诺贝尔物理学奖2005,2012
- 格式:docx
- 大小:22.69 KB
- 文档页数:6
物理学大事年表约公元前6世纪,泰勒斯(Thales,公元前624?—546)记述了摩擦后的琥珀吸引轻小物体和磁石吸铁的现象。
公元前6世纪,《管子》中总结和声规律。
阐述标准调音频率,具体记载三分损益法。
约公元前5世纪,《考工记》中记述了滚动摩擦、斜面运动、惯性浮力等现象。
公元前5世纪,德谟克利特(Democritus,公元前460?—370?)提出万物由原子组成。
公元前400年,墨翟(公元前478?—前392?)在《墨经》中记载并论述了杠杆、滑轮、平衡、斜面、小孔成像及光色与温度的关系。
公元前4世纪,亚里士多德(Aristotle,前384—前322)在其所著《物理学》中总结了若干观察到的事实和实际的经验。
他的自然哲学支配西方近2000年。
公元前3世纪,欧几里得(Euclid,前330?—前260?)论述光的直线传播和反射定律。
公元前3世纪,阿基米德(Archimedes,前287?—前212)发明许多机械,包括阿基米德螺旋;发现杠杆原理和浮力定律;研究过重心。
公元前3世纪,古书《韩非子》记载有司南;《吕氏春秋》记有慈石召铁。
公元前2世纪,刘安《前179—前122》著《准南子》,记载用冰作透镜,用反射镜作潜望镜,还提到人造磁铁和磁极斥力等。
1世纪,古书《汉书》记载尖端放电、避雷知识和有关的装置。
王充(27—97)著《论衡》,记载有关力学、热学、声学、磁学等方面的物理知识。
希龙(Heron,62—150)创制蒸汽旋转器,是利用蒸汔动力的最早尝试,他还制造过虹吸管。
2世纪,托勒密(C.Ptolemaeus,100?—170?)发现大气折射。
张衡(78—139)创制地动仪,可以测报地震方位,创制浑天仪。
王符(85—162)著《潜夫论》分析人眼的作用。
5世纪,祖冲之(429—500),改造指南车,精确推算л值,在天文学上精确编制《大明历》。
8世纪,王冰(唐代人)记载并探讨了大气压力现象。
11世纪,沈括(1031—1095)著《梦溪笔谈》,记载地磁偏角的发现,凹面镜成像原理和共振现象等。
2011~2020年诺贝尔物理学奖回顾2012年,诺贝尔物理学奖被授予了法国物理学家塞尔日·哈鲁昂(Serge Haroche)和美国物理学家大卫·温兰德(David Wineland),以表彰他们在单个光子和离子量子控制方面的开创性实验,为量子信息和量子计算的发展做出了重要贡献。
2013年,诺贝尔物理学奖被授予了比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特(François Englert)和英国物理学家彼得·希格斯(Peter Higgs),以表彰他们对希格斯玻色子理论的提出和预言,揭示了基本粒子的质量来源机制,为揭示基本粒子之间相互作用的统一理论奠定了基础。
2014年,诺贝尔物理学奖被授予了日本物理学家赤松弘和横川俊男,以表彰他们对发展蓝光激光二极管技术的贡献,使得蓝光光源可以应用于高密度光存储和高亮度白光 LED 等领域,极大地推动了光电子学和光学设备的发展。
2015年,诺贝尔物理学奖被授予了日本物理学家梶田隆章、加拿大物理学家艾瑟尔·马克札姆(Arthur B. McDonald),以表彰他们在中微子振荡实验方面的重大发现,证实了中微子具有质量,为揭示中微子的性质和宇宙起源提供了重要线索。
2016年,诺贝尔物理学奖被授予了英国裔美国物理学家大卫·索尔文(David J. Thouless)、美国物理学家J. Michael Kosterlitz和英国物理学家弗兰克·威尔切克(F. Duncan M. Haldane),以表彰他们对拓扑相变和拓扑物态的理论研究,为新型拓扑材料和量子计算提供了重要理论基础。
2017年,诺贝尔物理学奖被授予了美国物理学家雷斯·巴罗什金(Rainer Weiss)、巴里·巴里什尼克(Barry C. Barish)和加拿大物理学家考伯恩·莱肖(Kip S. Thorne),以表彰他们在引力波探测领域的重大突破,发现了由黑洞合并和中子星碰撞产生的引力波信号,开启了引力波天文学的全新篇章。
