物理学大发现
A. 物理学上有代表性的重大发现,数量控制在20个左右
1、1992年,G.夏帕克(法国人),开发了多丝正比计数管。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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- 3。
6、1997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。
7、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 。
8、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。
9、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,诺贝尔物理奖。
10、2001年,克特勒(德国)、康奈尔(美国)和维曼(美国),在“碱性原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基础性研究”方面取得成就。
11、2002年,雷蒙德·戴维斯(美)、小柴昌俊(日)、里卡尔多·贾科尼(美),在天体物理学领域做出的先驱性贡献,打开了人类观测宇宙的两个新“窗口”。
12、2003年,阿列克谢·阿布里科索夫(美俄双重国籍)、维塔利·金茨堡(俄)、安东尼·莱格特(英美双重国籍),在超导体和超流体理论上作出的开创性贡献。
13、2004年,戴维·格罗斯、戴维·波利泽、弗兰克·维尔泽克(均为美国人),这三位科学家对夸克的研究使科学更接近于实现它为“所有的事情构建理论”的梦想。
14、2005年,美国科罗拉多大学的约翰·L·霍尔、哈佛大学的罗伊·J·格劳贝尔,以及德国路德维希·马克西米利安大学的特奥多尔·亨施。研究成果可改进GPS技术。
15、2006年,约翰·马瑟、乔治·斯穆特(均为美国人),发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象。
16、2007年,阿尔贝·费尔(法)、彼得·格林贝格尔(德),先后独立发现了“巨磁电阻”效应。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。
17、2008年,小林诚、益川敏、南部阳一郎(日),发现了次原子物理的对称性自发破缺机制。
18、2009年,英国籍华裔物理学家高锟“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”。
19、2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆(俄)与康斯坦丁·诺沃肖洛夫(俄),在二维空间材料石墨烯的突破性实验。
20、2011年,美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯,发现宇宙加速膨胀最终能够可能变成冰。
21、2012年,法国科学家沙吉·哈罗彻与美国科学家大卫·温兰德,实现对单个量子系统的操作和测量而不改变其量子力学属性。
B. 近代物理学中有哪些伟大的发现
1,经典力学的建立;2、光的微粒理论和波动理论;3、热力学的建立和能量守恒原理的诞生;4、电磁学的辉煌成就.
C. 19世纪末物理学三大发现是什么
物理学的三大发现:X射线 发现电子 天然放射性的发现
一、X射线
19世纪末,阴极射线的研究正方兴未艾,德国的维尔芝堡大学,治学严谨的伦琴(1845-1923)教授,也致力于这个问题的研究.
1895年11月8**晚,伦琴用黑的厚纸板把阴极射线管子包起来,意外的发现1米以外的荧光屏在闪光,而这绝不是阴极射线,因阴极射线穿不透玻璃,只能行进几厘米远.
伦琴断定这是一种新射线,一种从未曾记载过的东西.伦琴用它拍出了一张肉淡骨浓的手掌照片,有人用它鉴别古画,一时引起轰动,伦琴将这具有非凡魅力的射线命名为“X”射线.
由于X射线与原子中内层电子的跃迁有关,这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域.
X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值.
二、发现电子
1.对阴极射线的众说纷纭
19世纪末,阴极射线是一个热门话题,有人认为这是一种以太波,有人认为是一种电磁波,而第一个确认它是粒子流,并由此发现基本粒子——电子的是JJ.汤姆逊.
2.意义:
a.宣告了原子是可分的.
b.为进行电子和原子的研究开创了新的实验技术.
JJ.汤姆逊于1906年获诺贝尔奖.
三天然放射性的发现——铀盐的放射性的发现
1.贝克勒尔 (1852-1909)
生长在法国巴黎,家庭中有许多学者.祖父和父亲都是固体磷光专家,从事研究工作有60年的历史,贝克勒尔早期从事光学研究,43岁开始研究放射现象.
