从日晷到原子钟,我们如何确定时间?

原子钟的工作物质并不是特定的一种或者一类，最常用的是氢原子、铝原子，还有铯原子、锶原子，它们都可以去制作不同的原子钟。评估原子钟性能的两个核心指标是频率稳定性和频率准确性。稳定性是指原子钟输出信号频率波动的程度，而准确性则描述了输出信号频率与既定标准值之间的匹配程度。以射箭为喻，原子钟既稳定又...

北斗三号实现全员到位意味着什么?

其中,1颗静止轨道卫星(第56颗)和4颗中高地球轨道卫星(第57-60颗)是备份星。原子钟和增强系统确保“高精度”从工作原理可知,精准的时间是导航卫星的灵魂。北斗卫星使用星载铷原子钟和星载氢原子钟,通过将原子辐射电磁波作为节拍器计时,精度可以达到每天0.5纳秒。可以这么理解,若是运行550万年,误差只有1秒!当然,...

原子除了原子核和电子之外还有什么,是真空吗?

电子云的概率分布描述了电子在原子中的位置,而不是精确的轨道。因此,我们可以说,原子核与电子之间的空间被电子云和它们产生的电磁场所充满。量子力学不仅解释了电子云的存在,还揭示了原子核与电子之间复杂而微妙的相互作用。在这些相互作用中,电磁力和弱力扮演了重要角色。电磁力是电子与原子核中的质子之间相互吸引的...

为什么原子永远不会停止运动?为何电子不会掉进带正电的原子核?

正如量子力学所描述的那样,电子的能量和轨道并不是连续取值的,而是呈现出一种离散状态。如果以能级来划分,电子只能在这些能级之间进行跳跃,并且最低能级的状态被称为基态,在常规情况下电子也不能低于这个状态。此外我们还需要注意的是,电子也并不是遵循牛顿力学运动规律的,在外部没有作用力时它们也不是直线运动或者...

原子内部99%都是虚空,那里真的“什么都没有”吗?

由于电子的尺度非常小,我们很难用经典物理学描述电子的行为,只能用量子力学。说白了,很多时候电子并不会表现出粒子性,而是波动性。量子力学认为,电子其实并不是一个小球,而是一团“云雾”,所谓的“电子云”。真实的情况是,电子在某个层级轨道上可以同时出现在两个不同的地方。

诺奖为何接力青睐AI?物理与计算机双料大佬解读“科学的边界”

更极端的可能是描述电路运作原理的麦克斯韦方程组的问题,它只在大部分情况下和现实相符,而你碰到了千年一遇的反例(www.e993.com)2024年11月2日。这个例子说明,“电子密码锁正常工作”的这个论断实际上需要一系列理论的支持,甚至可以回溯到整个物理学的基础理论。那么,“无法打开密码锁”这条经验,它将证伪其中某一环,还是将这个盘根错节的理论体...

中国潘建伟团队超冷原子量子模拟研究获重大突破

科学家在这些现象的基础上,比较完整地描绘出有限温度下自旋—轨道耦合玻色气体的相图。该发现有助于更清楚地理解自旋—轨道耦合的玻色气体的基本特性,展现了超冷量子气体在相互作用效应和热力学效应的共同影响下所产生的丰富的物理内容,是超冷原子量子模拟的一项重要进展,充分显示出量子模拟的强大功能。

模拟微观世界:从薛定谔方程到大原子模型

描述原子结构;1911年,欧内斯特·卢瑟福通过金箔实验提出原子中存在密集正电核的模型;1913年,尼尔斯·玻尔基于量子化概念提出电子沿特定轨道运动的模型,解释了氢原子光谱线;1926年薛定谔方程的提出标志着原子世界的理论建模基本完成(图1);1928年,结合量子力学与相对论的狄拉克方程,则改进了对重原子和光谱精细结构等的描述...

光学原子钟的发展:站在巨人的肩膀上

我想跟你们分享一下量子力学的两个原理。一个是确定性原理——你可能从来没有听说过确定性原理,因为这是我自己编出来的,不过这是正确的。原子中的电子按照一定的轨迹围绕着原子核运动,这些轨迹可以很精确地由量子力学描述。这是原子核的电子轨道的图片,与这些轨道相关的是非常精确的能量。我们之所以可以搭建精确的原...

原子内部只有原子核和电子,剩下的99%,难道“什么都没有”吗?

既然无法确切地确定电子的位置,而只能用可能性来描述它的存在,那么,在某个层级轨道上,电子就可能出现在A处,也可能出现在B处,甚至可能同时出现在两处。只有我们确切地观察到了它出现在某处,才能使其波函数坍缩于此处,确认其中的某一种可能性。因此,电子位置的不确定性在某种程度上对我们来说就意味着原子核外的...