历届诺贝尔物理学奖1901年威尔姆·康拉德·伦琴(德国人)发现X 射线1902年亨德瑞克·安图恩·洛伦兹、P. 塞曼(荷兰人)研究磁场对辐射的影响1903年安东尼·亨利·贝克勒尔(法国人)发现物质的放射性皮埃尔·居里(法国人)、玛丽·居里(波兰人)从事放射性研究1904年J.W.瑞利(英国人)从事气体密度的研究并发现氩元素1905年P.E.A.雷纳尔德(德国人)从事阴极线的研究1906年约瑟夫·约翰·汤姆生(英国人)对气体放电理论和实验研究作出重要贡献1907年 A.A.迈克尔逊(美国人)发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究1908年加布里埃尔·李普曼(法国人)发明了彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)1909年伽利尔摩·马可尼(意大利人)、K . F. 布劳恩(德国人)开发了无线电通信O.W.理查森(英国人)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律1910年翰尼斯·迪德里克·范德华(荷兰人)从事气态和液态议程式方面的研究1911年W.维恩(德国人)发现热辐射定律1912年N.G.达伦(瑞典人)发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置1913年H·卡末林—昂内斯(荷兰人)从事液体氦的超导研究1914年马克斯·凡·劳厄(德国人)发现晶体中的X射线衍射现象1915年威廉·亨利·布拉格、威廉·劳伦斯·布拉格(英国人)借助X射线,对晶体结构进行分析1916年未颁奖1917年 C.G.巴克拉(英国人)发现元素的次级X 辐射的特征1918年马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克(德国人)对确立量子理论作出巨大贡献1919年J.斯塔克(德国人)发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象1920年 C.E.纪尧姆(瑞士人)发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性1921年阿尔伯特·爱因斯坦(美籍犹太人)发现了光电效应定律等1922年尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔(丹麦人)从事原子结构和原子辐射的研究1923年R.A.米利肯从事基本电荷和光电效应的研究1924年K.M.G.西格巴恩(瑞典人)发现了X 射线中的光谱线1925年詹姆斯·弗兰克、G.赫兹(德国人)发现原子和电子的碰撞规律1926年J.B.佩兰(法国人)研究物质不连续结构和发现沉积平衡1927年阿瑟·霍利·康普顿(美国人)发现康普顿效应(也称康普顿散射) C.T.R.威尔逊(英国人)发明了云雾室,能显示出电子穿过水蒸气的径迹1928年O.W 理查森(英国人)从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律1929年路易斯·维克多·德布罗意(法国人)发现物质波1930年 C.V.拉曼(印度人)从事光散方面的研究,发现拉曼效应1931年未颁奖1932年维尔纳·K.海森伯(德国人)创建了量子力学1933年埃尔温·薛定谔(奥地利人)、P.A.M.狄拉克(英国人)发现原子理论新的有效形式1934年未颁奖1935年J.查德威克(英国人)发现中子1936年V.F.赫斯(奥地利人)发现宇宙射线; C.D.安德森(美国人)发现正电子1937年 C.J.戴维森(美国人)、G.P.汤姆森(英国人)发现晶体对电子的衍射现象1938年 E.费米(意大利人)发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应1939年 E.O.劳伦斯(美国人)发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果1940年~1942年未颁奖1943年O.斯特恩(美国人)开发了分子束方法以及质子磁矩的测量1944年I.I.拉比(美国人)发明了著名气核磁共振法1945年沃尔夫冈·E.泡利(奥地利人)发现不相容原理1946年P.W.布里奇曼(美国人)发明了超高压装置,并在高压物理学方面取得成就1947年 E.V.阿普尔顿(英国人)从事大气层物理学的研究,特别是发现高空无线电短波电离层(阿普尔顿层)1948年P.M.S.布莱克特(英国人)改进了威尔逊云雾室方法,并由此导致了在核物理领域和宇宙射线方面的一系列发现1949年汤川秀树(日本人)提出核子的介子理论,并预言介子的存在1950年 C.F.鲍威尔(英国人)开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子1951年J.D.科克罗夫特(英国人)、E.T.S.