前啊,我们就像在一片有点昏暗的森林里摸索着前行,对很多物理现象只是一知半解。
而这个成果呢,就像是突然有人找到了一盏超级明亮的灯,一下子把周围的一切都照得清清楚楚。
这些获奖者研究的东西可能听起来特别高深,就像在说一种神秘的外星语言似的。
但咱要是换个角度去看,就像拆一个超级复杂的机械小玩具一样。
你看啊,每一个小零件都有它的作用,当你把这些零件的作用都搞清楚了,你就能明白整个小玩具是怎么运转的了。
这成果就是把那些原本看起来像是乱麻一样的物理现象和规律,一点一点地理清楚了。
比如说啊,在我们的日常生活里,电就像一个调皮的小精灵,我们知道怎么用它,但是对于它在一些特殊情况下的表现可能就不太明白。
这诺贝尔物理学奖的成果可能就像是给这个小精灵做了一个超级详细的“传记”,把它在各种情况下的行为都描述得清清楚楚。
这可不得了啊,这意味着我们在利用电的时候就可以更加得心应手了,就像你本来是在黑暗中跟这个小精灵打交道,现在突然有了一张详细的地图。
再说说这成果对科学研究的影响吧。
以前的物理学家们就像在不同的小岛上各自为政地探索,每个岛都有自己的神秘之处。
而这个成果呢,就像是突然搭起了好多座桥,把这些小岛都连接起来了。
现在大家可以在这些岛上自由穿梭,互相交流彼此的发现。
这能让科学发展的速度像火箭一样飙升啊。
你想啊,如果每个科学家都能利用别人的研究成果,就像在盖房子的时候可以用邻居家的砖头一样,那房子肯定能盖得又快又好。
这成果还对我们未来的生活有着深远的影响呢。
就好比是我们本来在一条有点狭窄的小路上走向未来,现在呢,这个成果就像是把这条路拓宽了,还在旁边修了好多条岔路。
我们可以有更多的选择去发展新的技术。
也许以后我们的手机就像一个超级小宇宙,里面的功能多得超乎想象,这都得感谢这个物理学奖的成果给我们打开了新的思路啊。
藏在“最烂论文”里的诺贝尔奖
藏在“最烂论文”里的诺贝尔奖诺贝尔奖是全世界学术界最高荣誉,被誉为“科学界的奥斯卡”。
每年颁发的诺贝尔奖包括物理学、化学、生理学或医学、文学和和平奖,以表彰在各个领域做出卓越贡献的个人或团队。
你可曾想过,是否有人故意用“最烂”的论文隐藏在让人难以察觉?事实上,这样的情况曾在历史上发生过。
在1989年的物理学诺贝尔奖中,藏身其中的“最烂”的论文就引起了广泛的讨论和关注。
这篇论文被称为“最烂”的原因是因为它们并没有通过同行评审的严格筛查,质量较低甚至具有些许荒诞之处。
这些“最烂”的论文就是由两位苏联科学家斯特里恩贝里和普里戈金共同发表的。
他们的论文题目是“颗粒凝聚:一个非凡的天文现象”。
在这篇论文中,他们声称发现了一种被他们称为“共冶一炉”的现象,即物质在特定条件下能够在极短时间内相互吸引并凝聚成颗粒。
他们通过实验和观测,提出了一种新的天文现象解释模型。
这篇论文的问题在于,他们的实验和观测没有经过严格的科学验证和重复,结果也没有得到其他科学家的认同。
理论上的推导也存在很多漏洞和不合理之处。
正因如此,斯特里恩贝里和普里戈金的论文在学术界饱受争议。
尽管如此,这篇论文却被列入了1989年诺贝尔奖的提名名单中。
这是因为,诺贝尔奖不仅仅是用来奖励那些已被广泛认可的重大贡献,也有鼓励新颖独特研究和探索的一面。
在选择诺贝尔奖获奖者的过程中,有专门的委员会负责对候选人进行评估和筛选。
学术界普遍认为,评审委员会在评选过程中会非常严格,但偶尔也会有一些“猎奇”的候选人被列入提名名单,而斯特里恩贝里和普里戈金的论文就是其中之一。
诺贝尔奖之所以备受崇敬和重视,正是因为它象征着卓越和创新的科学成就。
如何确保获奖者的贡献真实可靠,以及如何平衡创新与可验证性,是学术界面临的挑战之一。
尽管斯特里恩贝里和普里戈金的论文被认为是“最烂”的诺贝尔奖之一,但这并不影响诺贝尔奖的价值和地位。
每一次颁发的诺贝尔奖都代表着人类科学的进步和探索精神,而这绝不是一篇“最烂”的论文能够抹灭的。
1982年诺贝尔物理学奖——相变理论
1982年诺贝尔物理学奖——相变理论1982年诺贝尔物理学奖授予美国纽约州伊萨卡康奈尔大学的K.威耳逊(Kenneth G.Wilson,1936—),以表彰他对与相变有关的临界现象所作的理论贡献。
在日常生活中,也可从经典物理学中,我们知道,物质可以存在于不同的相中。
我们还知道,如果改变压强或温度之类的参数,就会发生从某一相到另一相的转变。
