粒子对撞机是在高能同步加速器基础大型粒子对撞机上发展起来的一种装置，主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流，到一定强度及能量时使其进行对撞，以产生足够高的反应能量。原理在高能同步加速器基础上发展起来的一种装置，其主要作用是积累并加速相继由前级加速器注入的两束粒子流，到一定束流强度及一定能量时使其在相向运动状态下进行对撞，以产生足够高的相互作用反应率，便于测量。用高能粒子轰击静止钯（粒子）时，只有质心系中的能量才是粒子相互作用的有效能量，它只占实验室系中粒子总能量的一部分。如果射到靶上的粒子能量为e，则对靶中同种粒子作用的质心系能量约为e(e为粒子的静止能量)。用于相互作用的那部分能量所占的比例将越来越小，即被加速粒子能量的利用效率越来越低，但是，如果是两个能量为e的相向运动的同种高能粒子束对撞，则质心系能量约为2e，即粒子全部能量均可用来进行相互作用。可见，为了得到相同的质心系能量，所需的加速器能量将比对撞机大得多。如果对撞机能量为e，则相应的加速器能量应为2e2/e。例如，能量为2×300gev的质子、质子对撞机，同一台能为180000gev的质子加速器相当，建造这样高能量的加速器。在目前的技术水平及经济条件仍然是不可及的。但建造上述能量或更高一些能量的对撞机是完全可行的，这就是近20年来对撞机得到广泛发展的原因之一。
LHC是世界上最大的机器，它被安装在27公里隧道里的设备总重量达37600吨，其中有9300块磁铁。LHC又是地球上最快速的“跑道”，质子束在加速的时候，每秒钟在27公里长的跑道里转11245圈，相当光速的99.999999%。它拥有太阳系最空的地方，在LHC的真空室里的压强只有10—13大气压，是月球上气体密度的1/10。在LHC中，两束质子对撞时，产生的超高温相当于太阳中心温度的10万倍，成为银河系最热的点，而与之形成鲜明对照的是，超导磁铁工作温度为零下271.3摄氏度，比遥远的外层空间还要冷。为了获取和分析LHC中的每秒产生的6亿个质子对撞事例，需要世界上最大、最复杂的探测器和数据处理能力最强的超级计算机。 顾玉清：这一巨型系统堪称历史上最大规模的物理试验室，其质子对撞能量是目前世界上最大对撞机能量的7倍。欧洲核子研究中心总裁罗贝尔·艾马尔说，它的建成将有助于破译宇宙的密码，复制宇宙形成的第一瞬间，让人类知道“它们从哪里来，到哪里去，宇宙是否会走向终结。”科学家认为，大型强子对撞机对医学、材料、国家安全、工业制造、计算机、科学和人力资源等方面具有重要意义，将促进人类社会的进步和发展。
好像听说能产生黑洞，我也想问一下，不是去年就对撞了吗？为什么没有看到新闻说对撞的结果啊？不知出现黑洞了吗？
大型强子对撞机（LHC）产生的能量是其他粒子加速器以前都无法达到的，但是自然界中的宇宙光相撞产生了更高的能量。多年来，这种高能粒子相撞产生的能量的安全性问题，一直备受关注。据新实验数据和对相关理论的新认识显示，大型强子对撞机安全评估团（LSAG）已经重新校正了该团在2003年做出的一份调查分析。这个安全评估团由中立派科学家组成。2003年，有关报告称大型强子对撞机碰撞不存在风险，因此没理由对安全问题过多关注。现在大型强子对撞机安全评估团对这些结论进行了重新审定和补充。不管大型强子对撞机将要做什么，自然界在地球和其他天体的一生中，已经这样做了很多次。欧洲粒子物理研究所科学政策委员会（CERN's Scientific Policy Committee）已经重新审查了大型强子对撞机安全评估团的报告，并对该团的观点表示赞成。欧洲粒子物理研究所科学政策委员会是由为欧洲粒子物理研究所的主管团体——董事会提建议的院外科学家组成。欧洲粒子物理研究所总结出的主要论据，可支持大型强子对撞机安全评估团的论文观点。任何对更多细节感兴趣的人，都被鼓励直接商讨这个问题和它涉及的技术科学论文。 当比我们的太阳更大的特定恒星在生命最后阶段发生爆炸时，自然界就会形成黑洞。它们将大量物质浓缩在非常小的空间内。假设在大型强子对撞机内的质子相撞产生粒子的过程中，形成了微小黑洞，每个质子拥有的能量可跟一只飞行中的蚊子相当。天文学上的黑洞比大型强子对撞机能产生的任何东西的质量更重。据爱因斯坦的相对论描述的重力性质，大型强子对撞机内不可能产生微小黑洞。然而一些纯理论预言大型强子对撞机能产生这种粒子产品。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的此类粒子会立刻分解。因此它产生的黑洞将没时间浓缩物质，产生肉眼可见的结果。虽然稳定的微小黑洞理论站不住脚，但是研究宇宙射线产生的微小黑洞结果显示，它们没有危害。大型强子对撞机内发生的撞击，与地球等天体和宇宙射线发生碰撞不同，在大型强子对撞机内的碰撞过程中产生的新粒子，一般比宇宙射线产生的粒子的运行速度更加缓慢。稳定的黑洞不是带电，就是呈中性。不管是宇宙射线产生的粒子，还是大型强子对撞机产生的粒子，如果它们带电，它们就能与普通物质结合，这个过程在粒子穿越地球时会停止。