2.铀盐的实验
伦琴的发现,使贝克勒尔联想到,天然物体是否也能产生X光那样的放射现象呢?由于有着家庭的背景,贝克勒尔捷足先登,从诸多发光物体中,最后选择到铀盐.最初他认为是由太阳激发铀盐的荧光,但是,由于天连续阴雨绵绵,贝克勒尔不得不把用黑纸包的感光底片与铀盐一起锁进了抽屉,结果底片仍旧被铀盐感光了,铀元素自身也能产生辐射的现象,再一次引起了人们的关注.
3.意义
贝克勒尔射线的发现,是人类第一次发现某些元素自身也具有自发辐射现象,引起了人们对原子核问题的关注.
贝克勒尔获1903年诺贝尔奖.
D. 物理学重大发现历史有谁
公元前5世纪 (希腊)德莫克里特 古代原子论
公元前3世纪 (希腊)阿基米德 杠杆原理,浮力,比重
艾拉托色尼 测定地球的大小
公元1世纪 张衡 发明地动仪
2世纪 (希腊)托勒梅 地心说
8世纪 张遂 南宫说 实测子午线
1543 波兰 哥白尼 出版《天体运行》,确立日心说,近代天文学起点
1590 意大利 伽利略 自由落体
1609 德国 开普勒 行星运动第1,2定律
1619 德国 开普勒 行星运动第3定律
1643 意大利 托里拆利 发现真空
1665 牛顿 太阳光谱
1666 牛顿 万有引力
1669 牛顿 微积分
1687 牛顿 出版《原理》
1705 哈雷 确定哈雷彗星的周期
1750 富兰克林 发明避雷针
1752 富兰克林 发现雷电的本质
1772 法国 拉瓦锡 质量守恒定律
1799 意大利 伏打 发明电堆及电池
1803 道尔顿 提出分子-原子说
1831 法拉第 发现电磁感应
1847 焦耳 确定能量守恒和转换定律
1859 本生(德)基尔霍府(法) 创光谱分析法(这说明了化学物理还是一家)
1864 麦克斯韦 预见电磁波存在
1871 麦克斯韦 提出光的电磁说
1881 迈克尔逊 否定以太的实验
1888 赫兹 证明电磁波存在
1895 伦琴 发现X射线
1896 贝克勒尔 发现放射性
1897 汤姆生 发现电子
1900 普朗克 量子假说
1902 卢瑟福 元素衰变
1905 爱因斯坦 狭义相对论
1911 卢瑟福 原子太阳系模型
1915 爱因斯坦 广义相对论
1923 德布罗意 提出物质波
1925 海森堡 创立量子力学
狄拉克 量子力学基础方程式
1926 薛定谔 建立波动力学
E. 爱因斯坦之后,物理学有哪些重大发现
爱因斯坦是物理学史上一位具有划时代意义的伟大科学家。他的狭义相对论给人类带来了对时间、空间等概念的全新认识;广义相对论将引力几何化,推动着天文学进入一个新时期。爱因斯坦还是量子力学的奠基人之一,用光量子解释了光电效应使他获得了诺贝尔物理学奖。上世纪二十年代起,爱因斯坦就坐稳了物理学领袖的位置,尽管在他四十多岁后就没再做出重大科学发现。
60年代时,天文学领域也取得了一个又一个的重大发现,类星体、脉冲星、宇宙微波背景辐射、星际有机分子就是在这期间被发现的。这些发现为人类认识宇宙、为推动天文学、宇宙学的发展起到了极大的促进作用。
另外,超导体的理论研究、黑洞的发现、量子霍尔效应的发现、中微子振荡的发现、引力波的发现都是物理学史、人类文明史上具有里程碑意义的事件。今天,物理学依然有很多重大问题有待进一步解决。
F. 19世纪末20世纪初物理学的三大发现是什么 意义何在
19世纪末20世纪初物理学的三大发现是:电子、X射线和放射性现象。
1、X射线
X射线是一种波长极短,能量很大的电磁波,由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。这一发现标志着现代物理学的产生。
由于X射线与原子中内层电子的跃迁有关,这说明了物理学还存在亟待搜索的未知领域,X射线本身在医疗、研究物质结构等方面都有很多的实用价值。
2、放射线
1896年,贝克勒耳发现了放射线。卢瑟福继而开始研究放射线,他分别研究了三种射线的穿透本领。结果是:α射线的穿透本领最差,β射线的穿透本领比α射线强一些,能穿透几毫米厚的铝片。γ射线的穿透本领极强,1.3厘米厚的铅板也只能使它的强度减弱一半。