只要足够地加热,液体就会变成气体,也就是从液相转变为气相。
金属达到一定的温度会熔化,永久磁体达到一定温度会失去磁性。
这些只是几个关于相变的大家熟悉的简单例子。
物理学中相变的研究经历了很长的时间。
人们对很多系统进行过研究。
相变的特点往往是某些物理特性的数值发生突变,也有一些情况是变化比较平稳。
例如,在临界点上液态和气态之间的相变,铁、镍、钴之类的金属从铁磁性转变为顺磁性,其变化过程就比较平稳。
这些平稳的相变在临界点附近往往会出现一些典型的反常性。
当接近临界温度时,有些量会超过极限值。
这些反常性通常称为临界现象。
当接近临界点时,往往会发生非常大的涨落。
19世纪末、20世纪初就开始对某些特殊系统的临界行为,例如液气之间的相变和铁磁性与顺磁性之间的转变作过定性描述。
苏联物理学家朗道在1937年就发表了关于相变的普遍理论,他把早期理论所得结果作为特例纳入他的理论中。
二极模型的热力学特性是经常讨论的课题,1968年获诺贝尔化学奖的昂塞格尔(L.Onsager)对此得出了精确解。
这为临界现象的进一步认识奠定了基础。
朗道理论和以前所有的理论在预言临界点附近的行为时几乎都得到完全一致的结论。
然而,当人们对许多系统作了广泛而详细的研究之后,惊奇地发现临界行为和朗道理论的预言相差甚远。
用各种不同的理论模型进行数值计算,也显示对朗道理论有很大偏离。
美国康奈尔大学的费塞尔(M.E.Fisher)对实验数据的分析,起了指导作用。
康奈尔大学另一位物理学家维丹(Widom)和苏联物理学家巴达辛斯基(A.Z.Patashinskii)、波克罗夫斯基(V.L.Pokrovski)以及芝加哥大学的卡达诺夫(L.P.Kadanoff),都在理论上作了重要贡献。
1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析
1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析(fēnxī) 1915年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦大学的亨利·布拉格(Sir William Henry Bragg,1862—1942)和他的儿子英国曼彻斯特维克托利亚大学的劳伦斯·布拉格(Sir William Lawrence Bragg,1890—1971),以表彰他们用X射线对晶体结构的分析(fēnxī)所作的贡献。
1912年,劳厄关于X射线衍射(yǎnshè)的论文发表之后不久,就引起了布拉格父子的关注.当时,亨利·布拉格正在利兹大学当物理学教授,劳伦斯·布拉格则刚从剑桥大学卡文迪什实验室毕业,留在该实验室工作,开始从事科学研究。
劳伦斯·布拉格对X射线衍射发生兴趣,起源于他父亲的启发。
对于X射线的本性,亨利·布拉格十分关注,从1907年起就一直和巴克拉公开争论X射线的本性是粒子性还是波动性。
亨利·布拉格主张粒子性,并坚持这一观点。
可是劳厄所发现的X射线衍射现象却不可避免地会加重波动性的份量。
对此,他感到疑惑。
1912年暑期,布拉格一家在约克郡的海滨度假时,父子俩便围绕着劳厄的论文讨论起来。
由于亨利·布拉格是X射线的微粒论者,他试图用X 射线的微粒理论来解释劳厄的照片,因而他的尝试未能取得成功。
劳伦斯·布拉格并无成见,当他返回剑桥后反复研究,终于领悟到这是一种波的衍射效应。
他还进一步注意到劳厄对闪锌矿晶体衍射照片所作的定量分析中存在的问题,即按照劳厄确定的五种波长本来应该形成的某些衍射斑实际上并未在照片上出现。
经过反复思考,他摆脱了劳厄的特定波长的假设,利用原子面反射的概念(图15-1),立刻成功地解释了劳厄的实验事实。
他以更为简洁的方式清楚地解释了X射线晶体衍射的形成,并且提出(tí chū)了著名的布拉格方程:nλ=2dsinθ其中n是一整数,λ是X射线的波长(bōcháng),d是原子面的间距,θ是射线的掠射角。
1929年诺贝尔物理学奖——电子的波动性
1929年诺贝尔物理学奖——电子的波动性1929年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎索本大学的路易斯·德布罗意(Prince Louis-victor de Broglie,1892——1987),以表彰他发现了电子的波动性。