地球依然存在的事实，排除了宇宙射线或大型强子对撞机可产生带电且危险的微小黑洞的可能性。如果稳定的微小黑洞不带电，它们与地球之间的互动将非常微弱。宇宙射线产生的那些黑洞可以在不对地球造成任何危害的情况下穿过它，进入太空，因此由大型强子对撞机产生的那些黑洞也可继续停留在地球上。然而，宇宙中有比地球更大更密集的天体。宇宙射线与中子星或白矮星等天体相撞产生的黑洞可处于休眠状态。地球等这种致密体继续存在的事实，排除了大型强子对撞机产生任何危险黑洞的可能性。 2010年11月8日，科学家们开始利用位于瑞士和法国边境的欧洲大型强子对撞机制造小型 “宇宙大爆炸”，模拟近140亿年前宇宙形成的瞬间过程。这是该机器第一次使用铅离子进行对撞，以往实验均使用质子。铅离子和质子统称“强子”，但前者比后者更大、更重。8日开始的实验取名为“爱丽丝”（ALICE），是“大强子对撞实验”的英文缩写。实验第一阶段任务将于今年12月完成。在全长约27公里的环形轨道内部，两束铅离子束流朝着相反的方向前进，它们每运行一圈，就会获得更多的能量，速度也随之增加。对撞瞬间产生的高温相当于太阳核心温度的10万倍，即10万亿度。据信这个温度就是137亿年前宇宙大爆炸刚刚发生后百万分之几秒内的温度。在这一温度下将产生“夸克—胶子等离子体”。现有物理学理论认为，宇宙诞生后的百万分之几秒内，宇宙中曾存在过一种被称为“夸克—胶子等离子体”的物质。科学家们希望通过迷你“宇宙大爆炸”实验，解开宇宙形成之谜。
我是一个小小原子，小的微不足道，但我确实是构成物质的粒子。我的结构探索历程真的很曲折，在很久以前有一个名叫道尔顿的人竟说我是一个不可分割的实心球体，我真的感到惊讶极了；接着一个叫汤姆森的人发现了我体内的电子，把我比作一个大西瓜，我很着急，为什么还没有人发现我体内最重要的东西呢？终于，卢瑟福发现了我体内的原子核，以及组成电子核的质子与中子，我的身世之迷终于被揭开了！其实我是不带电的，我的电子数与质子数相等，每一个电子和每一个质子各分别带一个负电荷和一个正电荷，所以电荷抵消了，我也就不显电性。你别看我的原子核小，但是组成它的质子和中子质量却很大，所以质子和中子的数量决定我的质量，同时质子数也决定着我的种类。虽然我的体积很小，但我的作用还是不可小觑的，我可以先构成分子，再构成物质，比如最常见的水――水是由水分子构成的，而每个水分子又是有两个氢原子和一个氧原子构成的，说到底，水的构成少不了我们原子。还有，我还可以直接构成物质，比如说金呀，金刚石呀，金由金原子构成，金刚石由碳原子构成。这么贵重的东西都是由我们原子构成的，大家是不是觉得我的身价高了许多啊。一次偶然我进入了一所学校的化学实验室，然后迷迷糊糊间我扔掉了我的某些电子，我成了带正电荷的阳离子！我不再是一个电中性的原子了，我的质子数不再等于电子数了。我心中很不是滋味，开始成为离子的新鲜与好奇消失的无影无踪，我为不再是自己了而难过。好在有另一种带负电荷的阴离子和我一起构成新的化合物，多少为我减轻了一些失落感。但是，我还是很想念我作为一个小小原子时的生活！
2003年7月30日，中国科学院高能物理研究所在新闻通报会上宣布，北京谱仪国际合作组最近发现了一个新粒子。北京谱仪合作组是由高能物理研究所和国内17所大学和研究机构及美国、日本、韩国和英国的物理学家和研究生组成的。这个新粒子是该合作组通过分析5800万J/ψ粒子衰变的事例数据，在分析粲粒子辐射衰变到正反质子的过程中发现的。这项研究成果的论文已在世界最具权威和最有影响的期刊《物理学评论快报》(2003年7月)上发表。这次发现新粒子的消息顿时引起了各方的广泛关注。人们都很想知道这是一种什么样的粒子？这一新发现有何物理意义？这是不是又是一个突破性的成就？要想回答这些问题，就需要了解一些粒子物理学的有关知识。人们最初是按粒子的质量大小将它们分为三类，并给每类一个统称。质量大的叫做重子，例如质子和中子；质量小的叫做轻子，例如电子和几乎无质量的中微子；大小介于两者之间的叫做介子，例如π介子。后来根据重子和介子都受强力支配的这一性质，把它们统称为强子。早期有些物理学家猜测介子由质子和反质子束缚态组成，但被后来夸克模型代替。1964年盖尔曼等人提出了关于强子结构的夸克模型。在夸克模型中，重子由三个夸克组成，而介子则由正反两个夸克组成。在初期提出的夸克模型中，只有u、d、s三种夸克。1974年，J/ψ粒子被丁肇中教授和里克特教授各自独立发现后，三种夸克的理论无法解释这种长寿命的介子，因此引入第四种夸克，即粲夸克c，而J/ψ粒子是由一个粲夸克(c)和一个反粲夸克组成的。这以后又引入了第五种夸克底夸克b和第六种夸克顶夸克t。到1995年为止，理论上预言的6种夸克都被实验发现了。J/ψ粒子在正负电子对撞中产额很高，J/ψ粒子的衰变是研究强子谱和寻找新粒子的理想途径。北京谱仪获取的5800万J/ψ粒子事例比国际上其他同类实验数据约高一个量级，为物理分析创造了良好的基础。