3、电子
电子是在1897年由剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现的,一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成。电子的定向运动形成电流,如金属导线中的电流。
利用电场和磁场,能按照需要控制电子的运动(在固体、真空中),从而制造出各种电子仪器和元件,如各种电子管、电子显微镜等。
(6)物理学大发现扩展阅读
十九世纪末二十世纪初,经典物理学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段,随着热力学和统计力学的建立以及麦克斯韦电磁场理论的建立,经典物理学达到了它的顶峰,当时人们以系统的形式描绘出一幅物理世界的清晰、完整的图画,几乎能完美地解释所有已经观察到的物理现象。
由于经典物理学的巨大成就,当时不少物理学家产生了这样一种思想:认为物理学的大厦已经建成,物理学的发展基本上已经完成,人们对物理世界的解释已经达到了终点。
物理学的一些基本的、原则的问题都已经解决,剩下来的只是进一步精确化的问题,即在一些细节上作一些补充和修正,使已知公式中的各个常数测得更精确一些。
然而,在十九世纪末二十世纪初,正当物理学家在庆贺物理学大厦落成之际,科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。
首先是世纪之交物理学的三大发现,其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云”:“以太漂移”的“零结果”和黑体辐射的“紫外灾难”。
这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论有尖锐的矛盾,经典物理学的传统观念受到冲击,经典物理发生“危机”。
由此引起物理学的一场革命。普朗克在德国物理学会上报告结果,成为革命开始的时刻。爱因斯坦创立相对论;海森堡、薛定谔等一群科学家创立量子力学,现代物理学诞生。
G. 近年来(15 16 17年)物理学上的最大发现 成就等。最好有详细介绍 🙏
2015年2月26日,国际顶级科学期刊《自然》(Nature)以封面标题的形式发表了潘建伟、陆朝阳等人的文章《单个光子的多个自由度的量子隐形传态》(Quantum teleportation of multiple degrees of freedom of a single photon)。
简而言之,这项工作的新成果在于“多个自由度”,因为以前已经实现了单个自由度的量子隐形传态。
什么是量子?一个量如果存在最小的不可分割的基本单位,就像上台阶一样,只能上一个一个的台阶而不能上半个台阶,我们就说这个量是量子化的,把这个最小单位称为量子。我们日常所见的宏观世界似乎一切都是无限可分的,微观世界里却有很多物理量是量子化的,例如原子中电子的能量。所以准确描述微观世界的理论必然是量子化的,这种理论就是量子力学。宏观物质是由微观粒子组成的,所以对宏观世界的准确描述也必须是量子力学。中学里学的牛顿力学只是对宏观世界的近似描述,在作为量子力学对立面的意义上被称为经典力学。
什么是量子隐形传态?这是一种在1993年提出的方案,把粒子A的未知的量子态传输给远处的另一个粒子B,让B粒子的状态变成A粒子最初的状态。注意传的是状态而不是粒子,A、B的空间位置都没有变化,并不是把A粒子传到远处。当B获得这个状态时,A的状态必然改变,任何时刻都只能有一个粒子处于目标状态,所以并不能复制状态,或者说这是一种破坏性的复制。在宏观世界复制一本书或一个电脑文件是很容易的,在量子力学中却不能复制一个粒子的未知状态,这是量子与经典的一个本质区别。很多人听说量子力学中状态的变化是瞬时的,无论两个粒子相距多远,于是认为隐形传态的速度可以超过光速,推翻相对论。错了。