微觀粒子學前沿成果

❶ 微觀粒子有哪些

大量的基本粒子的構成分為三類：
第一類：純單個粒子，中微子，電子，大統一粒子，誇克。
第二類：由兩個基本粒子合成的粒子，如π介子，W、Z玻色子。
第三類：由三個基本粒子合成的粒子，如：中子，質子及其它強子。
第一類粒子中的大統一粒子不能游離態存在，它們必須二個並存，構成了π介子，和W玻色子。（特別注意的是，這一點與傳統理論完全不同，為什麼要這樣猜想呢？你如果接著往下看就明白了。）
第一類中的誇克也不能單獨存在，它們必須三個並存在，構成了質子與中子等強子

❷ 微觀粒子的發現史

1. 電子是在1897年由劍橋大學卡文迪許實驗室的約瑟夫·約翰·湯姆森在研究陰極射線時發現的。約瑟夫·約翰·湯姆森提出了葡萄乾模型（棗糕模型）。

2. 英國物理學家歐內斯特·盧瑟福被公認為質子的發現人。1918年他任卡文迪許實驗室主任時，用α粒子轟擊氮原子核，注意到在使用α粒子轟擊氮氣時他的閃光探測器紀錄到氫核的跡象。質子命名為proton，這個單詞是由希臘文中的「第一」演化而來的。盧瑟福認識到這些氫核唯一可能的來源是氮原子，因此氮原子必須含有氫核。他因此建議原子序數為1的氫原子核是一個基本粒子。

3. 中子的概念也是由英國物理學家歐內斯特·盧瑟福提出的，中子的存在是1932年B.查德威克用a粒子轟擊的實驗中證實的。

4. 1964年，美國物理學家默里·蓋爾曼和G.茨威格各自獨立提出了中子、質子這一類強子是由更基本的單元——誇克組成的。它們具有分數電荷，是基本電量的2/3或-1/3倍，自旋為1/2。其空間尺度是微觀粒子中最小的，大約小於10的-19次方。

❸ 都說楊振寧是目前的頂尖科學家，他到底有什麼矚目的成就

楊振寧在物理學上的成就有多大在理論物理學上，楊振寧創造了許多輝煌。 他的最高成就是1954年與r·l·密耳斯共同提出楊-密耳斯規范場理論，開辟了非阿貝耳規范場的新研究領域，為現代規范場打下了基礎。它被世界物理學家們公認為是二十世紀最偉大的理論結構之一，是繼麥克斯韋的電磁場理論、愛因斯坦的引力場理論和狄拉克的量子理論之後的最為重要的物理理論。

2010年，中國將成為經濟總量世界第一的國家！美國的哈佛大學，創辦於1636年，比美國的歷史還早140多年。這個時候，公元1636年(明崇禎九年，到1644年，崇禎還有8年皇帝好當)李自成稱闖王。這一年，後金皇太極稱帝，改國號為清。想想看，哈佛大學是這個年代建立的，如果它在今天爛得只剩下一個空殼，那將是非常容易被人理解和接受的。崇禎早已弔死了，李自成也早已不知死哪裡去了，皇太極的子孫後代所糟踐的那個大清國，也已經被孫中山革了命；孫中山建的中華民國，現在又在哪裡呢？

太老了，氣數盡矣。劍橋，牛津，比哈佛早，所以今天被哈佛搶了風頭，也是氣數將盡的表現。劍橋大學創建於1209年，牛津大學創建於1214年。朱熹老夫子這時候才死了不幾年。那麼老的年代出生的，捱到今天，已經是奇跡。是時候了，該衰敗了。

❹ 量子力學的前沿與現狀

前沿,應用: .量子信息:用量子力學的理論來解決信息理論與技術中的問題.
.分子量子理論:屬物理化學,用量子力學理論來解釋化學反映中的問題.
.核物理

與數學的關系: 基於實驗,而引發量子力學的基本假定,用數學的理論(幾率)來描述實驗的現象.發現可以很好的吻合,因此就產生了量子力學.量子力學的發展也是由實驗,假定,和數學理論的結合產生的。
量子力學不僅用到大量數學知識,更用到大量分析力學的知識.而人們早已將量子力學發展成一門有自己的理論體系的學科了.其自身的理論體系以前面說的數學和分析力學知識為基礎,而得到自身的一套理論.
其核心包括:幾個基本假定,算符,表象等.