这个新粒子的寿命非常短，因此也被称为共振态。所谓共振态，是一种不稳定的强子，它带有强子的诸如自旋、宇称、同位旋等各种量子数。共振态粒子一般都是通过强力衰变，因而寿命很短，大约10-20—10-24秒。根据量子力学能量和时间的不确定原理，不稳定粒子没有确定的质量，其不确定程度称为宽度(9)，与粒子的寿命(τ)成反比(9=η/τ)。共振态粒子的宽度可以高达几百MeV，因而说新发现的粒子宽度很窄。尽管这个新发现的共振态的质量略小于质子与反质子的质量之和，正是由于共振态粒子的质量有一定的宽度，使得这个共振态仍有少量粒子的质量大于质子与反质子的质量之和，而衰变成质子与反质子。粒子物理实验研究在若干粒子的衰变中已观察到类似的现象。这次新发现的消息刚刚传出，欧洲核子研究中心著名的理论物理学家埃利斯(J.Ellis)就在一篇论国际最新进展的文章中评价说：“这一发现和世界上其他新的实验结果是令人惊异的，对发展强相互作用理论有着重要意义。”诺贝尔物理学奖获得者李政道教授也致信高能所表示祝贺，信中评价说：“这是一个十分重要的成果，也是物理学上很有意义的工作。”寻找多夸克态一直是国际高能物理实验的重要目标。在实验上早期发现的数百个介子共振态和重子共振态中，都没有多夸克态的确凿证据。最近，国际上有几个实验组在进行这方面的探索，取得了显著进展。而北京正负电子对撞机上的实验，新发现的粒子由于特有的性质，尤其是很窄的宽度而很难归结为通常的夸克—反夸克结合态，因而被推测为可能是一种多夸克态。有些物理学家认为，所发现的共振态粒子可能是重子反重子束缚态(多夸克态的一种)。广泛和密切的国际合作是高能物理研究基本特点。北京正负电子对撞机从设计之日起，就一直得到国际高能物理界，特别是李政道教授的大力支持。二十多年来，中国科学院和美国能源部每年都举行会谈，重点讨论双方在北京正负电子对撞机和北京谱仪的合作。国家自然科学基金委员会对北京谱仪的研究工作也一直给予大力支持。北京正负电子对撞机和北京谱仪在1999年初完成了升级改造后，整体综合性能大幅度提高，每天获取的数据量是改造前的3—4倍，数据的质量良好。北京谱仪国际合作组对这些数据进行了深入细致的分析和研究，此次发现新粒子是这批数据的重大物理成果之一。北京正负电子对撞机和北京谱仪运行在20亿—50亿电子伏特的能量区域，尽管在世界上这个能量不是很高，但属于国际高能物理实验研究两大前沿之一的精确测量前沿，具有重大的物理意义，不断出现新的重大成果，成为国际高能物理研究的一个新热点，竞争十分激烈。国家有关部门已经批准对北京正负电子对撞机和北京谱仪进行重大改造，预期加速器提供的数据量将提高两个数量级，探测器的性能也将大幅度提高。这个重大改造完成后，北京正负电子对撞机将能继续保持在粲夸克物理和强子谱等研究领域的国际领先地位。新的发现，也是新的挑战。高能所的科学家表示：目前我们的研究结果只是确定了这个新粒子的存在，要最终明确这个新粒子的基本性质和物理意义，还要北京谱仪合作组的中外科学家进一步做大量的深入细致的数据分析工作，更需要与国内外的理论物理学家密切配合，认真研究，也可能需要更大量的数据才能最终回答这些问题。 中美科学家日前在北京正负电子对撞机上首次发现一个新粒子。中科院高能所负责人说，各种分析研究已经确认这是一个新的粒子，而且可能是几十年前由科学家费米和杨振宁预言的多夸克态粒子。目前，中外物理学家正对这个新粒子的性质和衰变特性从理论和实验上做更深入的研究和讨论。北京时间7月1日消息，粒子物理标准模型中一种最难以琢磨的粒子再次逃脱了人们的视线，这或者说明希格斯粒子(Higgsboson)受到了压制，或者证明这种粒子根本不存在。这对于理解为何我们身处的宇宙有团聚物是非常关键的一步，但是世界最权威的美国国家加速器实验室(Fermilab)的最新预测表明至少在未来的六年内这项研究难有结果。北京时间7月3日消息，日本的物理学家已经发现了一种新的次原子粒子，它由5夸克组成而非通常情况下的2或3夸克。理论学家原先推测物质可能会由4个或者更多的夸克来组成，但是过去30多年所进行的实验表明很难印证这种推测。这项发现将刊登在7月4日发行的物理评论集中，势必将在粒子物理研究领域引发轰动效应，也会有助于加深人们对于早期宇宙的理解。
这表明银河系内大量存在可将宇宙线加速到1PeV的‘拍电子伏特宇宙线加速器’（PeVatron），它们都是超高能宇宙线源的候选者，这就向着解决宇宙线起源这一科学难题迈出了重要一步。
