科普|量子世界中的隧道效应,让电子学会了“穿墙术”

利用这一效应,可以制成“约瑟夫森结”,这是由两块超导体和厚度约1纳米的绝缘层组成的“小家伙”,它迅速成为各种超导电子器件的核心部件。由“约瑟夫森结”制成超导量子干涉仪、超灵敏的磁测量计可以用于精确测量磁场强度、磁场梯度、磁化率等,还用于检测弱磁场或航天的遥控磁测量等。由于这些器件不与被测体接触,...

从麦克斯韦妖到量子生物学,生命物质中是否潜藏着新物理学?

麦克斯韦是对的:信息确实可以作为一种驱动燃料。因为分子速度是温度的度量,所以小妖实际上是利用分子的信息在盒子里制造了一个热量梯度。然后,工程师就可以利用这个热量梯度来提取能量,做有用功。从表面上看,麦克斯韦设计了一台纯粹由信息驱动的永动机,违反了热力学第二定律。为了解决这个悖论,必须将信息量化并正式包...

半个世纪前的简单实验,改变了人们对量子效应的认知

直到1959年,YakirAharonov和DavidBohm提出可以用实验的方法验证,在没有外部磁场的情况下,电子波函数的相位可以受到电磁势的影响,即AB效应。这意味着矢势是一种物理实在。最终实验得以证明,也彻底改变了人们对于这一量子效应的认识,相关应用得以长足发展。而这一效应背后反映了更深刻的物理与数学。撰文|董唯元在20...

光电效应的意义

光电效应的发现和理论解释标志着物理学进入了一个新时代——量子时代。它打破了牛顿力学和麦克斯韦电磁理论的局限,促使科学家们重新审视微观世界的规律,最终发展出了量子力学,这是20世纪最重要的科学成就之一。量子力学的建立,不仅改变了我们对原子和亚原子粒子行为的理解,还促进了半导体技术、激光、量子计算等一系列高...

QED真空中非线性、轴子和时空各向异性效应之间的干扰探究

近日,巴西里约热内卢联邦大学的M.J.Neves及其研究团队取得一项新进展。经过不懈努力,他们对QED真空中非线性、轴子和时空各向异性效应之间的干扰进行探究。相关研究成果已于2024年5月3日在国际知名学术期刊《高能物理杂志》上发表。在本文中,研究人员深入探讨了Carroll-Field-Jackiw(CFJ)场景下洛伦兹对称违反(LSV)的...

读书| “量子物理史话”(二):爱因斯坦解释的光电效应

但类比光电效应时恰好相反,无论用多大的力量,只要单位时间敲打的次数低,就没有碎屑产生;而只要敲打得足够快,无论力量多弱,石板都会立即碎开(www.e993.com)2024年11月27日。另外,达到能够敲碎石板的频率时,力量越大,产生的碎块越多;而不是敲的频率越高,碎块越多。怎样用经典麦克斯韦理论解释这个现象成为一个难题,但爱因斯坦没做这样的努力,他...

从脉冲激光到阿秒光源,从光电效应到阿秒物理——解读2023年度...

阿秒光脉冲的应用：从光电效应到阿秒物理自阿秒激光脉冲诞生以来，它就以其超高的时间、空间分辨率在原子尺度的电子超快动力学探测上发挥了重要作用。目前，基于阿秒激光脉冲的时间分辨测量主要有三种方案：阿秒条纹相机、RABBITT技术，以及阿秒瞬态吸收光谱(attosecondtransientabsorption)[41]。前两种方案十分类似，...

被质疑“不该拿物理学奖”的诺奖得主,一生经历却足够拍一部《奥本...

物理学家,美国国家科学院院士,因提出核磁共振中的奥弗豪瑟效应理论而闻名。幸运的是,我可以去解决奥弗豪泽悬而未决的一系列有趣谜题。这些谜题通常是形式上的悖论,比如:“固体物理学中某一现象的初步理论分析得出结果A,而实验却给出了完全不同的结果B”。还有个例子,奥弗豪泽作为作者引用最多的论文的前两句是...

物理VR数字课程——光电效应

众所周知,在麦克斯韦的电磁理论建立之后,人们认识到光是一种电磁波,从而光的波动说被普遍接受,人们不再认为光是由粒子组成的。而爱因斯坦的光电效应理论(以及康普顿效应理论)表明,光在某些方面确实会表现得像是由一些粒子(即一个个有确定能量和动量的“光子”)组成的。也就是说,光电效应重新揭示了光的粒子性。人们...

“转”出一番新景象——电动机的发展与历史

誉为电磁学基石的麦克斯韦方程组电磁学的研究与电动机技术始终相互成就。最为出名的当属被誉为电磁学基石的麦克斯韦方程组,这个由高斯定律、高斯磁定律、法拉第电感应定律以及安培·麦克斯韦定律,四个矢量方程式所组成方程组,是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪中期,通过综合前人对电磁学的研究和自己独特的洞察力所提出...