路易斯·德布罗意出身法国贵族,1892年2月15日诞生于下塞纳的迪耶普,中学时代显示出文学才华,1910年获巴黎大学文学学士学位。
后来志趣转向理论物理学,1913年又获理学士学位。
第一次世界大战期间,在埃菲尔铁塔上的军用无线电报站服役。
平时爱读科学著作,特别是庞加莱、洛伦兹和朗之万的著作。
后来对普朗克、爱因斯坦和玻尔的工作发生了兴趣,转而研究物理学。
退伍后跟随朗之万攻读物理学博士学位。
他的兄长莫里斯·德布罗意是一位研究X射线的专家,路易斯曾随莫里斯一道研究X射线,两人经常讨论有关的理论问题。
莫里斯曾在1911年第一届索尔威会议上担任秘书,负责整理文件。
这次会议的主题是关于辐射和量子论。
会议文件对路易斯有很大启发。
莫里斯和另一位X 射线专家亨利·布拉格联系密切。
亨利·布拉格曾主张过X射线的粒子性。
这个观点对莫里斯很有影响,所以他经常跟弟弟讨论波和粒子的关系。
这些条件促使德布罗意深入思考波粒二象性的问题。
法国物理学家布里渊(M.Brillouin)在1919年——1922年间发表过一系列论文,提出了一种能解释玻尔定态轨道原子模型的理论。
他设想原子核周围的“以太”会因电子的运动激发一种波,这种波互相干涉,只有在电子轨道半径适当时才能形成环绕原子核的驻波,因而轨道半径是量子化的。
这一见解被德布罗意吸收了,他把以太的概念去掉,把以太的波动性直接赋予电子本身,对原子理论进行深入探讨。
1923年9月——10月间,德布罗意连续在《法国科学院通报》上发表了三篇有关波和量子的论文。
第一篇题目是“辐射——波与量子”,提出实物粒子也有波粒二象性,认为与运动粒子相应的还有一正弦波,两者总保持相同的位相。
诺贝尔物理学奖的应用
诺贝尔物理学奖是世界上最高的科学奖项,每年由瑞典皇家科学院颁发。
该奖项表彰在物理学领域取得突出成就的科学家,他们的研究成果为人类的社会发展和科技进步做出重大贡献。
诺贝尔物理学奖的获得者贡献的成果,对人类的发展有着重大影响。
它们不仅改变了物理学的发展道路,也推动了其它科学领域的发展。
例如,1903年颁发给莱布尼兹的诺贝尔物理学奖,使他的普朗克定律得以实践,为今日无线通信技术的发展奠定了基础。
20世纪30年代,费曼发现原子核结构模型,这一发现为核能的实现提供了基础,并为今日的工业生产提供了丰富的能源供应。
另外,诺贝尔物理学奖的获得者还为现代的科技发展做出了贡献,如电脑、半导体、磁体等。
比如,1998年威廉·霍金获得诺贝尔物理学奖,他发现了黑洞的存在,为引力波技术的发展奠定了基础。
此外,2013年颁发给贝尔和布拉沃的诺贝尔物理学奖,为光学微观的探索和研究提供了新的思路,这对现代通信技术、存储技术和医学技术的发展都有重要影响。
总而言之,诺贝尔物理学奖的应用是全面的,它的贡献对改善人类生活水平和推动社会发展都有着重要的作用。
今天,我们正在越来越深入地探索物理学,为人类发展提供更多可能性。
杨振宁论文
杨振宁论文杨振宁是中国物理学家,因与李政道共同提出李振道杨-米尔斯理论(杨-米尔斯理论)而获得1979年诺贝尔物理学奖。
以下是杨振宁的一些重要论文:1. "On the Quantum Theory of Fields"(关于场的量子理论),1935年这篇论文是杨振宁在读研究生期间与李政道合作发表的,提出了他们的著名李振道杨-米尔斯理论,该理论对粒子物理学的理解和描述产生了深远影响。
2. "Non-Integrability of the Two-Dimensional Ising Model"(二维伊辛模型的不可积性),1952年这篇论文是杨振宁在普林斯顿大学任教期间发表的,证明了二维伊辛模型的不可积性,这对于解决该模型的一些物理问题具有重要意义。
3. "Statistical Theory of Equations of State and Phase Transitions"(状态方程和相变的统计理论),1952年这篇论文是杨振宁与著名物理学家史奇林(T.D. Lee)合作发表的,提出了关于状态方程和相变的统计理论,对于理解液体和固体物质的行为具有重要意义。
4. "Role of Mathematics in the Development of Theoretical Physics"(数学在理论物理发展中的作用),1975年这篇论文是杨振宁在华东师范大学的演讲,强调了数学在理论物理发展中的重要性,同时探讨了数学在解决物理问题中的应用。
