• Re: Re:为什么我对《觉醒年代》无感?

    主要现在角色刚好转换了,当初有革命热情的tg不在了

    【 在 Castrol 的大作中提到: 】

    : 还行吧

    : 现在原教旨主义的传播度提高,马列耄的著作好多年轻人在讲,和现在权贵地主垄断资本发展趋势是同步的。不忘初心

    : 发自「今日水木 on iPhone X」

    06月16日
  • Re: 为什么我对《觉醒年代》无感?

    胡适宣扬全盘西化在中国很难搞,连日韩还是保留一些传统文化

    【 在 FXtrader 的大作中提到: 】

    : 这点确实有洗白,对胡适也有洗白

    : 不过要看大方向,觉醒年代的大方向没有问题

    06月16日
  • Re: 为什么我对《觉醒年代》无感?

    所以tg夺权之后的策略更像四一二之后的国民党

    【 在 bookbusay 的大作中提到: 】

    : 看了五四,觉得当年国民政府对学生、对爱国民众还是可以的

    06月16日
  • Re: 为什么我对《觉醒年代》无感?

    因为主旋律讲的是tg,胡适是反面素材,不过当年tg是被打压的角色,现在刚好反转了

    【 在 Sukhoi2010 的大作中提到: 】

    : 现实中的鲁迅就是那样。

    : 李大钊是正面男主角,确实要包装的完美一些。

    : 胡适,黄侃和辜鸿铭有点表演过度了

    06月16日
  • Re: 如果在卡冈图雅附近那个星球研究,宇宙的年龄只有20多万年

    先验证宇宙是否有同一时间体系

    06月11日
  • Re: 大牛们弦论近几年进展如何?

    宇宙中各种波尤其引力波是传递介质的主要方式

    【 在 Octane 的大作中提到: 】

    : 问个naive的问题,为什么考虑一维的弦,而不考虑二维的面,三维的体呢?

    06月06日
  • Re: 射线的能量在真空中有没有衰减?

    除非有暗物质,否则衰减是微小但不是没有

    06月05日
  • Re: [转载]重大发现:重力异常梯度大是飓风、沙尘暴、龙卷风、

    潜艇那是因为自身的动力系统产生故障

    【 在 tom2019 的大作中提到: 】

    : 是的,重力梯度引起的海水密度改变和垂直流动

    05月15日
  • Re: [转载]重大发现:重力异常梯度大是飓风、沙尘暴、龙卷风、

    但是这有可能人为操控

    【 在 tom2019 的大作中提到: 】

    : 是的,重力梯度引起的海水密度改变和垂直流动

    05月15日
  • Re: [转载]重大发现:重力异常梯度大是飓风、沙尘暴、龙卷风、

    这不是重力梯度的问题吧

    【 在 tom2019 的大作中提到: 】

    : 粗大,一艘印尼潜艇沉在了巴厘岛以北120公里,急速下沉破裂

    05月12日
  • Re: 请教个问题

    那就涉及超空泡概念了

    【 在 Krank 的中提到: 】

    : 放心,液體裡的泡絕對不可能是真空炮。

    :

    05月07日
  • Re: 真空或虚空有质量不?该如何证明?

    现在需要证明纯真空是否存在

    【 在 niumiu 的大作中提到: 】

    : 肯定没有质量啊,否则真空值不为0,就不是真空了

    01月22日
  • Re: 光子是用什么“动力”瞬间达到光速的?

    太阳通过类似原核反应产生光和能量,那么在传递中也要有能量的损失和转换

    01月22日
  • Re: 假如宇宙中有且只有一个电子,会发生什么?

    对原子结构重新塑造需要考虑能量转化关系

    2020-11-26
  • Re: 圆球冰块在水里的部分为什么会融化出锥形?

    外表层受热面积大,两端比中间受热面积大,能量是逐渐传递的

    2020-10-18
  • Re: 世界真的是三维的吗?

    宇宙存在多维度,但这只是基于黑洞理论的假设,还需要具体观察

    2020-10-18
  • Re: 看到讨论坦克,结果老美marine淘汰所有坦克部队了

    史崔克的火力应付城区差不多,以后马润的步战车就兼职坦克的作用

    2020-07-30
  • Re: 量子力学基本概念12讲已上传bilibili (转载)

