在絕緣體中的庫珀對(duì)等

1、在絕緣體中的庫珀對(duì)等通過晶體微弱作用所形成的電子對(duì)稱為庫珀對(duì)，它在 超導(dǎo)現(xiàn)象中起著主導(dǎo)的作用 .但現(xiàn)在已觀察到庫珀對(duì)不僅可 存在于超導(dǎo)體內(nèi)， 同時(shí)也可以存在于絕緣體內(nèi) .這個(gè)實(shí)驗(yàn)是由 美國布朗大學(xué)的 I.Volles 等科學(xué)家們完成的 .他們將鉍原子噴 射到一塊具有孔洞的基板上， 基板上孔洞的直徑約為27nm，而孔間距約為100nm.噴射后的鉍膜類似于一塊瑞士奶酪如果噴射的鉍原子層比較厚，則鉍膜是一塊超導(dǎo)體樣品；若噴 射的鉍原子層只有幾個(gè)原子厚度，由于幾何形狀的限制，所 形成的鉍膜是一塊絕緣體樣品 .?當(dāng)溫度降到臨界溫度 2K 以下時(shí)，鉍膜樣品是處于超導(dǎo) 態(tài)還是絕緣態(tài)是很容易分辨的，超導(dǎo)態(tài)的電

2、阻為零，因?yàn)閹?珀對(duì)的合作效應(yīng)產(chǎn)生了零電阻電流；但處于絕緣態(tài)的鉍膜卻 具有很高的電阻值 .進(jìn)一步的工作是去判斷鉍原子膜在絕緣 態(tài)下是否確實(shí)存在著庫珀對(duì) .研究組采用的方法是對(duì)鉍膜施 加外部磁場(chǎng)并觀察膜電阻隨外磁場(chǎng)的變化規(guī)律.由于電阻與帶電體電荷是成正比地作周期變化，若其周期變化是正比于 具有兩倍電荷的帶電體，則表明在絕緣體樣品中存在著庫珀 對(duì).當(dāng)然這種情況只能在極低溫度下才能出現(xiàn).I.Volles 博士還指出 ,過去也曾有文獻(xiàn)提出庫珀對(duì)不僅可存在于超導(dǎo)態(tài)， 也可以存在于絕緣態(tài)，但卻沒有充分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來證明，這次 布朗大學(xué)的實(shí)驗(yàn)非常直接地測(cè)量到這些數(shù)據(jù)，因此他們的工 作將對(duì)今后的超導(dǎo)態(tài)與絕緣態(tài)關(guān)

3、系的研究提供很大的幫 助.?（云中客 摘自 Science, 23Nov.2007）?高強(qiáng)度的光電效應(yīng) ?13光電效應(yīng)是愛因斯坦在 1921 年獲得諾貝爾獎(jiǎng)的一個(gè) 項(xiàng)目，它也是早期量子理論發(fā)展時(shí)的一個(gè)里程碑，因?yàn)樗?物理上闡明了一個(gè)基本原理，即具有確定波長(zhǎng)的光是由與它 相對(duì)應(yīng)的能量的光子所組成 .最近德國漢堡的科學(xué)家 A.A.Sorokin 等人利用自由電子所產(chǎn)生的激光 （其波長(zhǎng)為 nm 的紫外光）進(jìn)行了光電效應(yīng) .在實(shí)驗(yàn)中他們使氙原子的電 子變成為自由電子 .他們實(shí)驗(yàn)中的自由電子激光光束產(chǎn)生的 輻射能高達(dá) 1016W/cm2 之多 .?他們還精確地測(cè)定了從氙原子中彈射出的電子的數(shù)量 和所存

4、在的氙離子 .結(jié)果表明， 氙原子中的電子轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂呻?子的數(shù)量可達(dá)到 21 個(gè)之多 . 這是以往光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中從未 達(dá)到過的數(shù)量 .對(duì)于這個(gè)驚人的結(jié)果， 光的量子化或光子理論 均無法給出科學(xué)的解釋 .?（云中客 摘自 physical Review Letters, 23 Nov. 2007）?超越原子核滴線 ?近來發(fā)現(xiàn)了幾種新的重同位素，至少其中之一超出了中 子滴線 .在以核內(nèi)的中子數(shù)為橫坐標(biāo)， 以質(zhì)子數(shù)為縱坐標(biāo)的核 素圖上，在原子核的豐質(zhì)子一側(cè)和豐中子一側(cè)，各有一條邊 界線，分別稱為質(zhì)子滴線和中子滴線，超出滴線外的原子核 中的核子是不能束縛在一起的 .然而，目前人們對(duì)核力的了解 還不足以用

5、理論準(zhǔn)確計(jì)算出滴線的位置 .這就需要通過實(shí)驗(yàn) 來尋找可能存在的原子核 .?最近在美國 Michigan State 大學(xué)國家超導(dǎo)回旋加速器實(shí) 驗(yàn)室（ NSCL ）上進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，用一種鈣離子束轟擊 鎢靶，生成了大量的不同的核素，用靈敏的探測(cè)器對(duì)這些核 素進(jìn)行了鑒別 .兩個(gè)新發(fā)現(xiàn)的核素鎂 -40 和鋁 -43 并沒有什么 新奇之處 .但是另一個(gè)核素鋁 -42 是很不尋常的，因?yàn)閺睦碚?上講，對(duì)于這樣大的原子核，其所具有的奇數(shù)個(gè)質(zhì)子和奇數(shù) 個(gè)中子是不能束縛在一起的 .?這幾個(gè)新發(fā)現(xiàn)的核素在幾毫秒內(nèi)就衰變掉了，但是從核 的標(biāo)準(zhǔn)來講， 這時(shí)間已經(jīng)算相當(dāng)長(zhǎng)了 .為什么要研究這些瞬間 即逝的原子核呢？