波函數:是用來描述微觀粒子的.我們的假定認為:只要知道了一個粒子的波函數,則我們就可以得到此粒子的一切屬性.

幾率: 微觀粒子用幾率表示.由於實驗測不到准確的粒子的位置,質量,等等屬性.因此,由假定來 猜想一個波函數來表示粒子,這個波函數能夠描述微觀粒子的各個屬性的幾率特性. 比如: 我們知道波函數的模的平方為粒子出現位置的幾率密度.

❺ 怎樣理解宇宙和微觀粒子兩個不同世界的聯系

微觀粒子領域符合量子力學，而宏觀宇宙遵守萬有引力。至今兩種作用力無法統一，相互矛盾，只在各自領域起作用。
至於如何用一種作用力及物理定律將兩者統一起來，這是當今前沿科學都無法證實的問題。
有一種叫做弦理論的科學假設，正逐漸將其統一起來。弦理論你可以進網路進行了解，這里無法給你簡單描述。這也只是理論無法證實。
你的問題很前沿哦，兩種理論的統一正是科學界所最求的終極目標，及愛因斯坦的廣義相對論和量子力學的大統一。這個問題就像UFO一樣，屬於未知。

❻ 請簡單的回顧一下人類探索微觀粒子的發展歷程

1. 在公元前5世紀古希臘人德謨克利特認識到若將物質無限地分下去，小到不能切割為止，這最小部分就被稱為「原子」。
2.1803年英國科學家道爾頓根據其進行的一系列實驗提出了「原子學說」。
3.1811年義大利物理學家阿伏加德羅根據實驗研究提出了「分子假說」。
4.1897年英國物理學家湯姆生發現陰極射線是由速度很高的帶負電的粒子組成的，這種粒子稱為「電子」。
5.1911年英國物理學家盧瑟福在成功地進行了α粒子散射實驗後，提出了原子核式結構模型。原子的中心叫原子核，占很小體積，但其密度很大，幾乎集中了原子的全部質量並帶有正電荷。帶負電荷的電子在不同的軌道上繞著原子核運動，就像地球繞著太陽運動一樣。
6. 20世紀初,科學家在探索物質結構的歷程中，相繼發現原子核可以放出質子和中子，質子帶正電荷，中子不帶電。由此知道原子核是由質子和中子構成的。
7. 20世紀60年代，科學家發現質子和中子都是由稱為「誇克」的更小的粒子構成。
8. 20世紀中葉起，人類為了探索微觀世界的奧秘，製造了各種類型的粒子加速器。藉助於不斷完善的粒子加速器，又發現了μ介子、π介子、?轉介子、?撰超子、?撞超子等四百餘種粒子。這些粒子是比原子核更深一個層次的物質存在形式。
人類對自然界的認識永無止境，探索永不停止，微觀世界的神秘面紗還有待於同學們繼續探索。

❼ 都說楊振寧是目前頂級的科學家，那他到底有什麼偉大成就

楊振寧在物理學上的成就有多大在理論物理學上，楊振寧創造了許多輝煌。 他的最高成就是1954年與r·l·密耳斯共同提出楊-密耳斯規范場理論，開辟了非阿貝耳規范場的新研究領域，為現代規范場打下了基礎。它被世界物理學家們公認為是二十世紀最偉大的理論結構之一，是繼麥克斯韋的電磁場理論、愛因斯坦的引力場理論和狄拉克的量子理論之後的最為重要的物理理論。