5. "Confinement of Quarks and Gluons in Quantum Chromodynamics"(夸克和胶子在量子色动力学中的束缚),1977年这篇论文是杨振宁与陈忠实(Chen Ning Yang)合作发表的,讨论了在量子色动力学中夸克和胶子的束缚现象,对于理解强相互作用具有重要意义。
诺贝尔物理学奖之1903年获得者居里夫人
石河子大学师范学院2008至2009学年第二学期物理学史课程论文院(系):师范学院物理系专业:师范学院物理系学号: 2007010174姓名:高剑指导教师:刘云虎诺贝尔物理学奖之1903年获得者-居里夫人姓名:高剑学号:2007010174石河子大学师范学院物理系2007级1班摘要:世界上获得诺贝尔奖的科学家不多,而两次获得如此殊荣的女科学家则更少。
但是她淡泊名利,不要发现镭的专利权,无偿地把镭的知识公布于众。
居里夫人一生献给了科学事业,并使她的科学发现造福于人类,她受到全世界人民的尊敬。
关键词:居里夫人;诺贝尔物理学奖获得者;女强人0 引言居里夫人因为发现了镭和钋两种天然放射性元素对物理学和化学领域贡献巨大而获得了1903年和1911年的诺贝尔物理学奖化学奖。
1 居里夫人生平简介居里夫人原名玛丽〃斯可罗多夫斯卡(波兰文:Mabya Sklodowska) ),(1867.11.7—1934.7.4),出生于波兰,是法国波兰的物理学家、化学家。
世界著名科学家,研究放射性现象,发现镭和钋(pō)两种天然放射性元素,一生两度获诺贝尔奖(第一次获得诺贝尔物理奖,第二次获得诺贝尔化学奖)。
她是世界上,最早荣获诺贝尔奖的女性。
居里夫人1867年11月7日出生在波兰华沙市的一个教师家庭。
10岁丧母、家境贫困,造就出她吃苦耐劳、好学不倦的品质。
中学毕业时获得了金质奖章。
当时,波兰正处在沙俄统治下,妇女受歧视不能上大学。
她与二姐商定到法国求学。
但由于家境贫寒,她先作了5年家庭教师,供二姐在巴黎学医。
1891年,她只身前往法国巴黎大学理学院求学深造。
她珍惜其间艰苦而又“完美”的时光,勤奋努力,于1893年获得物理学硕士学位,1894年又获得数学硕士学位。
几乎与此同时,科学之缘将她和彼埃尔〃居里吸引到一起。
1895年两人结了婚。
1897年,居里夫人看到亨利〃柏克勒尔发现铀具有放射性的报告,引起她极大兴趣。
他们选择铀射线为科研项目,她悉心探索、反复实验,与居里先生密切合作,终于研究出两种新的化学元素,铀沥青矿石里具有强烈放射性的元素钋和镭,它倾注了居里夫妇巨大的心血、智慧、体力,甚至生命。
诺贝尔物理学奖-1906
1906年諾貝爾物理學獎−−氣體導電(Sir Joseph John Thomson,1856−1940),以表彰他對氣體導電的理論和實驗所作的貢獻。
J.J.湯姆森對氣體導電的理論和實驗研究最重要的結果就是發現了電子,這是繼X射線和放射性之後又一重大發現。
人們把這三件事稱為世紀之交的三大發現。
比起前兩件來,電子的發現具有更偉大的意義,因為這一事件使人們認識到自然界還有比原子更小的實物。
原子不可分的傳統觀念終於被打破了。
如果說X射線和放射性的發現具有某種偶然性,那麼,電子的發現卻充分顯示了科學發展的必由之路,它是許多人經過大量實驗和理論研究,進行了長期的科學爭論之後的產物。
在這場爭論中,J.J.湯姆森取得了決定性的成果。
19世紀是電磁學大發展的時期,到七、八十年代電氣工業開始有了發展,發電機、變壓器和高壓輸電線路逐步在生產中得到應用,空氣漏電成了亟待解決的問題。
同時,電氣照明也吸引了許多科學家的注意。
於是,人們競相研究低壓氣體發電現象。
1858年德國人普魯克爾在研究氣體放電時,注意到在放電管正對陰極的管壁上發出綠色的螢光,證明是某種射線從陰極發出打到管壁所致。
這一射線後來就叫做陰極射線。
他和另一位德國物理學家哥爾茨坦都認為這種射線是一種以太波,因為這種射線按直線行進,對物質有化學作用,性質上類似於紫外光。
英國物理學家也對陰極射線做了大量研究。
1871年瓦爾利發現陰極射線在磁場中會發生偏轉,與帶電粒子的行為很相近。
克魯克斯在實驗中證實陰極射線不但按直線前進、能聚焦、在磁場中會偏轉,而且還可以傳遞能量和動量。