沃尔顿(爱尔兰人)通过人工加速的粒子轰击原子,促使其产生核反应(嬗变)1952年 F.布洛赫、E.M.珀塞尔(美国人)从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法1953年 F.泽尔尼克(荷兰人)发明了相衬显微镜1954年马克斯·玻恩在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献W. 博特(德国人)发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线1955年W.E.拉姆(美国人)发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构P.库什(美国人)用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论1956年W.H.布拉顿、J.巴丁、W.B.肖克利(美国人)从事半导体研究并发现了晶体管效应1957年李政道、杨振宁(美籍华人)对宇称定律作了深入研究1958年P.A.切伦科夫、I.E.塔姆、I.M.弗兰克(俄国人)发现并解释了切伦科夫效应1959年 E .G. 塞格雷、O. 张伯伦(美国人)发现反质子1960年 D.A.格拉塞(美国人)发明气泡室,取代了威尔逊的云雾室1961年R.霍夫斯塔特(美国人)利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子R.L.穆斯保尔(德国人)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯保尔效应1962年列夫·达维多维奇·朗道(俄国人)开创了凝集态物质特别是液氦理论1963年 E. P.威格纳(美国人)发现基本粒子的对称性以及原子核中支配质子与中子相互作用的原理M.G.迈耶(美国人)、J.H.D.延森(德国人)从事原子核壳层模型理论的研究1964年 C.H.汤斯(美国人)、N.G.巴索夫、A.M.普罗霍罗夫(俄国人)发明微波射器和激光器,并从事量子电子学方面的基础研究1965年朝永振一郎(日本人)、J. S . 施温格、R.P.费曼(美国人)在量子电动力学方面进行对基本粒子物理学具有深刻影响的基础研究1966年 A.卡斯特勒(法国人)发现和开发了把光的共振和磁的共振合起来,使光束与射频电磁发生双共振的双共振法1967年H.A.贝蒂(美国人)以核反应理论作出贡献,特别是发现了星球中的能源1968年L.W.阿尔瓦雷斯(美国人)通过发展液态氢气泡和数据分析技术,从而发现许多共振态1969年M.盖尔曼(美国人)发现基本粒子的分类和相互作用1970年L.内尔(法国人)从事铁磁和反铁磁方面的研究H.阿尔文(瑞典人)从事磁流体力学方面的基础研究1971年 D.加博尔(英国人)发明并发展了全息摄影法1972年J. 巴丁、L. N. 库柏、J.R.施里弗(美国人)从理论上解释了超导现象1973年江崎玲于奈(日本人)、I.贾埃弗(美国人)通过实验发现半导体中的“隧道效应”和超导物质 B.D.约瑟夫森(英国人)发现超导电流通过隧道阻挡层的约瑟夫森效应1974年M.赖尔、A.赫威斯(英国人)从事射电天文学方面的开拓性研究1975年 A.N. 玻尔、B.R.莫特尔森(丹麦人)、J.雷恩沃特(美国人)从事原子核内部结构方面的研究1976年 B. 里克特(美国人)、丁肇中(美籍华人)发现很重的中性介子–J /φ粒子1977年P.W. 安德林、J.H. 范弗莱克(美国人)、N.F.莫特(英国人)从事磁性和无序系统电子结构的基础研究1978年P.卡尔察(俄国人)从事低温学方面的研究 A.A.彭齐亚斯、R.W.威尔逊(美国人)发现宇宙微波背景辐射1979年谢尔登·李·格拉肖、史蒂文·温伯格(美国人)、A. 萨拉姆(巴基斯坦)预言存在弱中性流,并对基本粒子之间的弱作用和电磁作用的统一理论作出贡献1980年J.W.克罗宁、V.L.菲奇(美国人)发现中性K介子衰变中的宇称(CP)不守恒1981年K.M.西格巴恩(瑞典人)开发出高分辨率测量仪器N.布洛姆伯根、A.肖洛(美国人)对发展激光光谱学和高分辨率电子光谱做出贡献1982年K.G.威尔逊(美国人)提出与相变有关的临界现象理论1983年S.昌德拉塞卡、W.A.福勒(美国人)从事星体进化的物理过程的研究1984年 C.鲁比亚(意大利人)、S. 范德梅尔(荷兰人)对导致发现弱相互作用的传递者场粒子W±和Z 0的大型工程作出了决定性贡献1985年K. 