2010年，中國將成為經濟總量世界第一的國家！美國的哈佛大學，創辦於1636年，比美國的歷史還早140多年。這個時候，公元1636年(明崇禎九年，到1644年，崇禎還有8年皇帝好當)李自成稱闖王。這一年，後金皇太極稱帝，改國號為清。想想看，哈佛大學是這個年代建立的，如果它在今天爛得只剩下一個空殼，那將是非常容易被人理解和接受的。崇禎早已弔死了，李自成也早已不知死哪裡去了，皇太極的子孫後代所糟踐的那個大清國，也已經被孫中山革了命；孫中山建的中華民國，現在又在哪裡呢？

太老了，氣數盡矣。劍橋，牛津，比哈佛早，所以今天被哈佛搶了風頭，也是氣數將盡的表現。劍橋大學創建於1209年，牛津大學創建於1214年。朱熹老夫子這時候才死了不幾年。那麼老的年代出生的，捱到今天，已經是奇跡。是時候了，該衰敗了。

❽ 最近最前沿的科學成果

字數有限，內容無限啊，就撿幾條吧，內容也有刪減的。

新生哺乳動物心臟受損後能自愈【醫學】
美國德州大學西南醫學中心的研究人員在2月25日出版的《科學》雜志上報告說，老鼠實驗表明，新生哺乳動物的心臟在受損後完全能夠自我癒合，這一發現可為治療人類心臟病提供新的思路。
實驗中，研究人員將剛出生一周的小鼠15%的心臟切除，結果發現，在3周內，受損的心臟重新完好地長出來，其外觀和功能與正常心臟無異。研究人員認為，仍在跳動的未受損的心臟細胞，也就是心肌細胞，是新生細胞的主要來源。這些心肌細胞會停止跳動一段時間並且分裂，從而為心臟提供新鮮的心肌細胞。
「心臟病是發達國家威脅人們健康的頭號殺手，這是我們在尋找心臟病治療方法的道路上邁出的重要一步。」該研究報告作者之一、內科醫學助理教授希沙姆·薩迪克說，「我們發現，新生哺乳動物的心臟能夠自我修復，它只是在發育老化的過程中忘記了這一技能。目前的挑戰是要找到一種方法來幫助成年後的心臟回想起如何重新進行自我修復。」
此前的研究已經證明，一些能夠重新長出鰭和尾巴的魚類和兩棲類動物等低等生物也可以部分再生其受損的心臟。「相比之下，成年哺乳動物的心臟缺乏這種重新長出失去的或者受損的組織的能力，其結果是，當心臟出現損傷時，比如心臟病發作後，心臟就會變得越來越虛弱，最終導致心臟衰竭。」薩迪克說。
報告的另一位作者、分子生物學家埃里克·奧爾森博士說，成年後的心臟在發生損傷時無法再生，這是心血管醫學領域面臨的一個主要障礙。而這項工作表明，在出生後的一段「窗口期「內，哺乳動物的心肌再生是有可能的，只是這種再生能力隨後就失去了。有了這些認識，未來將可以通過葯物、基因或者其他方法以喚醒成年老鼠乃至成人的心肌再生能力。
研究人員表示，他們下一步將趁心臟仍具備再生能力時對這個短暫的「窗口期」加以研究，並找出心臟是如何以及為什麼會在生長發育的過程中「關閉」這一非凡能力的答案。（來源：科技日報 陳丹）

蘭州重離子冷卻儲存環成功加速83號元素鉍 【物理&化學】
文章來源：近代物理研究所 發布時間：2011-02-25
2月25日，中科院近代物理研究所科技人員在蘭州重離子研究裝置（HIRFL）冷卻儲存環（CSR）主環上成功實現了83號元素鉍離子（209Bi36+）束流的冷卻累積並加速到每核子能量170MeV，鉍離子是繼C，Ar，Ni，Kr和Xe等之後，HIRFL-CSR新加速的最重的離子。重離子209Bi36+束流的成功加速，既驗證了HIRFL-CSR的極重離子加速能力，也是我國重離子加速器技術進入世界先進行列的重要標志之一。
鉍金屬顆粒在超導ECR離子源SECRAL中被加熱蒸發，並在等離子體中電離產生209Bi36+離子，引出形成束流。209Bi36+束流經HIRFL-SFC迴旋加速器加速到每核子能量1.9MeV，在主環(HIRFL-CSRm)中經9秒累積到～2.5×107個離子，加速後能量達到每核子能量170MeV（單離子動能35.5GeV）。下圖為HIRFL-CSR主環加速209Bi36+束流過程中離子電流監測器DCCT上的監測信號。