高海拔宇宙线观测站全景航拍。 （中科院高能所/图） 在晴朗的夜晚，我们欣赏满天繁星，却不知在这背后宇宙其实暗流汹涌，时刻都在发生着我们肉眼不可见的能量极高的事件。其中很多事件产生的高能粒子来到地球，这些粒子以电离的原子核为主，还包括少量的正负电子和伽马射线，因为来自宇宙而被称作宇宙线。宇宙线携带着很多关于宇宙的信息，因此成为科学家研究的重点。由中国科学院高能物理研究所牵头建设的国家重大 科技 基础设施“高海拔宇宙线观测站”（Large High Altitude Air Shower Observatory，LHAASO）的科学目标就是 探索 高能宇宙线起源以及相关的宇宙演化、高能天体演化和暗物质的研究。 美国东部时间2021年7月8日，LHAASO合作组在《科学》（Science）上发表了最新研究成果，宣布他们精确测量了高能天文学标准烛光的亮度，为超高能伽马光源测定了新标准；同时还观测到能量达到1.1拍电子伏（PeV，1拍=1千万亿）的伽马光子，证明了宇宙中存在能力超强的电子加速器，并对现有理论提出了挑战。高能天文学标准烛光指的是测量其他天体辐射强度的标尺。标准烛光可以看作是宇宙中已知亮度的“灯泡”，科学家可以以此为参照测量其他天体的亮度进而推测这些天体的距离。这次LHAASO合作组测定的作为标准烛光的天体是著名的蟹状星云（crab nebula）。 人类对蟹状星云及其前身的观测已经延续近千年。公元1054年，即北宋至和元年，发生了一次超新星爆发事件，我国古代天文学家观察到了这个事件并进行了记录，相关记载可见于《宋会要》等宋代文献。我国古代将突然出现的星星称作“客星”，1054年的这颗超新星出现在天关星（金牛座ζ）附近，故名“天关客星”。在现代天文学里，这次超新星爆发编号为SN 1054。 这次超新星爆发的遗迹经过近千年的演化就是我们今天看到的蟹状星云。1731年，英国外科医生和天文学家约翰·贝维斯（John Bevis）首次发现了蟹状星云。1758年，法国天文学家查尔斯·梅西耶（Charles Messier）在搜寻彗星时又独立发现了蟹状星云。1774年，他在编制著名的梅西耶星表时把蟹状星云排在第一个，编号为M1。1844年，英国天文学家威廉·罗斯（William ParsonsRosse）对M1进行观测，由于他使用的望远镜分辨率不高，这个星云看起来就像是一只螃蟹，因此他把这个星云命名为蟹状星云。 1921年，天文学家约翰·邓肯（John Duncan）通过比较不同的照片发现了蟹状星云膨胀的迹象。同年，另一位天文学家克努特·伦德马克（Knut Lundmark）注意到蟹状星云与中国北宋时期记录的“客星”位置相近。1928年，天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）认为蟹状星云就是1054年超新星爆发后留下的遗迹。这样，蟹状星云成为现代天文学中第一个被证认的具有清晰 历史 观测记录的超新星遗迹。 蟹状星云距离地球约6500光年，直径约11光年，并以每秒钟大约1500千米的速度在膨胀。1969年，天文学家在蟹状星云的中心发现了一颗以每秒钟30.2圈快速旋转的脉冲星，这是首颗被确认为 历史 上超新星爆发遗迹的天体。这颗脉冲星高速旋转的超强磁场将表面磁层中的大量正负电子持续不断地吹向四周，形成一股速度接近光速的强劲星风。星风中的电子与外部介质碰撞后会被进一步加速至更高能量并产生我们看到的星云。 蟹状星云是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体，因此具有重要的研究价值。科学家对其光谱已经进行了大量的观测研究，光谱精确测量跨越22个量级。蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源，因此在多个波段上它被作为标准烛光。这次测量了蟹状星云亮度的LHAASO位于四川省稻城县海拔4410米的海子山，占地面积约1.3平方千米，是由5195个电磁粒子探测器和1188个缪子探测器组成的1平方千米地面簇射粒子阵列（简称KM2A）、78000平方米的含有3120个探测器单元的水切伦科夫探测器阵列以及18台广角切伦科夫望远镜交错排布组成的复合阵列。LHAASO采用这四种探测技术，可以全方位、多变量、立体地测量宇宙线或伽马射线在大气层中的反应，并重建它们的基本信息。 2017年，LHAASO主体建设工程破土动工。此后，LAHHSO遵循“边建设边运行”的安排，1/2规模 KM2A（由2365台电磁粒子探测器和578个缪子探测器组成）自2019年12月底正式运行。2020年12月，3/4规模KM2A实现稳定运行与采数。2021年7月1日，电磁粒子探测器阵列安装完成，成为继缪子探测器全阵列建成之后的又一标志性的事件。LAHHSO预计在2021年7月底之前实现KM2A全阵列的正常运行和物理采数。 近年来，我国在基础科学研究设备方面取得了长足进展，世界上口径最大的射电望远镜、有“天眼”之称的500米口径球面射电望远镜（FAST）已经建成并投入使用，硬X射线调制望远镜（HXMT）“慧眼”发射升空后获得了一系列重要的观测结果。探测宇宙高能粒子的强大能力使得LAHHSO成为高山上的“火眼金睛”。 伽马射线是一种波长短、能量高的电磁波。在此之前，包括中国在内的世界上多个国家的探测器都测量过蟹状星云的伽马射线辐射。但是受制于探测能力的限制，此前并没有对0.3拍电子伏以上能量段的精确测量。