    能单独给我一份嘛,b站搜不到了

    2020-07-30
  • 中国人对于黑洞探索的贡献--一个德国炮兵上尉对于理论物理的贡

    黑洞理论

    1915年11月,时年36岁的德国柏林洪堡大学教授爱因斯坦发表广义相对论。

    1915年12月,当时担任德军炮兵上尉的卡尔·史瓦西,在第一次世界大战随德军出兵攻打俄罗斯的战斗间隙写了一篇论文,根据广义相对论的公式,精确的推导出黑洞的存在。(如果天体全部质量都压缩到很小的“引力半径”范围之内,所有物质、能量(包括光线)都被囚禁在内,从外界看,这天体就是绝对黑暗的存在,也就是“黑洞”。)这是人类第一次提出黑洞(blackholes)的存在。

    这名德军炮兵上尉的黑洞理论是诺贝尔奖级别的理论,甚至可以说是诺贝尔奖里边的顶级成就,可以与狄拉克的反物质理论相媲美。狄拉克则是根据相对论的公式和量子力学的公式,精确推导出反物质理论。(质量是成平方的,质量乘质量,也等于负质量乘以负质量。)

    其后,众多物理学家发展了黑洞理论,包括霍金。不过这些理论对于人类来说,意义不大,无足轻重。

    实验证明

    黑洞猜想提出后,人类一直未能拿出直接证据证明黑洞的存在。直到2017年,Event Horizon Telescope (EHT)才第一次拍摄到黑洞的照片,在2019年4月10日(北京时间)公布。

    1931年,美国贝尔实验室的无线电工程师卡尔·央斯基(Karl Guthe Jansky)首次发现来自太空的射电波,一种每隔23小时56分04秒出现最大值的无线电辐射。

    1937年,依靠射电波的发现,美国的天文爱好者雷伯(Reber Grote) 在家里发明了第一台射电望远镜,成功接收射电波。

    1960年,英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁·赖尔(Martin Ryle)利用干涉的原理,发明了综合孔径射电望远镜,大大提高了射电望远镜的分辨率,并因此获得诺贝尔物理学奖。

    1967年,加拿大DRAO天文台在利用射电望远镜第一次成功使用VLBI(Very Long Baseline Intermeter超长基线干涉测量技术)观测技术。

    美国国家科学基金会(NSF)发球黑洞计划,召集了世界各国的科学家,基于VLBI观察技术创建一个地球大小的虚拟望远镜Event Horizon Telescope (EHT)。对距离地球5500光年、位于银河系中心M87椭圆星系进行观察。拍摄第一张黑洞照片主要贡献来自分布于全球各地的8个主要望远镜。

    1、Arizona RadioObservatory/Submillimeter-wave Astronomy (ARO/SMT),位于美国亚利桑那州,由亚利桑那大学负责。

    2、AtacamaPathfinder EXperiment (APEX),位于智利,由马克斯普朗克射电天文学研究所(MPIfR) (55%),瑞典昂萨拉空间天文台 (OSO)(13%)和欧洲南方天文台(ESO)(32%)负责。

    3、IRAM 30-meter telescope,位于西班牙,是由法国牵头的Institut de Radioastronomie Millimétrique负责。

    4、James ClerkMaxwell Telescope (JCMT),位于夏威夷,由东亚天文台(EastAsian Observatory,EAO)负责。东亚天文台是由中国科学院国家天文台(NAOC),韩国天文与空间科学研究所(KASI),日本国立天文台(NAOJ)和台湾中央研究院天文与天体物理研究所(ASIAA)组成。

    5、The LargeMillimeter Telescope (LMT),位于墨西哥,由墨西哥国家天体物理、光学和电子研究所(INAOE)和美国马萨诸塞大学共建负责。

    6、TheSubmillimeter Array (SMA),位于夏威夷,美国的史密森尼天体物理天文台( the Smithsonian Astrophysical Observatory )和台湾中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA)负责共建。

    7、Atacama LargeMillimeter/Submillimeter Array (ALMA),位于智利,美国国家科学基金会(NSF)、欧洲南方天文台(ESO)、日本国家自然科学研究院(NINS)、智利国家科委(CONICYT)、台湾中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA)(没有董事提名权)负责共建。

    8、South PoleTelescope (SPT),位于南极圈,由美国国家科学基金会(NSF)和美国能源部负责。

    由此可见,对于第一张黑洞照片作出贡献的8个望远镜中,其中三个(ALMA\JCMT\SMA)是中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA)参与共建的。在Event Horizon Telescope (EHT)的14名主要人员里边,有2名科学家是来自台湾中央研究院天文及天文物理研究所(ASIAA),分别是包傑夫(Bower, Geoffrey)和浅田圭一(Asada Keiichi )。