研究實現原子間單量子能量交換 【物理】
據美國物理學家組織網2月23日報道，美國國家標准研究院物理學家首次在兩個分隔的帶電原子（離子）之間建立了直接運動耦合，實現了原子之間的單量子能量交換。這一技術簡化了信息處理過程，可用於未來的量子計算機、模擬技術和量子網路中。相關研究發表在2月23日的《自然》雜志上。
研究人員解釋說，他們讓兩個鈹離子在電磁勢阱中震盪進行能量交換，這一交換中是以最小能量單位——量子來進行的。這意味著離子被「耦合」在一起，表現出像宏觀世界中如鍾擺、音叉那樣的「和諧震盪」，做重復的來回運動。
實驗利用了一種單層離子勢阱，並將其浸在液氦浴中冷卻到零下269攝氏度。離子之間相隔40微米，漂浮在勢阱表面。勢阱表面裝有微小電極，讓兩個離子靠得更近，以便產生更強的耦合作用。超低溫度可以抑制熱量，避免擾亂離子行為。研究人員在勢阱上放了震盪脈沖來檢測鈹離子頻率。
研究人員還用激光製冷減弱兩個離子的運動，再用兩束反向紫外激光束將一個離子進一步冷卻到靜止狀態，調節勢阱電極間的電壓，就開啟了耦合作用。經測量，離子的能量交換每155微妙僅有幾個量子，而達到單個量子交換時頻率更低，間隔為218微秒。從理論上講，離子之間這種能量交換過程能一直持續，直到被熱量打斷。
「首先，一個離子輕微震動而另一個靜止，然後震動傳給了另一個離子，它們之間的能量運動是一個最小的能量單位。」論文第一作者、美國國家標准技術研究院博士後研究員坎頓·布朗說，「我們可以調節耦合作用，影響能量交換的速度和程度，還能控制耦合作用的開啟或終止。」用電極電壓來調整兩個離子的頻率，讓它們離得更近，耦合作用就開始了。當兩個離子頻率最接近時，耦合作用最強。由於正電荷離子之間的靜電作用，它們之間傾向於互相排斥。耦合使每個離子都具有了兩個電子的特徵頻率。
在未來的量子計算機中，上述技術可用於解決量子系統的復雜問題，破解當今使用最廣的數據加密編碼。不同位置的離子直接耦合可以簡化邏輯運算，有助於校正運算過程錯誤。該技術還可能用於量子模擬，以解釋復雜量子系統如高溫超導現象的原理機制。
研究人員還指出，類似的量子交換作用可以用來連接不同類型的量子系統，如離子和光子，在未來的量子網路中傳遞信息，如勢阱中的離子可以在超導量子比特（昆比特）和光子比特之間作「量子轉換器」。（來源：科技日報 常麗君）