LHAASO合作组这次在论文中公布了他们测量的蟹状星云辐射的最高能量端能谱，覆盖了从0.0005到1.1拍电子伏宽广的范围，不但确认了此范围内其他实验几十年的观测结果，还实现了前所未有的超高能区（0.3-1.1拍电子伏）的精确测量，这为该能区标准烛光设定了亮度标准。 LHAASO还测量到能量达1.1拍电子伏的伽马光子，科学家由此确定在大约仅为太阳系1/10大小（约5000倍日地距离）的蟹状星云核心区内存在能力超强的电子加速器，加速能力可以达到2.3拍电子伏，这个加速能量达到了世界上最大的电子加速器——欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机（LEP）产生的电子束的能量的两万倍左右。 科学家此前利用简单的电子加速模型就能对蟹状星云的光谱做出精确解释，这被称作“标准模型”，但是这次的研究成果却对“标准模型”提出了挑战。因为越高能的电子越容易在磁场中损失能量，蟹状星云内的粒子加速机制必须具有惊人效率才能克服这些电子的能量损失。研究人员根据LHAASO的测量结果推算，发现其粒子加速效率要比超新星爆发产生的爆震波的加速效率高约一千倍，已经逼近了经典电动力学和磁流体力学的理论极限。“标准模型”在能量较低的波段与数据吻合得很好，但是在LHAASO观测到的超高能波段，已经明显偏离了“标准模型”。研究人员需要继续积累更多的观测数据，从而对现有理论进行修正并进一步加深对宇宙线的认识。虽然还未正式建成，但是LHAASO在此之前已经取得了重要的观测成果。2021年5月19日，LHAASO合作组在《自然》（Nature）上发表了一篇论文，宣布在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到最高1.4拍电子伏伽马光子。这是人类观测到的最高能量光子，开启了“超高能伽马天文学”的新时代。这篇论文的成果是基于2019年12月底正式运行的1/2规模探测装置在2020年内11个月的观测结果。 LAHHSO合作组在《自然》上发表的这项研究成果在宇宙线研究领域具有里程碑的意义。在这项研究的观测中，在LHAASO能够有效观测到的伽马射线源中，几乎所有的天体都具有辐射能谱在0.1 拍电子伏以上的超高能区，说明辐射这些伽马射线的父辈粒子能量超过了1 拍电子伏。这就揭示了银河系内普遍存在能够将粒子能量加速到超过1 拍电子伏的宇宙加速器，而人类在地球上目前为止建造的最大的加速器（欧洲核子研究中心的大型强子对撞机）只能将粒子加速到0.01拍电子伏，也就是说这些宇宙加速器的加速能力是大型强子对撞机的100倍以上。 LHAASO的发现开启了“超高能伽马天文学”新时代。1989年，美国亚利桑那州惠普尔天文台的实验组成功发现了首个伽马辐射能量超过0.1太电子伏（TeV，1太=1万亿）的天体，标志着“甚高能伽马天文学”时代的开启。在随后的30年里，科学家陆续发现了超过200个“甚高能”伽马射线源。2019年，人类探测到首个具有“超高能”伽马射线辐射的天体。LHAASO合作组在这篇论文中报告了他们在11个月的时间里就发现了12个“超高能”伽马射线源，预示着一个新的研究时代的到来，也向我们展现了一个充满极端事件和新奇现象的“超高能宇宙”。 在这项研究中，蟹状星云已经成为焦点，因为研究人员在蟹状星云中发现了能量超过1拍电子伏的伽马射线光子。当时，他们认为这一发现挑战了“标准模型”，甚至挑战了更加基本的电子加速理论，而在发表在《科学》上的论文中，他们继续对此进行了讨论和分析。 LHAASO合作组在短期内接连发布的重要研究成果证明了“火眼金睛”名副其实。在完全建成后，LHAASO预计每年可以记录到1-2个来自蟹状星云的拍电子伏光子。借助这样一件研究利器，科学家将能够深入 探索 极端天体现象及其相关的物理过程，并在极端条件下检验基本物理规律。他们将由此更加深入地认识超高能宇宙线起源，并有望破解宇宙线起源这个“世纪之谜”。 南方周末特约撰稿 鞠强
比原子还小的粒子几乎以光速在宇宙中穿梭，它们从宇宙的某个地方被放射到太空中。皮埃尔·奥杰天文台的科学合作，包括来自特拉华大学的研究人员，以前所未有的精度测量了这些粒子中最强大的粒子——超高能量宇宙射线。在此过程中，他们发现了能量光谱中的一个“纽结”，这个“纽结”使人们对这些亚原子空间旅行者的可能来源有了更多的了解。 该团队的发现是基于对215030次宇宙射线事件的分析，这些宇宙射线事件的能量超过2.5万亿电子伏特，这些数据是由阿根廷的皮埃尔·奥杰天文台在过去十年中记录的。它是世界上研究宇宙射线的最大的天文台。 新的光谱特征是宇宙射线能谱中一个大约13万亿电子伏特的扭结，它代表的不仅仅是在图表上绘制的点。这使人类更接近解决自然界中最高能粒子的奥秘。 “自从100年前宇宙射线被发现以来，一个长期存在的问题一直是，是什么加速了这些粒子的呢？”施罗德说。皮埃尔·奥杰合作的测量提供了重要的线索，根据之前的工作，我们知道这种加速器并不在我们的星系中。通过这次最新的分析，我们可以进一步证实我们早期的想法，即超高能宇宙射线不仅仅是氢的质子，而且是来自重元素的原子核的混合物，这种成分会随着能量的变化而变化。 