克魯克斯認為陰極射線是由真空管中殘餘氣體的分子組成,由於亂運動有些氣體分子撞擊到陰極,於是從陰極獲得了負電荷,在電場的驅使下形成了帶電的分子流。
舒斯特也認為陰極射線是帶電粒子流。
他在1890年根據陰極射線的磁偏轉算出帶電粒子的電荷與質量之比(簡稱荷質比)e/m,數值大約是5×106 1×1010庫倫/千克,而電解所得氫離子的荷質比約為108庫倫/千克。
1936年诺贝尔物理学奖——宇宙辐射和正电子的发现
1936年诺贝尔物理学奖——宇宙辐射和正电子的发现1937年诺贝尔物理学奖一半授予奥地利茵斯布拉克(Innsbruck)大学的赫斯(Victor Franz Hess,1883——1964),以表彰他发现了宇宙辐射;另一半授予美国加利福尼亚州帕萨迪那加州理工学院的C.D.安德森(Carl David Anderson,1883——1964),以表彰他发现了正电子。
宇宙辐射也叫宇宙线或宇宙射线。
在现代物理学发展史中,宇宙射线的研究占有一定的地位,许多新的粒子都是首先在宇宙射线中发现的。
例如:用云室发现了正电子、μ介子等,用原子核乳胶发现了π介子等。
在高能加速器未出现以前,人们只有靠天然的源泉进行研究,而宇宙射线就是理想的观测对象,它具有高能量、低强度的特点,很便于观测。
所以它一经发现,就成为人们竞相研究的对象。
宇宙射线的迹象早在最初运用游离室观测放射性时就被人们注意到了。
当初曾一度认为验电器的残余漏电是由于空气或尘土中含有放射性物质。
1903年,卢瑟福和库克(H.L.Cooke)曾研究过这个问题。
他们发现,如果小心地把所有放射源移走,在验电器中每立方厘米内,每秒钟还会有大约十对离子不断产生。
他们用铁和铅把验电器完全屏蔽起来,离子的产生几乎可减少十分之三。
他们在论文中提出设想,也许有某种贯穿力极强,类似于γ射线的辐射从外面射进验电器,从而激发出二次放射性。
为了搞清这个现象的缘由,莱特(Wright)于1909年在加拿大安大略(Ontario)湖的冰面上重复上述实验,游离数略有减小,看来可能是离地面远的原因。
1910年法国的沃尔夫(F.T.Wulf)在巴黎300 m高的埃菲尔塔顶上进行实验,比较塔顶和地面两种情况下残余电离的强度,得到的结果是塔顶约为地面的64%,比他预计的10%要高。
他认为可能在大气上层有γ源,也可能是γ射线的吸收比预期的小。
1910年——1911年,哥克尔(A.Gockel)在瑞士的苏黎世让气球把电离室带到4500 m高处,记录下几个不同高度的放电速率。
1915年诺贝尔物理学奖——X射线晶体结构分析
在第一次世界大战期间,亨利·布拉格的研究课题是与测量潜水艇位置有关的水下声音的探测与测量。他的这项工作得到了奖赏,这也是他科学生涯的顶峰。他于1917年被任命为大英帝国骑士团司令官,1920年封为爵士,1931年获功勋奖章。从1907年起他一直是皇家学会会员,然后在1935年被选为皇家学会主席。
他曾是十六所大学的名誉博士,而且是国外一些主要学会的会员。他获得过许多奖章和奖金,其中应提到的是1916年的伦福德奖章和1930年由首相授予的柯普利奖章。
亨利·布拉格一生成果累累,他于1942年3月10日逝世。
劳伦斯·布拉格1890年3月13日出生于南澳大利亚的阿德莱德。他在出生地的圣彼得学院接受早年教育后,进入阿德莱德大学学习,1908年以优等成绩获得数学学位。1909年随父去英国,考取了艾伦奖学金进入剑桥大学三一学院,并于1912年在自然科学考试中获优等成绩。就在这一年秋天,他开始研究劳厄发现的X射线衍射现象,并于11月在《剑桥哲学学会学报》上发表了关于这个课题的第一篇论文。
1912年,劳厄关于X射线衍射的论文发表之后不久,就引起了布拉格父子的关注.当时,亨利·布拉格正在利兹大学当物理学教授,劳伦斯·布拉格则刚从剑桥大学卡文迪什实验室毕业,留在该实验室工作,开始从事科学研究。