英特爾新型連接技術最大數據傳輸速率可達10Gb/s 【信息】
據英國廣播公司（BBC）2月24日報道，美國晶元製造商英特爾公司推出了新型高速連接技術雷霆（Thunderbolt），其理論最大數據傳輸速率可達10Gb/s，該技術有望給用戶帶來高速數據傳輸和高清屏幕顯示。
雷霆技術即2009年英特爾發布的光鋒（Light Peak）技術。光鋒技術是一種用於將計算機及其它設備連接在一起的接線，它不僅像USB連接那樣可以傳輸文件，而且還可以傳送視頻和網路信號，這些數據的傳輸過程需要由Intel的一款功能晶元負責管理。雷霆技術則由一個英特爾控制晶元驅動，使用小型連介面。
然而，雷霆技術目前還無法達到其理論最大傳輸速率，因為英特爾公司現在採用的是銅線而不是光纖光纜。不過，英特爾表示，未來雷霆技術將使用光纖，屆時該技術甚至有望達到100Gb/s的傳輸速率。
英特爾稱，雷霆技術的設計目的是為了滿足高清媒體創造者的需求。雷霆技術可提供更快的數據傳輸速度，不到30秒即可傳輸一部完整的高清電影；該技術也能同時傳輸多種信號類型，使顯示器、外設等能共用一條光纜，以此減少用戶將各種電腦設備連接在一起所需要的光纜數量；培育出開發和使用PC的新方式等。
英特爾全球副總裁鄧慕理表示：「處理高清媒體內容是當前電腦用戶最關注的任務之一，雷霆技術為專業人士和普通消費者提供了更快、更方便處理這些內容的新方式。」
福雷斯特公司的分析師莎拉·羅特曼·艾普斯表示，「雷霆技術並非消費者一直翹首以盼的創新技術，但它是消費者心儀的技術之一，尤其在傳輸視頻方面，擁有獨特的優勢。」
雷霆技術的出現讓消費者對USB3和火線介面（Firewire）等其他連接標準的未來提出了質疑。雷霆技術的數據傳輸速度為10Gb/s；Firewire400的速度是400Mb/s，Firewire800為800Mb/s；USB2為480Mb/s，USB3為3.2 Gb/s。
蘋果公司將成為首個使用雷霆技術系統的電腦製造商，蘋果將在其筆記本電腦上裝配該系統。

激光壓制觀瞄系統 【軍事】
高能激光一直被視為21世紀最有前途的武器，並以其遠射程和強大殺傷力得到各軍事強國的追捧。中國的軍用激光技術發端於上世紀60年代，目前已經取得一定的應用成果。今年9月出版的台灣《全球防衛雜志》為此特別撰文，介紹了大陸激光武器的裝備和使用情況。
文章指出，得益於數十年經驗的積累，中國大陸目前研發的激光武器約有七八種，其中又以配備艦艇及陸戰兵器的戰術性激光武器為多。這類「輕量級」激光武器的代表作，當屬配備於99式主戰坦克上的「激光壓制觀瞄系統」。
從外觀來看，該系統由主控電腦、激光發射器、熱成像儀和干擾機組成，通常安裝在坦克炮塔左後方的旋轉平台上，車長與炮長均可操作。據估測，該設備能夠持續發射100兆焦左右功率的藍綠激光，其威力足以燒傷2公里以外敵軍士兵的視網膜，或直接給對方的光電設備造成毀傷。
激光武器研製
「激光壓制觀瞄系統」擁有被動和主動兩種工作狀態。當系統處於被動模式時，主要依靠告警設備感知敵軍方位，並由干擾機射出一束較弱的激光以標定目標位置；經電腦確認之後，激光束的功率驟然增強從而對目標形成「硬殺傷」。如果開啟主動模式，該系統則首先藉助低能量脈沖對可疑區域實施掃描，一旦識別出對方觀瞄儀器鏡頭所反射回的微光便自動開火將其摧毀。換言之，「搜尋並消滅」就是對其作戰使命的最簡單概括。
基於「激光壓制觀瞄系統」的致盲效用，某些人曾將其視作有違人道的兵器。對此，曾任美國陸軍總參謀長的維克漢將軍在接受國會質詢時明確表示：「戰爭總會致人死傷，即使激光武器讓敵軍士兵瞎眼，這也總比要了他們的命強。」
事實上，美俄兩國早就開發了功能類似的激光武器系統，但將其與主戰坦克相結合卻是中國的首創。文章根據大陸媒體的公開報道判斷，「激光壓制觀瞄系統」 已相當成熟，技術上居於世界領先地位。不過，受制於激光本身的物理特性，這種武器在實戰中仍會受到雨霧等不良氣候的影響，若對手使用反射塗層、護目鏡等對抗手段，它的殺傷力也會打些折扣。