    其他国家和地区则是敲敲边鼓,扮演一下群众演员。

    由此可见,在这次探索黑洞的征程上,台湾的国军又一次站在正面战场面对敌人,大陆的共军仍然在敌后方游击。

    大陆清华大学教授施一公在瑞典皇家科学院年会晚宴上与一位瑞典的知名教授聊天,谈到中国的科技发展,瑞典教授很不屑一顾,施一公觉得很委屈、很愤懑,但是施一公轻描淡写地说了一句:不管怎么说,我们国家登月已经实现了,你们在哪儿?但瑞典教授回敬了一句,让施一公说不出话。他说:施教授,如果我们有你们中国的经济体量,我们能把五百个人送到月球上并安全回来。

    至今,获得诺贝尔物理学奖的华人共有6人:杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦、高锟。其中杨振宁和李政道的贡献在理论物理,其他四人是实验物理。杨振宁和李政道提出了在弱作用力下宇称不守恒理论因此而获得诺贝尔物理学奖。杨振宁还有一项卓越的理论贡献,杨米尔斯规范场论。但是杨米尔斯规范场论在提出时候,并非是精确清晰的理论,是比较模糊的理论,其中很多疑点,杨振宁和米尔斯未能解释。在杨米尔斯理论发表之前,泡利也已经有相似的想法,但是泡利过于怀疑自己想法,没有敢发表。其他中国人对理论物理的贡献那就不值得一提了。

    这岂不是说,一个德国炮兵上尉对于理论物理的贡献,几乎可比得上,或者大于所有中国人对理论物理的贡献?

    丁肇中曾说过,值得中国人深思的是,中国人口占世界人口约四分之一,中国并没能贡献四分之一诺贝尔科学奖。

    2020-07-28
  • 质子电荷半径之谜真的解决了吗?

    撰文 | 彭潮(前美国杜克大学博士生,现于美国阿贡国家实验室任博士后研究员)

      叶志鸿(前美国杜克大学博士后研究员,现于佳能公司任探测器科学家)

      质子究竟有多大?十多年前,测量质子电荷半径的两种方法——光谱学法与散射法给出了基本一致的测量结果,0.88飞米(fm,1飞米=10-15米)。然而在2010年,用μ子-氢原子光谱法测得的质子电荷半径却给出了0.84飞米的结果,质子变小了!多年来,科学家一直努力探寻这个不同寻常的“质子电荷半径之谜”。

      今年9月,加拿大约克大学的研究团队发表于 Science 的一篇论文报道了通过氢原子光谱法测得的更小的质子电荷半径——0.833飞米[1]。到11月,PRad实验合作组在发表于Nature 的文章中宣布他们在美国托马斯·杰斐逊国家实验室(Thomas Jefferson Laboratory)完成的电子-质子散射实验中测得最新的质子电荷半径,结果为0.831飞米[2]。

      那么,质子电荷半径之谜真的解决了吗?《返朴》特邀上述 Nature 文章的两位作者来讲述质子半径之谜的探索。

      我们对质子了解多少?

      自1917年卢瑟福(Ernest Rutherford)通过氮原子与α粒子的核反应发现质子存在的证据以来,时间已超过了 100年。伴随着这百余年物理理论与实验方法的发展,我们对质子的认知也不断改变。1933 年斯特恩(Otto Stern)测量质子磁矩后发现,质子的结果不符合点状粒子的预期,并且他初次假设质子应该具有内部结构。这个假设在20世纪50年代被霍夫斯坦德(Robert Hofstadter)所带领的电子-质子弹性散射截面的测量实验直接证实,在接下来的一系列散射实验中,物理学家进一步发现,质子应该是由更多的点状粒子所组成。

      现代的物理图景常将质子描述为一个充满了夸克、反夸克与胶子的包。作为自然界最广泛存在、并且最为稳定的量子色动力学(QCD)束缚态,关于质子的研究对理解强相互作用力至关重要。但随着对质子内部结构认知的深入,越来越多的谜题也伴随而来。例如,实验表明质子自旋只有大约30% 源自于价夸克[编注:价夸克(valence quark)是指决定强子的量子数的夸克和反夸克。因为任何一个强子(包括重子和介子)都包含由夸克、反夸克和胶子组成的无穷多的虚粒子之“海”,但这些虚粒子并不影响其量子数。] 而更多部分来源于夸克的轨道角动量和胶子。又例如价夸克的质量之和远低于质子质量,其绝大部分的质量应该来自于胶子,但我们对此缺乏更系统的理解。而最新的谜题则是关于质子的电荷半径。

    质子的内部结构颇为复杂,除了三个价夸克(uud)之外,还有夸克-反夸克对不断地产生和湮灭,胶子(黄色波浪线)则通过强核力将夸克束缚起来。| DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON

      质子电荷半径之谜

      目前测量质子电荷半径的实验方法可以归纳为两类:

      一类是通过测量轻子与氢原子的弹性散射截面得出质子的电荷和磁荷形状因子 (GE,GM)。在忽略相对论效应的近似情况下,电荷形状因子可以被解释为质子电荷三维空间分布的傅里叶变换

      其中 Q2 为轻子-质子散射的四维动量转移,其直观的物理含义为散射过程的观测尺度。Q2值越大,观测尺度越小,从而越能观测到质子内部更精细的结构。质子的电荷半径平方(rp2)可定义为电荷密度 ρE(r) 的二阶矩,近似等于电荷形状因子在动量转移为零(Q2 = 0)时的导数

      现代的物理理论研究表明相对论效应无法在实验中被忽略,因此测量得到的形状因子与横向的电荷二维分布相关,而无法给出准确的径向信息[3]。

      另一类方法则是精密测量质子电荷分布对氢原子能级分布的影响(Lamb Shift,兰姆位移),再通过理论计算反推出质子半径。我们知道氢原子的核外电子运动满足一定的概率分布,但没有确定的轨迹与方向。其空间分布如同云状,因此也常用“电子云”来描述。由于质子具有内部结构,所以核外电子也会有一定几率出现在质子内部,从而导致电子所“感受到”的质子电荷改变,这细微的能级变化便与质子电荷半径有关。由于质子电荷半径的影响非常小(比如在 2S-2P 能级跃迁中大概只占 0.014%),因此这类实验方法需要高度精确的光谱测量以及高阶的量子电动力学(QED)理论计算。

      2010 年,CREMA 课题组在瑞士保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute,PSI)将质子半径的测量精度提高了两个数量级。CREMA 利用μ子替换了氢原子的核外电子,制造了半衰期只有2.2微秒的2S态μ-氢原子(μp),并测量了2S - 2P的能级跃迁,以此计算得出 rp = 0.84184 ± 0.00067 fm [4]。由于μ子质量大,玻尔半径小,μ-氢原子的能级对质子的电荷半径更为敏感(约占2%),因此该实验才实现了极为精确的测量。

      但是,CREMA的测量结果却比国际科技数据委员会(CODATA)给出的数值(CODATA14: rp = 0.879 ± 0.011 fm)相差了5.6个标准差!CODATA的结果是基于过往实验结果的加权平均,这些数值均依赖于普通氢原子的兰姆位移测量以及电子-质子的弹性散射反应。因此这个差距暗示了μ子可能不如标准模型所描述的那样符合轻子普适性,从而引起了原子物理、核物理以及高能物理等领域的广泛兴趣,被称为“质子电荷半径之谜”。

      在随后进行的实验中,该课题组利用μ子继续测量了氘、氦-3与氦-4的核子半径,并发现氘的核子半径也与以往的测量结果有差距[5],但氦-3和氦-4的初步分析结果却符合预期[6],从而进一步加深了这个谜题。自2010年始,多领域的研究者们花费了大量的时间与精力,试图从理论以及实验上解释这个谜题。

      从2010年以来,科学家用电子-质子散射(红色)、常规氢原子光谱(蓝色)、μ子-氢原子光谱(灰色)这几种方法测量了质子的电荷半径,其数值分布如图所示。误差棒表示了实验的误差范围,两条带状阴影表示 CODATA在2014和2018年采用的质子半径数值。到了2019年,氢原子光谱法[1]与电子-质子散射法[2]测得的质子电荷半径终于吻合。[7]

      弹性散射实验的挑战

      由于电子-质子弹性散射实验无法实际达到 Q2 = 0,同类实验都是通过测量电荷形状因子在一定 Q2 范围内的分布,再通过拟合手段获得 Q2 = 0 的斜率,从而获得质子的电荷半径。纵观近年的弹性散射实验,其结果误差主要来自于以下几方面:

      实验大多采用磁谱仪作为主探测器,其优势是可通过测量高速运动的散射电子在强磁场的偏转来精确获取其动能,但磁谱仪的探测空间狭小,单次设置只能测量小范围的Q2。因此实验中需要多次改变入射电子能量以及磁谱仪设置,而不同实验设置下的探测精度不尽相同,在拟合中使用不同设置下的数据会引入与Q2相关的系统误差,最终对拟合出的斜率产生影响。