劳伦斯·布拉格对X射线衍射发生兴趣,起源于他父亲的启发。对于X射线的本性,亨利·布拉格十分关注,从1907年起就一直和巴克拉公开争论X射线的本性是粒子性还是波动性。亨利·布拉格主张粒子性,并坚持这一观点。可是劳厄所发现的X射线衍射现象却不可避免地会加重波动性的份量。对此,他感到疑惑。1912年暑期,布拉格一家在约克郡的海滨度假时,父子俩便围绕着劳厄的论文讨论起来。由于亨利·布拉格是X射线的微粒论者,他试图用X射线的微粒理论来解释劳厄的照片,因而他的尝试未能取得成功。劳伦斯·布拉格并无成见,当他返回剑桥后反复研究,终于领悟到这是一种波的衍射效应。他还进一步注意到劳厄对闪锌矿晶体衍射照片所作的定量分析中存在的问题,即按照劳厄确定的五种波长本来应该形成的某些衍射斑实际上并未在照片上出现。经过反复思考,他摆脱了劳厄的特定波长的假设,利用原子面反射的概念(图15-1),立刻成功地解释了劳厄的实验事实。他以更为简洁的方式清楚地解释了X射线晶体衍射的形成,并且提出了著名的布拉格方程:
1944年诺贝尔物理学奖
1944年諾貝爾物理學獎−−原子核的磁特性1944年諾貝爾物理獎授予美國紐約州紐約市哥倫比亞大學的拉比(Isidor Isaac Rabi,1898―1988),以表彰他用共振方法記錄了原子核的磁特性。
拉比的最大功績是發展了斯特恩的分子束方法,並用之於磁共振。
分子束磁共振在研究原子和原子核特性方面有獨特的功能,後來形成了一系列物理學分支。
他是斯特恩的學生,曾在1927拉比年到漢堡斯特恩的實驗室裏學習。
他深深地被分子束和原子束的實驗方法所吸引,這種方法是斯特恩開創的,斯特恩和蓋拉赫在1922年用這種方法發現了空間量子化,得到了廣泛贊譽。
拉比在那裏工作了一年,做了很多實驗,用分子束和原子束方法研究分子和原子現象。
拉比在歐洲各地學習了兩年,除了斯特恩以外,還向許多著名科學家求教,其中有索末菲、波耳、鮑利和海森堡。
他採用一種使原子束(分子束)偏轉的新方法,使原子磁矩的測量達到更高的精確度。
當他1929年返回美國後,他用這種方法研究原子能階的超精細結構。
他和他的學生科恩(V. Cohen)用一複雜的偏轉系統,利用在弱磁場中鈉原子束的選取部分偏轉,演示了鈉實際上有四個超精細子能階,由此確定了鈉原子核的自旋為2π/h的3/2倍。
這些方法後來進一步發展為零磁矩方法,零磁矩方法就是取磁場的某一定值使原子的總矩等於零,因此當原子束通過非均勻磁場時處於這種狀態的原子不會被偏轉。
這一方法既可以測量自旋,也可以測量超精細結構常數,由此即可計算出核磁矩來。
核磁矩的研究在原子核物理學中佔有非常重要的地位。
它是描述原子核的電磁特性和內部結構不可少的基本概念。
自從1911年拉塞福根據α粒子大角度散射實驗提出原子中有核以來,人們就認識到原子核具有內部結構,可以看成是一個電性的力學系統。
鮑利為解釋原子光譜的超精細結構,1924年提出核自旋的概念,並把超精細結構看成是核自旋與外電子軌道運動相互作用的結果,從原子光譜的超精細結構可以推算原子核的自旋角動量和磁矩,但是不夠精確。
1971年诺贝尔物理学奖——全息术的发明
1971年诺贝尔物理学奖——全息术的创造1971年诺贝尔物理学奖授予英国伦敦帝国科技学院的匈牙利裔物理学家伽博〔Dennis Gabor,1900—1979〕,以表彰他创造和开展了全息术。
伽博是在激光器还未出现前的40年代创造全息术的。
当时他正在一家公司的研究室里工作,该公司制造电子显微镜需要提高分辨率。
当时电子显微镜的分辨能力已比最好的光学显微镜提高了一百倍,但仍缺乏以分辨晶格,其中球差和衍射差是限制分辨率的主要因素,要减少衍射差就要加大孔径角,把孔径角增加一倍那么衍射差减少一半,但这时球差那么增加了8倍。
为了兼顾两者,不得不把电子透镜的孔径角限制为0.005弧度,从而算得分辨率的理论极限约为0.4nm。
而分辨晶格起码要0.2nm。
面对这样的难题,伽博苦苦思索。
1947年复活节的一天,天空晴朗,伽博在网球场等待一场球赛时脑子里突然出现一道闪念,想到:“为什么不拍摄一张不清楚的电子照片,使它包含有全部信息,再用光学方法去校正呢?〞他考虑到电子物镜永远不会完善,假设把它省去,利用相干电子波记录相位和强度信息,再利用相干光可再现无像差的像,这样一来,电子显微镜的分辨率就可以提高到0.1nm,到达观察晶格的要求了。
伽博就是从这一思想出发,创造了全息术。
应该说,全息术的根本概念是波动光学的产物。
17世纪末,惠更斯在建立光的波动说时,就提出了他的“次波〞原理,这是理解波前和衍射的有力武器。
19世纪初,托马斯·杨用波动说解释他的双缝干预实验,菲涅耳用光的干预思想补充了惠更斯原理,完善了光的衍射理论。
应该说,在这样的根底上,早就该有人创造全息术了。
可是,为什么要等到20世纪中叶,才由一位研究电子显微镜的专家无意中对全息术作出创造呢?关键在于伽博抓住了了全息术的核心思想:波前重建。