德國科學家發明「思動車」 可僅憑意念開車【運輸】
據英國媒體2月22日報道，德國科學家日前發明的一套無線裝置能將普通汽車變成名副其實的「思動車」，駕駛員真的可以不動手腳、僅憑意念就「開」著汽車到處走。
這組系統由德國柏林自由大學的科學家研製。首先，要在普通汽車上配備攝像機、雷達和激光感測器，這些裝置能夠完整拍下汽車周遭的環境；其次，駕駛員要戴上裝有16個感應器的特製頭盔，主要用來捕捉大腦發出的信號。
一切准備就緒後，安裝在汽車上的計算機就能解讀這些來自大腦的信號，再將命令執行到汽車上。在第一次試驗中，「思動車」已經能夠按照駕駛員的意思，朝左開或是朝右開。在第二次試驗中，「思動車」成功執行了加速和減速的命令。
不過科學家承認，「思動車」技術還遠未發展成熟，想讓其上路還需一段時日。

南非地下發現地球「最古老的水」 存在約20億年【環境？】
由德國、加拿大等國科學家組成的研究小組日前宣布在南非地下約3000米的岩縫中發現了被測定已存在了約20億年的地下水,這很可能是地球上目前已發現的最古老的水。
研究人員是在南非重要的金礦產區韋特瓦特斯蘭德盆地進行鑽探時發現上述地下水的。此外,研究人員還在南非岩縫水中發現了在完全與世隔絕的生態環境中僅靠吸收岩石解析到水中的無機礦物能量為生的微生物。德國科學家稱它們很可能是地球上最古老的生命形式之一。

新型納米粒子或可用於疫苗安全遞送 【納米技術】
美國麻省理工學院（MIT）的工程師日前設計出一種新型納米粒子，有望實現對諸如艾滋病、瘧疾等疾病的疫苗進行安全有效的遞送。研究結果公布在2月20日的《自然—材料學》（Nature Materials）上。
這種新型納米粒子由一種可攜帶仿病毒合成蛋白的同軸脂肪球組成。文章通訊作者達雷爾·歐文（Darrell Irvine）稱，該合成粒子可引發強烈的免疫反應，其效果可與活體病毒疫苗相媲美，但比活體病毒疫苗更安全。
在這項研究中，Irvine與同事嘗試使用該納米粒子對小鼠體內一種被稱為卵清蛋白（ovalbumin）的蛋白質進行遞送。他們發現低劑量疫苗產生的三種免疫作用引發了強烈的T細胞反應——小鼠體內達30%的殺手T細胞對疫苗中的蛋白產生特異性。Irvine表示，這種程度可算得上是由蛋白疫苗引發的T細胞反應中最強烈的一種了，完全可以比擬活體病毒疫苗的引發程度，而且，我們無需擔心活體病毒帶來的安全問題。重要的是，這種納米粒子還能引發抗體反應。
目前，除了正在進行的小鼠體內瘧疾疫苗遞送研究，Irvine和同事還在研究開發針對癌症疫苗和艾滋病疫苗遞送的納米粒子。（科學網 張笑/編譯）
相關儀器：90Plus/ZetaPals型高分辨zeta電位及激光粒度分析儀 JEM2100型透射電鏡 流式細胞儀
完成人：達雷爾·歐文課題組
實驗室：美國麻省理工學院材料科學與工程系、生物工程系、科赫綜合癌症研究所 霍華德·休斯醫學研究所 貝勒醫學院國立大分子成像中心 波士頓拉貢研究所