施罗德和俄勒冈大学博士后研究员艾伦·科尔曼多年来一直是皮埃尔·奥杰合作小组的成员，他们对数据分析做出了贡献。特拉华大学于2018年正式作为机构成员加入该合作项目。该天文台由来自17个国家的400多名科学家组成，占地1200平方英里，相当于美国罗德岛的面积。 该天文台拥有1600多个被称为水切伦科夫观测站的探测器，分布在草原的高原上，由27个荧光望远镜俯瞰。总的来说，这些仪器可以测量一个超高能宇宙射线粒子在大气中释放的能量，并对其质量提供间接评估。所有这些数据——能量、质量和这些特殊粒子到达的方向——为我们提供了关于它们起源的重要线索。 此前，科学家们认为这些超高能量的宇宙射线粒子大部分是氢的质子，但最近的分析证实了这些粒子有一种核的混合物——有些比氧或氦重，比如硅和铁。 在宇宙射线能谱的曲线图上，您可以看到科学家称为“脚踝”的区域与图的起点（称为“脚趾”）之间的扭结。 “我们没有专门的名称，”科尔曼说，他是一个20人团队的成员，编写计算机代码，并进行大量数据分析所需的数字运算。 科尔曼直接参与了这一发现，他改进了粒子级联的重建（即宇宙射线撞击大气层时产生的粒子级联），以估计能量。他还进行了详细的研究，以确保这个新的拐点是真实的，而不是探测器造成的伪影。数据组的工作花费了两年多的时间。 “显然，这是相当轻微的，”科尔曼说到光谱纽结。“但每次你看到这样的突起，就表明物理学正在发生变化，这非常令人兴奋。” 科尔曼说，很难确定进入宇宙射线的质量。但是，这次合作的测量是如此的精确，以致于许多关于超高能量宇宙射线来自何处的其他理论模型现在可以被排除，而其他途径则可以更加积极地进行研究。 活动星系核和星暴星系目前被认为是高能粒子源。虽然它们通常的距离大约是1亿光年，但少数候选行星距离在2千万光年以内。 科尔曼说：“如果我们知道了高能粒子的来源，我们就能研究出有关情况的新细节。”是什么让这些超高能量得以存在？这些粒子可能来自我们甚至不知道的东西。” 科研人员研究的重点是进一步提高超高能宇宙射线的测量精度，并将宇宙射线谱的精确测量范围扩大到更低的能量。施罗德说，这将与其他实验产生更好的重叠，比如在南极对冰立方的宇宙射线测量，这是特拉华大学主要参与的另一个独特的天体粒子观测站。
这就奠定了我国在量子力学这一方面的基础，同时也说明我们的技术水平是非常高的，对以后的科研有了很大的帮助以及推动作用
f真是难为你了，这么深奥的论题，当然我是外行人不明白，不过我哥前段时间也写了论文，不过当然不是自己写得了，他没那水平，找到个网站还帮忙发表。可以把网站推荐给你，燕子期刊网
空间辐射环境下，高能电子容易在航天器外围介质材料内部或穿过航天器屏蔽层在其内部的介质材料上沉积。 当这些介质材料表面与周围其他部件的电位差或者材料内部沉积电荷产生的电场超过一定阈值时会发生放电现象，即深层充放电效应。介质的深层充放电效应可以影响材料的绝缘性能，产生的放电脉冲会干扰航天器上电子仪器的正常工作，严重时会使航天器发生故障。空间辐射对电子学系统的辐射破坏主要有电离效应和位移损伤。电离效应又包括总剂量电离损伤和单粒子效应。总剂量电离损伤可使半导体电导率发生变化, 漏电流的增加和时间响应的变坏等, 表面器件以总剂量电离损伤为主。单粒子效应SEE (Single even t effect) 是粒子辐射的另一类电离效应。当高能重离子穿过半导体存储器的灵敏体积时, 它在单位距离上产生很高的电离密度, 有可能产生足够的电荷使存储态翻转, 导致存储信息的错误, 这就是所谓的单粒子扰动SEU (Single even t up set) , 有时也称之为软错误, 这类错误可以通过程序重写等方法进行改正, 但无疑对计算机系统性能降低或失灵存在潜在威胁。还有另一类称之为硬错误的单粒子效应, 硬错误包括单粒子烧毁SEB (Single even tbu rnou t) 和单粒子锁闭SEL (Single even tlatchup ) 等, 除非电路电源电流有限, 这类错误的发生将导致半导体器件物理上的永久性破坏。
单粒子效应,顾名思义,是由单个的高能粒子引起的。单粒子翻转的假设首先是由Wallmark and Marcus在1962年提出的。而第一次被观测到的卫星异常,是由Binder et al.在1975年报告的。May and Woods观测到由α粒子引起的软错误,他们研究中的α粒子不是来自行星际空间中的,而是从集成电路的封装材料中痕量级（ppm）的铀和钍的自然衰变中来的。