6、雖然在自然界并不存在這些核，但它們?cè)?恒星中或新星中產(chǎn)生重元素（包括那些組成地球和我們身體 的重元素）的過程中起著一定作用 .負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究工作的Thomas Baumann 認(rèn)為 ,可能還存在著更重的鋁的同位素，值 得去探索核素圖上新的穩(wěn)定島，而不應(yīng)僅僅探索元素周期表 上最邊緣的穩(wěn)定島 .有關(guān)論文發(fā)表在 Nature, 25 October 2007 上.?（樹華 編譯自 Physics News Update Number, 25 October 2007）?WMAP 數(shù)據(jù)分析新結(jié)果所帶來的困惑 ?最近，Science周刊在一篇關(guān)于威爾金森微波各向異性探 測(cè)器（ WMAP ）數(shù)據(jù)分析的焦點(diǎn)新

7、聞中指出：我們只有一個(gè) 宇宙，由于觀察的范圍有限， 由于不可能進(jìn)行可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)， 宇宙學(xué)家有時(shí)不得不面對(duì)進(jìn)退兩難的境地 .WMAP 于 2001 年 夏發(fā)射升空，在經(jīng)歷一年多的巡天探測(cè)之后，第一批數(shù)據(jù)于 2003 年 2 月公布 .來自全球的宇宙學(xué)家，認(rèn)真地研究了這些 數(shù)據(jù)，一大批重要的結(jié)果被陸續(xù)發(fā)表，這包括：證實(shí)宇宙微 波背景輻射（ CMB ）角功率譜的多峰結(jié)構(gòu)符合暴脹（持續(xù) 10-33 s）模型的預(yù)言；驗(yàn)證了宇宙空間幾何的平直性；在宇 宙物質(zhì)的組成中，重子物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量分別占 4%， 23%和 73% ；宇宙的年齡約為 137 億歲；借助于 CMB 的偏 振分析，宇宙第一批恒星形成的

8、時(shí)間，被提前至大爆炸之后 的 2億年（參見 : 陸?.物理， 2007， 36：185 和 范祖輝 .物理， 2005，34：240）.?然而， 6 個(gè)月之后，一些新奇的分析結(jié)果被揭示出來.有若干研究小組主張：在 CMB 溫度分布不均勻的圖像中，除 了視角為 1°的聲振蕩基波主峰以及視角更小的諧波峰外， 還有一根神秘的軸 .將取自 WMAP 的全天球溫度分布，做球 諧函數(shù) Ylm 展開，分解為不同尺度的漲落， 研究者發(fā)現(xiàn)， l = 4， 8，16， 32 等多極項(xiàng)的角分布，均圍繞著這根神秘的對(duì) 稱軸；并且此軸在宇宙空間中取向是固定的它躺在太陽 系的黃道面內(nèi)，且貫穿“地 -日”軌道的“

9、春分點(diǎn)”和 “秋 分點(diǎn)” .簡(jiǎn)直不可思議！如果這是真的，則意味著宇宙學(xué)原 理（宇宙既沒有中心，也沒有特殊的方向）的失效.有懷疑者認(rèn)為，這可能是由 WMAP 衛(wèi)星運(yùn)行中的未知偏差引起的； 或者起因于數(shù)據(jù)處理的具體方法；或者是由于附近星系對(duì) CMB 的吸收（發(fā)射）所產(chǎn)生的影響 .但也有權(quán)威專家相信 “存 在這根軸”，提出宇宙可能是圓環(huán)形的，或者宇宙整體可能 繞著這根軸旋轉(zhuǎn) .?（戴聞 編譯自 Science, 2007,317： 1848 ）?噪聲會(huì)引起巨浪 ?常有水手報(bào)告說看到高達(dá) 30m 的海浪 .沒有人知道為什么會(huì)形成如此兇猛的波浪 .如今美國和德國的物理學(xué)家通過 將激光脈沖發(fā)射到光學(xué)晶體纖維上，產(chǎn)生了與這種巨浪等價(jià) 的粗光學(xué)波 .通過對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，研究人員認(rèn) 為，粗光學(xué)波，因而巨大的海浪，是由噪聲引起的 .?光學(xué)晶體纖維是一種透明的繩索，有數(shù)百個(gè)排列整齊的 孔洞穿過其整個(gè)長(zhǎng)度 .這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的一種折射指數(shù)對(duì)光波 具有非線性效應(yīng)，會(huì)按照波的強(qiáng)度改變其頻率 .?許多頻率為鐘罩形分布的波可以組成一種脈沖波，當(dāng)這 種脈沖波進(jìn)入光學(xué)晶體纖維中時(shí)， 其頻譜變寬 .粗波是脈沖波 的一種 .但是其短暫而尖銳的波峰的形成需要非常寬的頻譜， 而這種頻譜是不能僅僅由這一非線性效應(yīng)產(chǎn)生的 .?美國的 Daniel Solli 和德國的 Claus