科學家或發現新乳腺癌致癌基因 【醫學】
有望藉此開發更有效的乳腺癌治療手段
乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一，其發病常與遺傳有關。最近，英國和加拿大的研究人員合作研究發現，一種名為ZNF703的基因過度活躍，會導致乳腺癌。研究人員稱，這是科學家5年來發現的首個乳腺癌致癌基因，對於乳腺癌的治療極具意義。相關研究成果發表在2月18日《歐洲分子生物學學會—分子醫學》（EMBO Molecular Medicine）上。
由英國劍橋大學和加拿大不列顛哥倫比亞大學的研究人員組成的研究小組，使用微陣列晶元技術，同時對大量的細胞組織樣本測試，通過乳腺癌腫瘤細胞與正常健康細胞中基因活性的對比，他們發現，一種名為ZNF703的基因在雌激素受體陽性乳腺癌腫瘤中極其活躍。通過分析，研究人員判定，ZNF703是一個新的雌激素受體陽性乳腺癌驅動基因。
研究人員認為，測試ZNF703基因活性，有助於判斷癌症病人腫瘤發展情況，據此可設計針對性治療方案。而這一發現如經更大規模的研究獲得證實，將為開發出新的以ZNF703基因為標靶的癌症治療手段鋪平道路。
研究論文首席作者、英國劍橋大學的卡洛斯·卡爾達斯教授指出，通過測試這種基因的活躍程度，可使醫生了解標准激素療法，如使用它莫西芬（一種抗雌激素）或者芳香酶抑制劑是否有效，從而幫助醫生確認符合病人病情的針對性葯物。
英國癌症研究所的萊斯利·沃爾克博士則表示，ZNF703是5年來發現的首個乳腺癌致癌基因，對於開發新的乳腺癌治療葯物十分重要，希望能藉此開發出更有效的癌症治療手段。（來源：科技日報 劉海英）