1. 在公元前5世纪古希腊人德谟克利特认识到若将物质无限地分下去，小到不能切割为止，这最小部分就被称为“原子”。 2.1803年英国科学家道尔顿根据其进行的一系列实验提出了“原子学说”。 3.1811年意大利物理学家阿伏加德罗根据实验研究提出了“分子假说”。 4.1897年英国物理学家汤姆生发现阴极射线是由速度很高的带负电的粒子组成的，这种粒子称为“电子”。 5.1911年英国物理学家卢瑟福在成功地进行了α粒子散射实验后，提出了原子核式结构模型。原子的中心叫原子核，占很小体积，但其密度很大，几乎集中了原子的全部质量并带有正电荷。带负电荷的电子在不同的轨道上绕着原子核运动，就像地球绕着太阳运动一样。 6. 20世纪初,科学家在探索物质结构的历程中，相继发现原子核可以放出质子和中子，质子带正电荷，中子不带电。由此知道原子核是由质子和中子构成的。 7. 20世纪60年代，科学家发现质子和中子都是由称为“夸克”的更小的粒子构成。 8. 20世纪中叶起，人类为了探索微观世界的奥秘，制造了各种类型的粒子加速器。借助于不断完善的粒子加速器，又发现了μ介子、π介子、?转介子、?撰超子、?撞超子等四百余种粒子。这些粒子是比原子核更深一个层次的物质存在形式。人类对自然界的认识永无止境，探索永不停止，微观世界的神秘面纱还有待于同学们继续探索。
纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文， 希望能对大家有所帮助！纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料 一、 纳米材料的特性 当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能： 1、尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应 一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。 纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应 微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。 二、高聚物/纳米复合材料的技术进展 对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类： 1、高聚物/粘土纳米复合材料 由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料 用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料 碳纳米管于1991年由S.Iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。 碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。 在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。 三、前景与展望 在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。 参考 文献 ： [1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987. [2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会. [3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》 【摘 要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。 【关键词】纳米技术 包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展 纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。 由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。 纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。 目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。 抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。 另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍， 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。 结语 随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。 