而伽博之所以会把握住这一关键,就像他自己曾经说过的:“在进行这项研究时,我站在两个伟大的物理学家的肩膀上,他们是劳伦斯·布拉格和泽尔尼克〞。
诺贝尔物理学奖-1939
1939年諾貝爾物理學獎−−迴旋加速器的發明1939年諾貝爾物理學獎授予美國加利福尼亞州柏克萊加州大學的勞倫斯(Ernest Orlando Lawrence,1901−1958),以表彰他發明和發展了迴旋加速器,以及用之所得到的結果,特別是人工放射性元素。
核物理學的誕生揭開了物理學發展史中嶄新的一頁,它不但標誌了人類對物質結構的認識進入了更深的一個層次,而且還意味著勞倫斯人類開始以更積極的方式變革自然、探索自然、開發自然和更充分地利用大自然的潛力。
各種加速器的發明對核物理學的發展起了很大的促進作用,而勞倫斯的迴旋加速器則是這類創造中最有成效的一項。
從三十年代起,以勞倫斯不斷革新迴旋加速器的活動為代表,物理學轉入了大規模的集體研究,儀器設備越來越複雜,物理學家越來越多地參加有組織的研究工作,物理學與技術的關係也越來越密切,操作調試要求協調配合,實驗室的規模要以工程的尺度來衡量,可以說,大規模物理學的出現是我們時代的特徵。
勞倫斯順應這一形勢,走在時代的前列。
他以天才的設計思想、驚人的毅力和高超的組織才能,為原子核物理學和粒子物理學的發展作出了重大貢獻。
勞倫斯1901年8月8日出生於美國南達科他州南部的坎頓(Canton)教師的家庭裏,早年就對科學有濃厚興趣,喜歡作無線電通訊實驗,在活動中表現出非凡的才能,他聰慧博學,善於思考。
勞倫斯原想學醫,卻於1922年以化學學士學位畢業於南達科他大學,後轉明尼蘇達大學當研究生。
導師斯旺(W. F. G. Swann)對勞倫斯有很深影響,使他對電磁場理論進行了深入的學習。
勞倫斯獲得碩士學位後隨斯旺教授轉芝加哥大學,在那裏他遇見了著名的年輕物理學家康普頓(A. H. Compton)教授。
他往往在康普頓的實驗室裏陪康普頓整夜地進行X射線實驗,和康普頓傾談,從康普頓那裏吸取了許多經驗。
勞倫斯在1925年以鉀的光電效應為題完成博士學位。
在這期間,業餘從事用示波器做顯像實驗,如果不是有人捷足先登,說不定他會取得發明電視機的專利。
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2012诺贝尔物理学奖简介
北京时间2012年10月9日下午5时45分,在瑞典首都斯德哥尔摩的卡罗琳斯卡医学院,2012年诺贝尔物理学奖的获奖者名单揭晓。
获奖者为法国科学家沙吉·哈罗彻(Serge Haroche)与美国科学家大卫·温兰德(David J. Wineland)。
量子理论是现代物理学的两大基石之一。
颁奖词称,两位获奖者的研究成果为量子理论研究提供了突破性的研究成果。
两位获奖者将分享800万克朗(约合110万美元)的诺贝尔奖奖金。
瑞典皇家科学院授予这二人奖项的原因是他们在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”。
塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德独立地发明并拓展出能够在保持个体粒子的量子力学属性的情况下对其进行测量和操控的方法,而这在之前被认为是不能实现的。
在不破坏单个量子粒子的前提下实现对其直接观测,两位获奖者以这样的方式为量子物理学实验新纪元开辟了一扇大门。
对于单个光子或物质粒子来说,经典物理学定律已不再适用,量子物理学开始“接手”。
但从环境中分离出单个粒子并非易事,而且一旦粒子融入外在世界,其神秘的量子性质便会消失。
因此,许多通过量子物理学推测出来的现象看似荒诞,也不能被直接观测到,研究人员也只能进行一些猜想实验,试图从原理上证明这些荒诞的现象。
通过巧妙的实验方法,阿罗什和维因兰德与研究小组一起成功地实现对量子碎片的测量和控制,颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测到的看法。
这套新方法允许他们检验、控制并计算粒子。
他们的方法大同小异,大卫·维因兰德是利用光或光子来捕捉、控制以及测量带电原子或者离子,Serge Haroche采取了相反的方法:通过发射原子穿过阱,他控制并测量了捕获的光子或粒子。
