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玻色-爱因斯坦凝聚态理论研究获新突破
近日,中国科学院物理所刘伍明研究员与金属研究所张志东研究员、梁兆新博士生合作,在玻色-爱因斯坦凝聚态的理论研究中取得突破性进展,获得了外势作用下原子相互作用参数随时间变化的玻色-爱因斯坦凝聚体中的孤子。该研究结果发表在2月11日出版的《物理评论快报》上(Physical Review Letters)。
1924年,印度科学家玻色 (Bose) 将光子作为数量不守恒的粒子成功地导出了普朗克黑体辐射定律。爱因斯坦(Einstein) 将其推广到全同粒子理想气体,从理论上预言了玻色-爱因斯坦凝聚现象的存在,即在很低的温度下,无相互作用的玻色子会在最低能量量子态上突然凝聚,达到可观的数量。玻色-爱因斯坦凝聚体具有奇特性质,通过对它的研究,可以研究原子间的相互作用力、外场等对物质凝聚过程及动力学的影响。这不仅对基础研究有重要意义,而且在原子激光、原子钟、原子芯片技术、精密测量、量子计算机和纳米技术等领域都有非常好的应用前景。
由于找不到合适的实验体系以及受实验技术的限制,玻色-爱因斯坦凝聚的早期实验研究进展十分缓慢。1995年7月美国科罗拉多大学实验天体物理联合研究所 (JILA) Wieman小组首先在实验中观察到了87Rb原子的玻色-爱因斯坦凝聚现象。2001年度诺贝尔物理学奖授予了Eric A. Cornell、Wolfgang Ketterle、Carl E. Wieman,表彰他们在实现弱相互作用玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚实验方面的开创性工作。2004年国际著名学术刊物《科学》将实现费米子的玻色-爱因斯坦凝聚评为年度国际科技十大进展之一。玻色-爱因斯坦凝聚的理论和实验研究已成为国际物理学界的研究热点之一。
玻色-爱因斯坦凝聚在平均场理论框架下可以用Gross-Pitaevskii方程描述,并在一定条件下可以化为一维非线性薛定谔方程,但至今仅标准非线性薛定谔方程可以严格求解。获得不同类型的非线性薛定谔方程的严格解对研究和深入了解玻色-爱因斯坦凝聚的行为具有非常重要的意义。刘伍明、张志东和梁兆新合作研究给出了一个一维非线性薛定谔方程的严格解,它描述了在一个排斥势中随时间变化的原子间相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚的亮孤子的动力学。发现在亮孤子中的原子数可以保持一个动力学平衡:在亮孤子和背景间存在一个时间周期的原子的交换。结果表明,在一定的参数范围内,亮孤子可以通过增加原子的散射长度被挤压成非常高的局域物质密度。这提供了一个实验的工具来确认一维Gross-Pitaevskii方程的适合应用的范围,并可以实现对玻色-爱因斯坦凝聚态的挤压与控制。由于一维非线性薛定谔方程还可以描述光子晶体、光纤通信、磁性孤立子等许多物理系统的非线性动力学行为,因此这项研究结果对这些研究领域也将有很大的启迪。
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面对大海的召唤,2012年我国的首艘航母——
辽宁舰
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中国海军
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”代表全人类,首次成功登陆月球背面吗?中国已不再是任人宰割的国家了。2019年我国长征五号遥三运载火箭成功发射,雪龙2号首航南极,5G商用加速推出,
北京大兴国际机场
“凤凰展翅”等等,这些重大科技事件彰显了不同凡响的中国风采和中国力量。今天的中国已经是一个崭新的科技大国,在我们中国发展的征途上,我们看到了未来,看到了希望。
科技力量构成材料
“胖五”B文件
海南文昌
,中国距离赤道最近的火箭发射场。5月22日,一艘重达5吨的新一代载人飞船在这里成功发射升空。
这是中国乃至亚洲火箭首次发射超过2万公斤的航天器,再次打破中国火箭纪录,进一步确立了“胖五”一族——长征五号系列火箭在世界现役火箭第一梯队的地位。
长征5B运载火箭和
长征五号运载火箭
都属于长征五号系列火箭的“家族”。由于火箭核心级直径大,人们亲切地称之为“肥五”。
近地轨道运载能力最大的火箭:长征5b是在长征五号运载火箭基础上研制的,全长53.7米,直径5.2米。它采用无毒无污染的液氧、液氢和