冯·克里津(德国人)发现量了霍耳效应并开发了测定物理常数的技术1986年 E.鲁斯卡(德国人)在电光学领域做了大量基础研究,开发了第一架电子显微镜G.比尼格(德国人)、H.罗雷尔(瑞士人)设计并研制了新型电子显微镜——扫描隧道显微镜1987年J.G.贝德诺尔斯(德国人)、K.A.米勒(瑞士人)发现氧化物高温超导体1988年L.莱德曼、M.施瓦茨、J.斯坦伯格(美国人)发现μ子型中微子,从而揭示了轻子的内部结构1989年W.保罗(德国人)、H.G.德默尔特、N.F.拉姆齐(美国人)创造了世界上最准确的时间计测方法——原子钟,为物理学测量作出杰出贡献1990年J.I.弗里德曼、H.W.肯德尔(美国人)、理查德·E.泰勒(加拿大人)通过实验首次证明了夸克的存在1991年皮埃尔—吉勒·德·热纳(法国人)从事对液晶、聚合物的理论研究1992年G.夏帕克(法国人)开发了多丝正比计数管1993年R.A.赫尔斯、J.H.泰勒(美国人)发现一对脉冲双星,为有关引力的研究提供了新的机会1994年BN.布罗克豪斯(加拿大人)、C.G.沙尔(美国人)在凝聚态物质的研究中发展了中子散射技术1995年M.L.佩尔、F.莱因斯(美国人)发现了自然界中的亚原子粒子:Υ轻子、中微子1996年 D. M . 李(美国人)、D.D.奥谢罗夫(美国人)、理查德·C.理查森(美国人)发现在低温状态下可以无摩擦流动的氦- 31997年朱棣文(美籍华人)、W.D.菲利普斯(美国人)、C.科昂–塔努吉(法国人)发明了用激光冷却和俘获原子的方法1998年劳克林(美国)、斯特默(美国)、崔琦(美籍华人)发现了分数量子霍尔效应1999年H.霍夫特(荷兰)、M.韦尔特曼(荷兰)阐明了物理中电镀弱交互作用的定量结构.2000年阿尔费罗夫(俄罗斯人)、基尔比(美国人)、克雷默(美国人)因其研究具有开拓性,奠定资讯技术的基础,分享今年诺贝尔物理奖。
诺贝尔物理学奖及其对现代科技的影响摘要:诺贝尔奖是根据瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱所设立的奖项,包括的奖项有和平奖、化学奖、生理学或医学奖、文学奖、物理学奖,旨在奖励那些曾赋予人类最大利益的人。
诺贝尔物理学奖从1901年开始颁发至今已有百余年的历史,目前它已成为国际上最具影响力及权威性的科学奖项。
本文简要介绍了诺贝尔的生平及诺贝尔奖的由来,着重论述了诺贝尔物理学奖对现代科技的影响,由诺贝尔物理学奖的颁发预测了21世纪物理学的发展趋势,揭示了诺贝尔物理学奖颁发的启示。
关键词: 诺贝尔物理学奖现代科技发展趋势启示第一章诺贝尔生平及诺贝尔奖概述1.1 诺贝尔生平阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel),是19世纪著名的化学家,1833年10月21日出生于瑞典首都斯德哥尔摩。
就在诺贝尔出生前一年,一场火烧毁了他的家,全家只好靠借债度日,父亲为了躲债,单身离家出走,幸好由母亲把家务全部担当下来。
诺贝尔凄苦的童年生活使他身体虚弱、性格内向。
诺贝尔8岁上学,仅读了一年就辍学了,这是他一生唯一的一次接受学校教育。
诺贝尔父亲是一位很有才干的机械师,后来他父亲发明的机械在俄国受到欢迎,家境开始好转,在1842年,诺贝尔9岁时全家迁居俄国彼德堡。
由于语言不通,诺贝尔和两个哥哥都进不了当地的学校,只得请家庭教师教他们学习外语和自然科学。
由于诺贝尔的勤奋学习,他的学识不亚于他的两个哥哥,深得教师和父亲的喜爱。
过了不久,诺贝尔的哥哥要回瑞典,诺贝尔也只好停止学业,他就到父亲开办的工厂当助手。
诺贝尔把工厂当大学,努力学习生产理论和生产技能。
为了扩大诺贝尔的视野,使他能学到先进的科学知识和技术,1850年他父亲让他出国进行旅行学习。
两年中,他去过德国、法国、意大利和美国,由于诺贝尔善于观察,认真钻研,知识积累迅速,所以在两年后回俄国时,他已经是一位精通几国语言和受过科学训练的学者。
2012年诺贝尔物理学奖2012年物理学奖,由两位物理学家分享,他们是美国的大卫•维因兰德(David Wineland)和法国的塞尔日•阿罗什(Serge Haroche)。
获奖理由是他们创造的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。
大卫•维因兰德(David Wineland, 1944—),出生于美国威斯康辛州密尔沃基。
1961年,从加州沙加缅度的恩忻娜高中(Encina High School)毕业。
进入加州大学柏克利分校读本科,1965年得到学士学位。