两位获奖者均在量子光学领域研究光与物质间的基本相互作用,这一领域自1980年代中期以来获得了相当多的成就。
他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步。
就如传统计算机在上世纪的影响那样,或许量子计算机将在本世纪以同样根本性的方式改变我们的日常生活。
极端精准的时钟在他们研究的推动下应运而生,有望成为未来新型时间标准的基础,而其精准度超越现代铯时钟百倍以上。
他们的突破性研究,让原本神秘的量子世界不再“与世隔绝”。
与人们熟知的世界截然不同,自然界还存在着另类世界,被称为量子世界。
在量子世界中,粒子行为不遵从经典物理学规律,人类对量子的观测更是难上加难。
而通过巧妙的实验方法,阿罗什和维因兰德的研究小组成功地实现对单个量子系统的测量和控制,颠覆了之前人们认为的其无法被直接观测的看法。
“这是两种开创性的技术,后来都发展成为量子研究领域新的研究手段和实验技术。
”中科院院士、中科大量子信息重点实验室主任郭光灿在接受《中国科学报》记者采访时说。
阿罗什的工作是打造出一个微波腔,借助单个原子在微波腔中会辐射或吸收单个光子的特性,实现了操纵单个光子。
而维因兰德则制造出了一个离子阱,先用光来俘获离子,然后用激光冷却离子,进而对离子进行测量和控制。
腔量子电动力学与离子阱系统都是很干净的量子系统,但是腔量子电动力学系统对单个原子的精确操控比较麻烦,需要用光场束缚冷却原子,并精确的操控其位置。
所以Haroche选择用原子作为测量器来探测腔中光子的状态。
与腔量子
电动力学系统不同,离子阱系统对单个原子的操控是比较容易的,改进技术之后,也很容易实现两个原子的操控。
因此不难理解离子阱系统能最早在实验上实现量子逻辑门,Wineland也因此获得了诺贝尔物理学奖。
经过十几年的发展,人们已经实现了十几个离子阱量子比特的操控。
但是进一步扩展遇到了很大的困难,这是离子阱技术本身带来的难以逾越的问题:我们无法无止境的增大离子阱来容纳更多的离子。
在2005年附近,耶鲁有一个研究组提出,在超导电路中,制造一个LC的震荡回路器件,设计好电容和电感的大小,可以操控这个震荡电路的本征频率到微波波段。
同时超导电路的损耗也可以降低到几乎可以忽略。
这个震荡电路就可以看成是电路上的微波腔。
而我们已经可以在电路中利用超导体的量子效应制备出宏观的人工二能级原子,或者说量子比特。
把超导量子比特与超导震荡电路集成在一起,我们就得到了超导电路量子电动力学系统。
这个系统很类似于Haroche 所研究的利用两面高反射镜与理德堡原子耦合得到的腔量子电动力学系统,可以算是Haroche实验装置的改进升级版。
在这个改进升级了的超导微波腔量子电动力学系统中,我们获得的额外在于:可以任意操控人工原子的频率、位置以及与腔中微波光子的耦合强度。
而最吸引人的地方是:这是一个电路系统,我们可以很容易的扩大系统的规模,我们在超大规模集成电路中积累的技术也可以应用在这里。
离子阱自然也不会坐以待毙。
既然单个离子阱无法容纳太多的离子,那么我们也改进设计。
目前人们正在研究在固体表面形成的表面离子阱,可以做得非常小,一个芯片上可以做出离子阱的阵列来,而且可以引入离子阱之间的耦合。
但是,要真正的扩大离子阱量子计算的规模,还是得引入量子网络技术。
利用光作为媒介形成相互远离的离子阱之间的全量子网络,整个量子网络可以看成一台大的量子计算机。
即使每个离子阱内的量子比特数很少,但是整个网络的计算能力可以很强悍。
“在科学上,他们的研究标志着人类对物质的操控能力大大提高了。
”中科院院士潘建伟在接受《中国科学报》记者采访时评价,“具备这一能力后,量子计算和精密测量便有了变为现实的可能性。
”比如,用于制造卫星导航、飞机上GPS所需要的精确时钟。
山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室教授张天才对《中国科学报》记者说,这些实验方法在单原子、单离子和单光子的水平上深刻地揭示了微观量子世界的许多奇异性质,开辟了操控和测量单量子系统的方法,在精密测量、量子信息和量子控制中具有重要应用。
近
代
物
理
实
验
课
程
实
践
学院:物理与电气工程学院
班级:10物理学
姓名:冯晓晓(101101025)
日期:2012年11月21日。