煤油
作为推进剂,起飞质量849吨,低地球轨道运载能力22吨以上。它是目前中国最大的火箭。
太空人的任务
航天是一项系统工程,梦想的实现有赖于团队的共同努力,任何微小的疏漏都有可能酿成大祸。从火箭、载人飞船、货运飞船、
空间站
,到航天服的一颗螺丝、一片刀刃、一角,都离不开潜心的研究和细致的论证和试验。为了确保自己的第二个赛程能赶上他们的心,而把自己的心视为一个永不停歇的赛程,以确保他们每天都能赶上自己的赛程。然而,当被问及他们的工作经历时,宇航员回答最多的两个词是“光荣”和“值得”。当一个人的命运被融入历史的车轮,当自我实现与民族荣耀相连时,谁说这不是一种幸运。
向星海前进
从“天眼”到“嫦娥”,从火星到
暗物质
,星空浩瀚,中国的探索之旅从未停止过。长征5B运载火箭的首次飞行是成功的。太空梦凝聚了实现
中国梦
的强大精神动力和新时代同心同德开拓进取的强大合力。面对星海,长征5B运载火箭首飞任务圆满成功。它的价值在于,它不仅点燃了中国自力更生、自主创新、推动航天强国建设的雄心壮志,而且进一步推动了人类探索宇宙奥秘的步伐。中国和世界都是航天事业中具有里程碑意义的伟大壮举。
科技新闻资料摘抄
一、第一台分子机器诞生 法国与德国科学家合作,首次成功研制出可旋转的“分子轮”,并组装出真正意义上的第一台分子机器——生物纳米机器。这个非常奇特的有机分子包括2个直径为0.7纳米、由三苯甲基分子组成的“车轮”,所有分子机器的化学结构均被固定在铜基上。 二、一个原子厚的最薄材料问世 3月1日,英德两国科学家宣布联手研制出世界最薄材料,厚度只有一根头发的二十万分之一,它的问世有望在电子计算机和医学等领域掀起新的革命。这种膜片由碳原子六边形连接而成,状如蜂巢,但只有一个原子厚。这种膜片将主要应用于大幅提高计算机运算速度和研制新药物,成为更加有效的晶体管。 三、首次合成人造染色体 最具争议的美国“科学怪人”克雷格·文特尔10月6日透露,由他领导的研究小组合成了人类历史上第一个人造染色体,并有可能创造出首个永久性生命形式。研究人员通过基因组移植,成功地使一种细菌变成另外一种细菌,且新植入的基因组开始取代原基因组运作。这是人类首次在一个活有机体中一次性移植入其他物种的完整基因组。 四、中国发射首颗探月卫星 中国首颗探月卫星“嫦娥一号”于10月24日18时05分成功飞天,11月5日进入环月轨道,并陆续发回多幅探月照片和大量探测数据,绕月探测圆满成功。这是继人造地球卫星和载人航天卫星之后,中国航天事业取得的又一新的里程碑。 五、发现4个夸克组成的复合粒子 一国际联合研究小组利用大型正负电子对撞加速器,发现了一种新的带电荷粒子。它与已知的由一个夸克和一个反夸克组成的介子不同,极有可能是由4个夸克结合形成的新的复合粒子。这一发现对进一步加深量子色动力学现象的理解具有重要意义。 六、成功克隆灵长类动物胚胎 美国科学家利用细胞核转移技术,用灵长类成年成纤维细胞成功克隆出猕猴胚胎,并提取出2个干细胞系。这是科学家首次成功克隆灵长类动物胚胎,并从来自14只猕猴的304个卵母细胞中培育出2个胚胎干细胞系。 七、皮肤干细胞成功问世 美日科研小组11月20日同时发布各自的干细胞研究新成果:成功地利用人体皮肤细胞“仿制”出具备胚胎干细胞功能的干细胞,从而有望避开胚胎干细胞研究面临的伦理争议,并大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究。对数以百万计寄希望于干细胞疗法的患者来说,该项突破是一个重大的科学里程碑。 八、培育出能抗癌的实验鼠 美国肯塔基大学通过植入能杀灭多种癌细胞且不会伤害正常细胞的“Par-4”肿瘤抑制基因,成功培育出能抗癌的实验鼠,对人类抗癌研究具有重要借鉴意义。如果能通过骨髓移植让“Par-4”作用于人体抗癌,就可以使癌症患者免除化疗放疗的侵害。 九、克隆出转基因荧光猫 韩国科学技术部12月12日宣布,韩国国立庆尚大学通过对母猫的皮肤细胞进行基因改造,用转荧光蛋白基因技术克隆出其皮肤能在黑暗中发出红光的猫,标志着全球首次克隆出带红色荧光蛋白基因的猫。该成果可利用它培育出与人类有同样疾病的其它克隆动物,帮助更好地研究治疗遗传性疾病。 十、“巴厘岛路线图”最终签订 12月16日,联合国气候变化会议在比原定闭幕时间推迟了一天之后,终于最后签订了“巴厘岛路线图”,决定在2009年前,就应对气候变化问题的新安排举行谈判,以保证《京都议定书》第一承诺期在2012年到期后,人类减排温室气体的努力不会中断。