之后,他以优异成绩转入哈佛大学攻读博士学位,导师是诺曼•拉姆齐(1989年诺贝尔物理学奖得主)。
1970年获得博士学位。
之后加入汉斯•德默尔特(1989年诺贝尔物理学奖得主)的研究团队,在华盛顿大学做博士后。
1975年,美国国家标准技术研究所聘请他为物理研究员。
在那里,他成为离子储存团队的领导人。
应用激光冷却离子技术,该团队制做出至2012年为止最准确的原子钟,比铯-133原子钟的频率标准还要精确两个数量级。
塞尔日•阿罗什(Serge Haroche, 1944—),出生于摩洛哥的卡萨布兰卡,法国公民。
1967年毕业于巴黎高等师范学校。
1971年从巴黎第六大学(皮埃尔与玛丽•居里大学)获得博士学位,进入法国国家科学研究中心工作。
1975年后先后任皮埃尔与玛丽•居里大学物理学教授、巴黎高等师范学校教授、法兰西大学教授、量子物理学会主席。
对于大众来说,2012年物理学最重大的发现应该是欧洲核子中4(CERN)运行的大型重子对撞机(LHC)发现了粒子物理学家们寻找了几十年的“希格斯玻色子”,因此,英国科学家皮特•希格斯(Peter Higgs)获得本年度的诺贝尔物理学奖似乎是“众望所归”。
但希格斯教授未获今年诺贝尔奖的原因也很容易理解:每年诺贝尔奖的提名在当年的2月份就截止了,而彼时尚未确定发现希格斯玻色子;其次,每一届诺贝尔物理学奖的获奖人数不超过三人,如果授予有关希格斯玻色子的工作,那么获奖名单实在难以确定一一在实验方面,数以千计的实验人员在大型重子对撞机前工作数年,理应是发现希格斯玻色子的最大功臣;在理论方面,最早提出关于标准粒子模型理论的是比利时理论物理学家弗朗索瓦•恩格勒(Francois Englert)和罗伯特•布罗特(Robert Brout),在随后半年里又有六位科学家相继发表了相关的论文,而皮特•希格斯则是第一个预言在这个理论当中存在着一个尚未发现的基本粒子的人,这些科学家都对希格斯玻色子的发现做出了重要贡献。
2005年12月10日第一百零五届诺贝尔奖颁发物理学奖2005年:罗伊·格劳伯(美国)表彰他对光学相干的量子理论的贡献;约翰·霍尔(JohnL.Hall,美国)和特奥多尔·亨施(德国)表彰他们对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献。
罗伊·格劳伯哈佛大学物理学教授。
他因“对光学相干的量子理论的贡献”而获得一半的2005年诺贝尔物理学奖,另一半由美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学特奥多尔·亨施分享。
基本简介罗伊·格劳伯诺贝尔物理学奖(2005年)罗伊·格劳伯(英语:RoyJ.Glauber,1925年9月1日-),哈佛大学物理学教授。
他因“对光学相干的量子理论的贡献”而获得一半的2005年诺贝尔物理学奖。
另一半由美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学特奥多尔·亨施分享。
他的研究发表于1963年,罗伊·格劳伯对于物理学最突出的贡献是提出了相干态的概念和其后的数学基础。
他亦是搞笑诺贝尔奖颁奖典礼的扫帚保管员,总是负责清扫台上的纸飞机。
他的研究发表于1963年,罗伊·格劳伯对于物理学最突出的贡献是提出了相干态的概念和其后的数学基础。
科研成果美国科学家罗伊-格劳伯最终使得量子光学成为一门学科的,很大程度上要归功于另一位物理学家——罗伊·格劳伯,哈佛大学物理学教授。
上世纪60年代开始,激光技术取得了长足的发展,但是在对光本身特性的描述上则遇到了一些困难。
格劳贝尔就认为量子化的电磁场并不能代表光的一切性质,大量光子的集体行为于普通光子有很大的区别,应该更好地发展量子理论来探索光的本质,从而开创了建立量子光学的里程碑式的研究工作。
1963年格劳贝尔就通过自己工作成功地应用量子理论来解释了一些光学现象,他在《物理评论通信》上发表了研究论文,此后又在《物理评论》等杂志上发表了几篇相关论文,创造性的提出了“光子的相干性量子理论”。
中国诺贝尔物理学奖获得者名单自1901年创立以来,诺贝尔物理学奖一直被认为是世界上最高荣誉的科学奖项之一。
中国作为一个科技大国,在物理学领域也有不少杰出的科学家获得了这一殊荣。
下面是中国诺贝尔物理学奖获得者的名单:1. 杨振宁(1957年获奖)杨振宁是中国第一个获得诺贝尔物理学奖的科学家,也是首位因物理学研究而获得该奖项的华人科学家。
他与李政道共同提出了“杨-李理论”,对于基本粒子的对称性和弱相互作用的研究做出了重要贡献。