      弹性散射截面的高精度测量需要准确知道入射和出射电子数量以及靶质子密度,以目前的技术水平,很难将这方面的系统误差降低到1%以下。

      电子半径的拟合非常依赖极低Q2的数据,但低Q2意味着测量小角度以及低能量的散射电子。小角度会导致探测器过于靠近电子束,被电子束路径上的非质子物质所引起的小角度散射影响,从而增加本底噪声;而低能量则意味着要达到同样的相对精度,探测器需要有更好的能量分辨率。与此同时,低能量小角度的电子通过任何材料,比如空气和探测器,会引发多重散射,从而其角度和能量也将更轻易被改变。

      虽然从20世纪50年代开始,在较高Q2区间的电子-质子弹性散射截面已经被众多实验用不同技术手段反复测量,并从中获得非常精确的形状因子分布[8],但由于以上罗列的困难,实验数据仅限于Q2 > 0.01 GeV2区间,数据点非常有限,且多组实验结果有所出入,这给后期的全局拟合造成不少困难。为了更加准确地推演出Q2 = 0时的斜率,我们不仅需要严格处理实验之间的系统误差,还要挑选合理的拟合函数来预测0< Q2 < 0.01 GeV2区间的电荷形状因子分布。在实验数据有限且精度不够的情况下,任何提取质子电荷半径的努力将不得不伴随较大的系统误差。

      PRad 实验

      为了克服以上这些实验挑战,PRad 课题组提出了较以往不同的弹性散射截面测量方法,其优势主要集中在以下几点:

      实验摒弃了传统的磁谱仪,而采用混合型高精度量能器(HyCal)来测量散射电子,其开放式设置允许同时测量大角度范围的电子并给出较高的能量探测精度。量能器前加装了1.2平方米的巨型气体电子倍增测量仪(GEM)用来精确测量散射电子的角度。整个实验只改变了一次电子束能量设置即得到了较大Q2 范围的实验数据。

      实验使用了无窗气态氢原子靶。该气态靶系统在运行时,会持续向真空腔内的两端开口圆柱体型容器中注入低温(19.5K)氢气,以维持容器内的靶密度。真空腔与2个分子泵直接连接,不断泵走容器内溢出的氢气,以保持真空度,将靶气体的分布限制在容器中。该气态靶几乎完全移除了电子束路径上的杂质材料,从而大幅降低了数据的本底噪声。

      在气态靶和探测器之间安装了两节巨大的圆柱型金属真空腔,最大程度地阻绝了散射电子和空气分子的多重散射。

      探测器均采用中间开口设计,让电子束流管道直接穿过,将未发生散射反应的入射电子沿着管道引走,从而不仅能最大限度地测量小角度的散射电子,也能极大地降低本底噪声。

      实验同时测量了电子-电子弹性散射。由于电子-电子弹性散射截面可以通过QED精确计算得出,测量结果可以反推得出入射电子数量与靶密度的乘积,极大地降低了来自这方面的系统误差。

    此次实验摒弃了传统的磁谱仪,而是采用了混合型量能器(HyCal)。[2]

      PRad 实验于2016年夏天在美国杰弗逊国家实验室进行,测量了Q2 = 0.0002 - 0.06 GeV2 范围内的数据,相对于以往的散射实验,此次实验将Q2的数值降低了接近两个数量级。对数据进行仔细分析及拟合,给出了rp = 0.831±0.007statr±0.012systr fm的结果,并已于近期发表于 Nature 杂志[2]。相较于其他弹性散射截面测量实验,PRad 的结果基于更接近 Q2 = 0 的数据,以及更加可控的系统误差,所得出的质子电荷半径与CREMA相符合。再考虑到近两年的三次氢原子能谱精确测量实验中有两个的结果[1, 9]支持CREMA,有相当一部分研究者倾向于认为,质子电荷半径之谜已随之解决。

      后谜题时代的挑战

      随着近两年实验结果的出炉,国际科技数据委员会修正了质子电荷半径的数值,给出 rp = 0.8414 ± 0.019 fm,并随之修正了里德伯常量。这些改变似乎暗示了质子电荷半径之谜已解决,电子和μ子仍保持着轻子普适性。

      但是,纵观整个过程,质子电荷半径争论中所引发的问题有不少仍旧悬而未决。比如最近的实验结果虽然大多支持CREMA,但单个实验的精度都无法完全排除 CODATA14的数值。而且PRad结果为何与之前的弹性散射测量实验有较大的差距?是因为系统误差估计偏低?拟合方法引入的偏差?还是因为其他的原因?这些我们仍然不甚清楚。此外,氘核半径的谜题仍未解开,μ - D结果的偏差似乎暗示了中子电荷分布对氘核电荷半径的影响。

      种种问题其实都表明,在质子被发现一个世纪之后,我们对质子的了解仍旧寥寥,这个研究方向需要的工作仍然很多……

    2020-07-27