隐形传态的方案中有一步是把一个重要的信息(可以理解为一个密钥)从A处传到B处,利用这个信息才能把B粒子的状态变成目标状态。这个信息需要用经典信道(例如打电话、发邮件)传送,速度不能超过光速,所以整个隐形传态的速度也不能超过光速。很多人把隐形传态当成科幻电影中的传送术,瞬间把人传到任意远处,然后还担心复制人和本尊的伦理问题,其实这些理解都是错误的。量子隐形传态是以不高于光速的速度、破坏性地把一个粒子的未知状态传输给另一个粒子。打个比方,用颜色表示状态,A粒子最初是红色的,通过隐形传态,我们可以让远处的B粒子变成红色,而A粒子同时变成了绿色。但是我们完全不需要知道A最初是什么颜色,无论A是什么颜色,这套方法都可以保证B变成A最初的颜色,同时A的颜色改变。
量子隐形传态是在什么时候实现的?是1997年,当时潘建伟在奥地利维也纳大学的塞林格(Zeilinger)教授组里读博士,他们在《自然》上发表了一篇题为《实验量子隐形传态》(“Experimental quantum teleportation”)的文章,潘建伟是第二作者。这篇文章后来入选了《自然》杂志的“百年物理学21篇经典论文”,跟它并列的论文包括伦琴发现X射线、爱因斯坦建立相对论、沃森和克里克发现DNA双螺旋结构等等。
什么是自由度?自由度就是描述一个体系所需的变量的数目。例如一个静止在一条线上的粒子,描述它只需要一个数,自由度就是1。静止在一个面上的粒子,自由度就是2。三维空间中的静止粒子,自由度就是3。描述三维空间中一个运动的粒子,需要知道位置的3个分量和动量的3个分量,自由度是6。光子具有自旋角动量和轨道角动量,如果你看不懂这两个词,没关系,只要明白它们是两个自由度就够了。在1997年的实验中,传的只是自旋。此后各种体系的各种自由度都被传输过,但每次实验都只能传输一个自由度。
传输一个自由度固然很厉害,但是只具有演示价值。隐形传态要实用,就必须传输多个自由度。这在理论上是完全可以实现的。打个比方,现在用颜色和形状来表示状态,A粒子最初是红色的正方体,我们可以让B粒子变成红色的正方体,同时A变成绿色的球体。这个扩展看似显而易见,但跟传输一个自由度相比,有极大的困难。隐形传态实验一般需要一个传输的“量子通道”,这个通道是由多个粒子组成的,这些粒子纠缠在一起,使得一个粒子状态的改变立刻就会造成其他粒子状态的改变。用物理学术语说,这些粒子处于“纠缠态”。制备多粒子的纠缠态已经是一个很困难的任务了,而要传输多个自由度,就需要制备多粒子的多个自由度的“超纠缠态”,更加令人望而生畏。潘建伟研究组就是攻破了这个难关,搭建了6光子的自旋-轨道角动量纠缠实验平台,才实现了自旋和轨道角动量的同时传输。
用《道德经》的话说:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”1997年实现了道生一,那时潘建伟还是博士生。2015年实现了一生二,这时他已经是量子信息的国际领导者。从传输一个自由度到传输两个自由度,走了18年之久,这中间有无数的奇思妙想、艰苦奋斗,是人类智慧与精神的伟大赞歌。
下面我们来看其余九大突破。再次强调,排名不分先后,九名并列亚军。每一项工作都是科学家们的卓越成就,值得我们热烈鼓掌。基本内容是我对上引欧洲物理学会新闻的翻译,有些地方加上我的注释。
首次测量到单电子的同步辐射。奖给8号项目(Project 8)协作组(注释:8号项目的两位发言人来自美国的麻省理工大学和加州大学圣塔芭芭拉分校),他们测量到氪-83的β衰变中发射出的单个电子的同步辐射。辐射是在电子通过磁场时发出的,使得团队可以对粒子被发射时的能量作出非常精确的测量。8号项目正在努力提高测量精度,以用于计算物理学中最难以捉摸的量之一——电子型反中微子的质量,这些电子型反中微子也是在β衰变中发射出的。注释:根据相对论,能量等于质量乘以光速的平方。因此如果精确地知道一个核反应前后那些能观测到的粒子的能量,两者相减就得到那些观测不到的粒子(在这里是电子型反中微子)带走的能量,也就知道了这些粒子的质量。因为中微子的质量非常微小,接近于零,所以这个实验需要极高的精度,才能得出有意义的结果。