2. 李政道(1957年获奖)李政道与杨振宁共同获得了1957年的诺贝尔物理学奖,他们的研究成果对于理解基本粒子和物理学的基本规律起到了重要作用。
李政道还在物理学领域的其他方面做出了杰出贡献,被誉为中国现代物理学的奠基人之一。
3. 高斯古(1957年获奖)高斯古是中国第三位获得诺贝尔物理学奖的科学家,也是首位获得这一奖项的独立研究者。
他的研究成果在理解基本粒子的强相互作用和量子色动力学方面具有重要意义。
4. 杨振宁(1963年获奖)杨振宁是中国第一位两次获得诺贝尔物理学奖的科学家,他的第二次获奖是因为对于非守恒性理论的研究。
他的研究成果对于理解宇宙学和相对论物理学具有重要意义。
5. 杨振宁(2004年获奖)杨振宁是中国第一位三次获得诺贝尔物理学奖的科学家,他的第三次获奖是因为对于超导性和超流动性的研究。
他的研究成果在理解凝聚态物理学和低温物理学方面起到了重要作用。
6. 高锟(2012年获奖)高锟是中国第六位获得诺贝尔物理学奖的科学家,他因为发现了量子霍尔效应而获得了这一殊荣。
他的研究成果对于理解量子力学和凝聚态物理学具有重要意义。
7. 丁肇中(2016年获奖)丁肇中是中国第七位获得诺贝尔物理学奖的科学家,他因为对中微子振荡的发现而获得了这一奖项。
他的研究成果在粒子物理学和中微子物理学领域引起了广泛的关注和重要影响。
8. 陈建功(2018年获奖)陈建功是中国第八位获得诺贝尔物理学奖的科学家,他因为对于激光的产生和应用的发现而获得了这一殊荣。
若雷斯·阿尔费罗夫 2000 年赫伯特·克勒默杰克·基尔比埃里克·康奈尔2001 年卡尔·威曼沃尔夫冈·克特勒雷蒙德·戴维斯 2002 年小柴昌俊里卡尔多·贾科尼阿列克谢·阿布里科索夫 2003 年维塔利·金兹堡安东尼·莱格特戴维·格罗斯 2004 年戴维·普利策弗朗克·韦尔切克 2005 罗伊·格劳伯俄罗斯德国美国美国美国德国美国日本美国俄罗斯俄罗斯英国美国美国美国美“发展了用于高速电子学和光电子学的半导体异质结构” “在发明集成电路中所做的贡献” “在碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态方面取得的成就,以及凝聚态物质属性质的早期基础性研究” “在天体物理学领域做出的先驱性贡献,尤其是探测宇宙中微子” “在天体物理学领域做出的先驱性贡献,这些研究导致了宇宙X 射线源的发现” “对超导体和超流体理论做出的先驱性贡献” “发现强相互作用理论中的渐近自由” “对光学相干的量子理论的贡献”年约翰·霍尔特奥多尔·亨施 2006 年约翰·马瑟乔治·斯穆特艾尔伯·费尔彼得·格林贝格小林诚 2008 年益川敏英南部阳一郎高锟 2009 年威拉德·博伊尔乔治·史密斯安德烈·海姆康斯坦丁·诺沃肖洛夫布莱恩·施密特国美国德国美国美国法国德国日本日本美国英国美国美国荷兰英/ 俄澳大利亚美国“发现对称性破缺的来源,并预测了至少三大类夸克在自然界中的存在” “发现巨磁阻效应” “发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性” “对包括光频梳技术在内的,基于激光的精密光谱学发展做出的贡献,” 2007 年“发现亚原子物理学的自发对称性破缺机制” “在光学通信领域光在纤维中传输方面的突破性成就” “发明半导体成像器件电荷耦合器件” 2010 年“在二维石墨烯材料的开创性实验”[3] 2011 “透过观测遥距超新星而发现宇宙加速膨胀” 亚当·里斯索尔·珀尔马特塞尔日·阿罗什大卫·维因兰德彼得·希格斯 2013 弗朗索瓦·恩格勒赤崎勇 2014 天野浩中村修二 2015 梶田隆章阿瑟·B·麦克唐纳 2016 戴维·索利斯迈克尔·科斯特利茨邓肯·霍尔丹美国法国美国英国比利时日本日本美国日本加拿大英/美英/美英国他们发现中微子振荡现象,该发现表明中微子拥有质量。
2005年诺贝尔物理学奖:精密频率测量技术(2012-10-15 21:33:55)转载▼标签:分类:科学技术教育频率一直是电磁波最重要的参数之一,电磁波在根据频率由小到大分为了无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线和г射线。
每一个频段的电磁波的研究都对人类科技发展起着至关重要的作用,电磁波的频率所对应的时间也成为了人类计量的最新标准。
人类对电磁波频率的精密测量源自20世纪50年代的微波频率测量,那个时候随着原子能级结构的深入研究,以及不久后微波激射器(Maser)的出现,人们能够获得频率分布很窄的微波辐射。
美国物理学家拉姆齐(N. F. Ramsey)在1950年提出分离了振荡场方法,解决了原子钟设计里的关键问题,创制了铯原子钟。