参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，2004.12. [2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002. [3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21 纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》 摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。 关键词：纳米材料;应用;前景展望 1.纳米技术引起纳米材料的兴起 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.纳米材料及其性质表现 2.1纳米材料 纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 2.2纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 3.纳米材料的应用示例 目前纳米材料主要用于下列方面： 3.1高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。 3.2纳米结构软磁材料 Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。 3.3电沉积纳米晶Ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。 3.4Al基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6GPa)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。 4.纳米材料的前景趋向 经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。 近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。
广袤而深邃的星空，隐藏着无穷的奥秘。自古以来，人们一直试图用各种方法来探究宇宙。早期由于生产力的低下，人类除了编写层出不穷的神话、幻想来寄托人类对宇宙的关注外，却对繁星如海、神奇莫测、谜团重重的宇宙表现出一种无奈。虽然热切地向往和试图揭开宇宙的奥秘，但种种疑问，令人迷惘。在 20 世纪以前，人类也通过观察，发现了一些天文现象，但人类无法清楚知晓天宇上的事情，也无法想象其他星球的真实面目。 20 世纪以来，随着科学技术的发展，人类已成功发射了人造卫星，并成功地登上了月球。当第一颗人造卫星进入地球轨道飞行之后，人类向地外星球的探索就被提到日程上。现今，人类的宇宙探测器不仅为人类登上月球开辟了道路，而且已探访了太阳系的各大行星，同时，正向太阳系外更遥远的星球跋涉
一、参照物和质点 为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体，叫做参照物。 在研究物体的运动时，不考虑物体的大小和形状，而把物体看作一个有质量的点，这个用来代替物体的有质量的点就叫做质点。 1、选择参照物的必要性一个物体相对于别的物体的位置的改变，叫做机械运动，简称运动。机械运动是最普遍的自然现象，宇宙中的一切物体，都在不停的运动着。因此，我们在研究物体的运动时，就必须假定某个物体是不动的，参照这个物体来确定其它物体的运动。 2、怎样选择参照物同一个运动，由于选择的参照物不同，观察的结果常常是不同的。例如，坐在运动着的火车里的乘客，若选车厢做参照物，则乘客相对于车厢是静止的；若选铁路旁边的树为参照物，则乘客是和火车一起运动的。参照物的选取往往是为了研究问题的方便。在研究的地面上的物体运动时，常取地球为参照物；在研究太阳系中行星的运动时，太阳就是最恰当的参照物，即假定太阳是静止不动的。 3、质点是一种科学的抽象物理学对实际问题的简化，叫做科学抽象。科学抽象不是随心所欲的，必须从实际问题出发。例如我们研究地球公转时，由于地球的直径（约1.3×10^4千米）比地球和太阳之间的距离（1.5×10^8千米）要小的多，这时我们可以把地球的大小和形状忽略不计，即把地球当做质点。可是在研究地球的自转时，地球的大小和形状不能忽略，不能把地球当作质点。 一般来讲，在研究地球上的物体运动时，除非设计到物体的转动，都可以把物体看作质点。 【例题】在下列运动中，可以当作质点的有（）。 A、做花样溜冰的运动员 B、远洋航行中的巨轮 C、转动着的砂轮 D、从斜面上滑下来的木块 【解答】质点是力学中的一个科学抽象概念，是一个理想化的模型。在研究某些问题时，如果物体的大小和形状在所研究的现象中起的作用很小，可以忽略不计，就可以把物体当作质点。 做花样溜冰的运动员，有着不可忽略的旋转等动作，身体各部分的运动情况不全相同，故不能当作质点。砂轮在转动过程中，大小和形状对运动起主要作用，更不可忽略，故不能当作质点。远洋航行中的巨轮和有关距离相比极小，从斜面上滑下的木块各点的运动情况相同，故都可以当作质点。 故选B、D