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201 年最重要物理进展:声波激光与冻结光线

2019-08-10 16:45:55来源:励志吧0次阅读

据美国物理学会网站,世界已经迎来了崭新的2014年,在过去的201 年中,物理学领域取得了一些重要的进展,回顾这一年,物理学领域取得的这些进展产生的影响远远的超出了物理学本身。近日美国物理学会在其刊物《物理学》(Physics)网站上公布了其评选出的201 年度最重要物理学进展。

声波

声波和光波之间存在诸多相似性,事实上许多光学领域的概念也同样可以被应用于声学领域。在201 年的 月份,日本电报电话公司(NTT)基础研究实验室的一个小组展示了世界上首个完全实现的 声波激光 。

冻结光线一分钟

在真空中,光以每秒 0万公里的速度传播,但物理学家们知道如何让光的速度降低,甚至让它完全停止。这项技术将有望被应用于量子计算,并使用光子进行信息存储。德国达姆施塔特工业大学的一个研究组在201 年的一项实验中创纪录地让一束光停止了整整一分钟。这项技术可以造成一种名为 电磁诱导透明 的现象,在这一现象中,一束受控激光可以让一种不透明介质暂时性的变透明,从而可以存储光子。尽管一分钟的时长已经是该研究组在实验中所用晶体的理论极限,但未来将很有可能达成更长的光存储时间:研究人员正在尝试使用掺铕晶体进行实验,理论上这将让光存储时间延长到数小时之久。

四夸克物质

夸克一般为2个或 个成对,这是几乎所有的实验给出的结果。但在201 年夏季,中国的BESIII实验和日本的Belle实验分别报告称他们在高能正负电子对撞实验中检测到了由4个夸克组成的神秘粒子。尽管对这种被称作Zc( 900)的粒子的性质还有其它可能的解释,但4夸克粒子真实存在的可能性看来非常大,因为在那之后中国的研究组又发现了其它一系列由4夸克组成的物质粒子。

超高能中微子

那些用于监测罕见偶发事件的监测系统往往造价昂贵,但最终监测数年而一无所获。因此,近期科学家们对一个消息感到振奋鼓舞的心情也就不难理解了:他们设立在南极的冰立方探测器 一台专用于监测中微子的巨型设备,在201 年报告检测到两个具有异常高能量的中微子粒子,其能量接近1000TeV(1千万亿电子伏特),这比来自太阳的中微子能量高出近10亿倍。随后南极冰立方望远镜项目的科学家们进一步进行了数据分析并发现了另外26个能量高于 0 TeV的中微子。科学家们目前还需要更多的观测数据才能尝试确定这些具有异乎寻常高能量的中微子的来源,而这样做将可能需要建造一台更大的探测器。但有一点,他们初步认为这些中微子是源自太阳系之外的,而自从1987年之后人们就再也没有在实验中探测到如此遥远来源的中微子。科学家们相信这些神秘粒子携带着有关天体物理学事件,如遥远星系中伽马射线暴的信息。

难以捉摸的暗物质

201 年在暗物质研究领域同样取得了进展,一批与之相关的长期研究项目陆续开始公布其结果,不过遗憾的是,有关暗物质本质的问题仍然没有被揭开。在201 年的4月份,丁肇中教授领衔的,安装在国际空间站上的阿尔法磁谱仪项目报告他们在宇宙射线中检测到正电子的过量。这可能与空间中暗物质粒子的湮灭有关,但在更高能级水平上的数据还需要排除其它可能的解释。而另外两项在地面上进行的实验则从另一个方向着手,他们试图直接捕获被认为构成了暗物质的候选粒子,即 WIMP (大质量弱相互作用粒子)。这两项实验分别是美国费米国家实验室的 低温暗物质搜寻实验 (CDMS)以及设在南达科他州的 大型地下氙探测实验 (LUX)。今年CDMS实验小组宣布的一个消息曾经引起广泛关注,当时研究人员称他们在闪烁探测器信号中检测到一个可能与WIMP粒子有关的峰。但很快LUX实验的探测结果就给这一消息浇了一碰冷水,该实验在更高的精度上进行观测,但却并未检测到类似的信号。目前这两个实验项目组正在相互竞争,争相提升己方的探测精度,并希望能在未来给出有关暗物质粒子的确凿证据。

    
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