1960年他又提出并建造了氢微波激射器,也就是氢原子钟,使计时的不确定度下降到10-12。
拉姆齐因此获得了1989年诺贝尔物理学奖。
20世纪60年代激光器横空出世,人类又可以获得频率分布很窄的可见光辐射(单色光),随后美国的霍尔(John L. Hall)和德国的汉施(T. W. Hansch)各自发明了“光梳”技术,从而可以精确测量激光频率。
二人也因此获得2005年诺贝尔物理学奖。
两次诺贝尔奖,三位伟大的实验物理学家,电磁波频率精密测量成了实验物理学一个重要的组成部分。
它决定着人类能够测量的时间与空间精度,决定着人类科技的发展水平。
一、拉姆齐与微波频率精确测量拉姆齐的导师拉比(I. I. Rabi,1944年诺贝尔物理学奖)用量子力学的含时薛定谔方程计算二能级与光场相互作用,得到了二能级原子跃迁的动力学过程,在频谱上显示为拉比振荡。
取拉比频率与相互作用时间乘积为π,拉比振荡谱线的峰值便和光场频率精密对应。
原子与微波谐振腔相互作用时,谐振腔的尺度和形状受微波的频率、场分布均匀性的要求限制,而且原子的速度又无法任意控制,这就决定了不可能通过提高微波与原子的作用时间降低谱线宽度。
于是拉姆齐受到麦克尔逊干涉仪的启发,发明了了分离振荡场的方法,就是让原子与微波腔作用两次,作用的时间都是t,两次时间间隔为T,然后探测跃迁信号。
原子经过与微波腔两次作用,拉比振荡信号相互干涉,产生拍频信号,即拉姆齐谱线。
当T>>t时,谱线中心峰值宽度由T确定,T 越大,峰值宽度越窄,测得的频率精度也就越高。
拉姆齐的分离振荡场测量方法无疑是人类测量技术的一个重要里程碑,这项技术直接导致了原子钟的诞生,给定了人类新的时间标准:一秒钟为铯Cs原子精细能级跃迁频率的倒数。
铯原子微波频率标准成为了未来可见光波段频率测量技术的基准。
二、光学频率梳技术与可见光频率测量可见光频率测量方法最早是从铯Cs 原子精细能级跃迁频率开始(微a波),经过一系列保持相位锁定的微波谐波振荡器和特殊激光器,将被测光学频率与Cs 原子微波频率标准连接起来,从而实现对光学频率的绝对测量。
然而这种测量方法由于激光器太多,激光间的相互转化积累误差太大,实用性极低,测量精度非常差。
随着基于锁模飞秒脉冲激光的光频梳技术的出现,光学频率的直接测量成为了现实。
光学频率梳技术即在时域内锁模飞秒脉冲激光器输出的一系列等间隔的超短脉冲,脉冲宽度为几到几十飞秒,重复频率为几百MHz到几GHz。
在频率域内其光谱是由一系列规则等间隔光谱线组成的光梳,每个梳齿之间的间隔精确的等于飞秒激光器的重复频率。
光梳技术实现了铯原子的微波频标与光学频率的直接连接。
一台锁模飞秒脉冲激光器就实现了从近红外到可见光区域的所有光学频率的直接绝对测量。
用铯Cs原子的微波频率与临近的光梳齿的频率拍频,从而求得光梳齿的频率基准,利用该基准加上若干个光梳齿间频率间隔,求出与待测光频率相邻的光梳齿的频率,再用两者拍频信号结果反向求出待测光频率,从而测得和Cs原子的微波频率几乎同样精度的激光频率。
霍尔和汉施二人因为在这个领域的开创性贡献二获得了2005年诺贝尔物理学奖。
可以肯定的是,人类对电磁波频率精确测量的路还远远没有走完,更高频率(紫外线、X射线等等)电磁波的精确频率将在人类认识微观世界中发挥不可替代的作用,人类的计量标准也将一次次不断被刷新,一次次建立更为“高,精,尖”的科技领域。
2012诺贝尔物理学奖:首次窥见单个活粒子(2012-10-15 21:26:55)转载▼标签:分类:科学技术杂谈2012年10月9日下午5时45分,在瑞典首都斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院,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•哈罗什(Serge Haroche)与美国科学家大卫•维兰德(David J. Wineland),获奖理由是“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”。
我们所看到的宏观世界,来自于亿万个粒子的相互作用,但深入到微观世界,粒子所呈现的却更多是量子特性。
而遗憾的是,我们一直以来只能从理论上预测粒子的量子行为,从它们的外在表现来验证理论的正确性,从来没有真实的看到单个粒子的状态。
著名的“薛定谔的猫”理论,就是说的在密闭盒子中的猫,由于量子状态的不确定性,人们永远不知道它是死是活。
能够把单个粒子从外部世界分离出来,就是在实验室中创造出这样一只猫,就可以去人为改变它的状态。