终于发现了外尔费米子。奖给普林斯顿大学的Zahid Hasan、麻省理工大学的Marin Soljačić以及中国科学院(注释:物理研究所)的方忠与翁红明,为他们关于外尔费米子的先驱性工作。这些无质量的粒子是德国数学家赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)在1929年预言的。Hasan和方忠、翁红明领导的团队各自独立地在准金属砷化钽(TaAs)中发现了一种准粒子的指示性证据,这种准粒子表现得就像外尔费米子。Soljačić和同事们在一种非常不同的材料中发现了存在外尔玻色子的证据,——一种“双gyroid”(注释:gyroid是一种无穷连接的三重周期性最小面,参见https://en.wikipedia.org/wiki/Gyroid)的光子晶体。外尔费米子的无质量特性意味着它们可能被用于高速电子学,此外由于它们面对散射时受到拓扑保护,对量子计算机可能也有用处。注释:对外尔费米子的一个介绍,可以见中科院物理所戴希研究员的博客《外尔半金属的故事》,他和方忠用理论计算预测了在TaAs中发现外尔费米子的可能性。现在发现的外尔费米子不是真实的粒子,而是一种真实粒子的集体运动模式,即准粒子,这是凝聚态物理中特有的现象。外尔最初是在粒子物理领域预言这种粒子的,寻找它花了86年,最终却是在凝聚态物理领域找到了这种粒子。在凝聚态物理中实现粒子物理的理论,是当代物理学一种普遍而有趣的思路。
2016年物理学将会发生一些重大的科学事件,其中粒子物理学、天文学和宇宙学似乎提前规划好了。来自欧洲核子研究中心总干事法比奥拉的观点,明年大型强子对撞机会继续在13 TeV能量上对撞质子,预计会有一个新的发现,是后上帝粒子时代的产物。但是强子对撞机可能还无法达到14TeV能量,科学家正在不断进行尝试,欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS实验已经暗示超对称粒子存在的可能性,它们位于更高对撞能量中。2016年科学领域取得了许多令人瞩目的成就,包括有“时空涟漪”之称的引力波被发现、可以发射有效载荷至轨道并安全返回的火箭等。但2017年更令人充满期待,人类有望找到“信息宝库”,包括卡西尼号探测器通过土星大气层、新的物理学粒子被发现、预防痴呆症的更好方式等。与此同时,2017年也有许多令科学家们感到害怕的前景。
2017年科学展望
1.利物浦大学物理学教授塔拉·希尔斯(Tara Shears)
2016年,欧洲大型强子对撞机完成技术升级并重新启动,相比以前拥有了更加强大的能级和强度,获得了海量高能数据。我期盼着强子对撞机的粒子对撞数据中出现新的发现,那必定是非常有趣的。通过对这些数据进行分析,你觉得宇宙正慢慢成为焦点,你很快就能看到更多粒子被发现。
2.伦敦大学学院精神病学讲师克劳迪亚·库珀(Claudia Cooper)
随着我们越来越多地发现可增加老年痴呆症危险的因素,较少正规教育、不良饮食、糖尿病、缺少活动、听力损失等,我们有可能延缓甚至预防老年痴呆症。在精神上、社交方面以及心理上帮助人们保持活跃,吃更健康的饮食和好好照顾自己的身体,都可以减缓认知衰退的速度。2017年,相关研究有望取得更多发现,以支持人们抵抗痴呆症的侵袭。
3.朴茨茅斯大学天文学和天体物理学讲师凯伦·马斯特斯(Karen Masters)
我非常期待下一轮引力波试验的结果。2016年人类首次直接探测到引力波,这让我感到非常激动,我甚至因此专门买下带有引力波图案的裙子以示庆祝。首次发现引力波不仅证明了引力理论的正确性,同时也是对那些建造惊人探测器的人的巨大鼓舞。更重要的是,作为天文学家,我发现物体探测非常迷人。黑洞碰撞的质量令人感到惊讶,它竟然能够发出如此清晰的信号,并且在试验初期就被发现。是幸运,亦或是这种信号普遍存在?我很激动,希望2017年能够看到宇宙中更多的黑洞碰撞事件,我们将利用这些新的方式来了解宇宙。