在迈向这一目标的道路上,已经有许多科学家获得了诺贝尔奖,比如激光冷却原子原理提出者汉尼希(T.Hanesch),中性原子磁阱囚禁的开拓者普里查德(D.Prichard),实现激光冷却原子的朱棣文。
而在今年获得了诺贝尔奖的两人则最终实现了单个粒子操纵和测量。
诺贝尔奖委员会在颁奖公告中说,哈罗什和维兰德开启了一个量子物理新时代的大门,科学家由此可以在不对单个量子产生破坏的情况下对其进行测量和操作。
他们两人创造的操作脆弱量子系统的天才实验方法,为将来创造超快的量子计算机迈出了第一步。
他们的方法还让制造超级精密的时钟成为可能,其精确程度将比现在的铯原子钟高出上百倍。
从理论到现实身处大西洋两岸的这两位科学家,虽然他们针对的是不同的对象、使用的是不同的方法,但他们实现的是同一个梦想。
中科院高能所研究员孙昌璞告诉财新记者,他们当时的目的是想了解单个粒子的状态,因为我们宏观看到的是大量粒子组成的,统计平均后,单个粒子的特性没有了,如果能做到,靠现有的商用设备是做不到的,必须寻找新的方法,制造新的设备。
其中,哈罗什带领他的团队利用微米量级的高反射光学微腔实现了单个原子辐射光子的操作,维兰德的团队利用可结合激光冷却技术,在离子阱中实现的单个离子的囚禁。
孙昌璞说,他们实现了两种不同类型的单个量子的测量和操控。
其中维兰德的边带冷却技术,已经被广泛应用,不仅可以利用到冷却离子,还可以实现中型原子、纳米振子的冷却。
“冷却的目的让粒子接近基态,要研究单个粒子的量子状态,需要看到能级分立结构的存在,接近基态的时候,才能体现量子的状态。
从这个角度上看,维兰德更值得得奖。
”山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室张天才教授告诉财新记者,虽然许多人都在努力实现单个粒子的囚禁,哈罗什和维兰德他们最先做,也做的最成功,而且到现在还在做,他们在这一过程中发展的测量、操控技术,帮助了后来的很多人。
诺贝尔奖是选择最有代表性的来颁奖。
他说,现在大家都在参照他们的方法,研究物质和场相互作用的规律的话,要在单个粒子研究,过去很多模型都是基于理想的,微观世界的量子现象,他们就是开拓性的把原子、粒子从外部环境中分离出来,把以前停留着理论上的抽象的东西真正实现。
目前,离子阱已被广泛应用于科学和技术研究的各个领域。
尤其是近几十年来,人们以离子阱为工具,把激光冷却技术应用于离子阱,为制造新材料、观察新现象、获得新的知识,提供了广泛的实验基础。
量子计算机前景和实现精密的测量、制造更精确的原子钟相比,诺贝尔奖看好这两位科学家的原因,是他们开启了量子计算机时代的大门。
目前,在理论上将比现在的计算机快成千上万倍的量子计算机,是各国科学家竭力攻克的高峰,但这不仅涉及技术问题,也涉及许多基础物理问题。
量子计算机与经典计算机最大的区别,就是它的每个数据用不同的粒子的量子状态表示,而且根据量子力学的原理,粒子的量子状态并不确定,而是不同量子状态的叠加。
对于经典计算机来说,电位的高低决定了数据是0还是1,而对于量子计算机来说,不同量子状态的叠加决定了这个数据是0和1的叠加。
所以量子计算没有一个确定的输出,也没有一个确切的结果。
但是由于这种叠加状态,量子计算机可以同时进行很多条路径的计算,然后给出一个大致的结果,而速度上比经典计算机快的多。
量子计算机需要克服的最大障碍,是让宏观世界的我们如果去操作微观世界的粒子。
从理论上说,只有尺度到了10的负10次方米以下,粒子才能明显出现量子特性。
当然最理想的,是能够操作单个原子。
目前可以作为量子进行研究的对象,包括原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。
描述量子状态的方式,可以是粒子自旋的方向,能级的高低。
现在从理论上量子计算机有几十种体系,从实验上也有十几种实现方法。
量子计算机还有几大障碍难以跨越,一是如何让粒子长时间保持量子状态,即保持相干性。
二是如何让尽量多的粒子实现共同计算,即实现量子纠缠。
正是近年来在量子计算机领域突飞猛进的进展,让诺贝尔奖这次对于哈罗什和维兰德上世纪80-90年代的工作进行表彰,他们开创的技术,不仅是对于应用,由于可以看到单个粒子的量子状态,也对基本问题的研究有莫大的帮助。
实际上,也正是维兰德的团队在1995年首先利用离子阱技术实现了量子逻辑操作,开启了量子计算机的大门。
不过,孙昌璞表示,他们当时的技术,还不能实现固态量子计算,因此只能演示量子计算机的原理,不能当作真正的量子计算机,真正的要做固态,要在半导体、超导材料的量子操作上有所突破。