自由電子激光器【軍事】
美海軍利用新型激光器在數秒內擊落巡航導彈
2011年2月21日 10:34
據sify網2011年2月19日報道，美國海軍創造激光武器的新世界紀錄，其利用新型高精度天基激光器，在數秒的時間內擊毀巡航導彈。
據福克斯新聞報道，在海軍研究局的協調下，科學家持續向原型加速器注入500千伏液體，直到其達到320千伏的極限電壓，從而創造了新的世界紀錄。
自由電子激光器電子槍注入器系統主任表示，「這是一個創新的方法，以前世界上還沒有用過這種方法。」
當被問及此次試驗對海軍的意義時，海軍研究局項目經理表示，這更快了自由電子激光技術向更新、更強的方向發展。
「軍方目前使用的多為晶體、玻璃固體激光器，以及利用有毒液體材料的化學激光器。而自由電子激光器不同於以上兩種激光器，只需要注入器內部產生的電子。這個過程需要能量的不斷循環。換言之，它比現役的艦載武器都更節能，不會降低艦船的航行速度。」他表示。
目前，自由電子激光器技術需要將加速器置於足球場大小地下倉庫，在一個小型體育館大小的空間里，還充滿了各種管線、導體、電纜。
海軍目前需要確定如何利用電子束轉化成激光射線，以及如何小型化加速器，以裝備於驅逐艦。
介紹一下自由電子激光器
自由電子激光器(Free Electron Laser，簡稱FEL)，顧名思義，是利用自由電子工作的激光器。即發出受激輻射的電子並不束縛在原子內，一般是以高能電子束的形式處於加速器中。它被公認為繼同步加速輻射後的第四代光源。本文從同步加速輻射開始，著重介紹其原理，分析自由電子激光相比前幾代同步加速輻射的繼承和超越，並簡要介紹我國在該領域的研究。
同步加速輻射
同步加速輻射是高能電子(或其他帶電粒子)束流打入垂直方向的磁場，電子受Lorentz力偏轉，沿軌跡的切線方向發出的輻射。省略復雜的物理學分析若干，可以求得單個電子的總輻射功率取決於兩個參數：電子束能量和偏轉磁場的強度。在現有的加速器水平上，其亮度可以較旋轉陽極X射線管的峰值高出10個量級。
對其圓周運動的給定含時問題作Fourier的頻域分析，可得其光譜特性。輻射的頻譜分布是平滑連續的
除去以上所述的高通量、高亮度以及頻譜寬廣連續且可以計算的特點外，同步加速輻射還有如下特點：
高偏振性。在軌道平面內為線偏振，在其他平面內為橢圓偏振。一般X光光源沒有此性質。
準直性好。輻射集中在軌道平面附近張角為很小的范圍內。
脈沖時間結構。光脈沖長度為數十至數百皮秒，光脈沖間隔為納秒至微秒量級，且非常固定。
超高真空潔凈環境，保證了發出的光光譜的純凈性。
光源穩定。
如上述分析，將光從單個的二極磁場的轉彎處引出，這就是第一代和第二代同步輻射光源的的結構特點。所不同的是，第一代光源只是寄生在高能加速器上，並非專用；而第二代光源則是專用機器。目前世界上在使用的第一代同步輻射光源約17台，而第二代同步輻射光源有23台之多。北京的正負電子對撞機上寄生的同步輻射光源(BSRF)屬於第一代，而合肥的同步加速輻射裝置(NSRL)屬於第二代。
扭擺器和波盪器
第一二代同步輻射光源的都是平滑的連續譜。這雖然使其可以支持很大光譜范圍內的實驗，但是在一定意義上也限制了其輻射譜功率輸出的極值。扭擺器(Wiggler)和波盪器(Unlator)等插入元件的引入，可以克服這一問題，使其在特定波長的輻射輸出功率進一步提高。
扭擺器和波盪器實際上都是一組N極和S極周期相間的磁鐵組成。它們安裝在直線段真空盒的上下方。磁場沿z方向的分布呈正弦樣式，而電子在上下相間的磁場里，也是作近似正弦曲線的扭擺運動。在每一小段圓周運動中，輻射仍然遵循上一節所述的規律。出光的方向均為z方向。
兩者的區別是，扭擺器的磁場較大，但磁鐵的周期數比較少。而波盪器的磁場較小，周期長度短，但是磁場的數目很多。
由於扭擺器的周期數不大，而周期又較長，因此從扭擺器產生的同步輻射特性基本上同從二極磁鐵出來的輻射特性相同，仍然是光滑的連續譜。扭擺器的作用在於它能夠局部的提供更大的磁場，所以輻射波長向短的方向移動，輻射功率也得到增強，同磁鐵的周期數N_u成比例。
至於波盪器，它並不用來提高出射光子的特徵能量，只是用來提高出射光子的數目。實際上，它應用了干涉原理：波盪器中得到干涉加強的光子，符合干涉加強條件，即要求電子相鄰兩個轉彎的頂點位置，相差為光的波長的的整數倍。因為電子在波盪器中軸向前進速度非常接近光速，所以事實上電子和前向同步輻射的光子z方向上幾乎同步運動。考慮到同步輻射的波列實際上有一定的長度，同一個電子在波盪器的不同磁場處發射的光實際上是可以互相干涉的。但是注意不同的電子發出的輻射因為初始相位不統一，故不能發生干涉；即光強正比於電子數N_c。
由於干涉加強只是對特定波長，所以插入波盪器後得到的基本上是單色光。同時，由於電子實際上在周期磁場中x方向振盪的幅度很小，所以其輻射角分布，在水平平面內也有進一步的集中。最重要的是，由於干涉效應，不同周期上產生的光部分相乾地疊加在一起，結果使得同步輻射光的亮度成百上千倍的增加。
在設計專用的同步輻射光源上引入上述插入元件，就構成了第三代光源的基本特徵，例如我國即將投入使用的上海光源(SSRF)。而隨著插入元件的技術成熟，它也被廣泛的應用於改進已有的同步輻射光源。例如合肥的同步輻射光源上就引入了扭擺器，將磁場提高到了扭擺器的6T，特徵能量由0.517KeV提高到了2.585KeV，大大提高了性能。
自由電子激光
波盪器的引入，雖然應用干涉原理，極大的提高了亮度，但是輻射歸根到底還是一種自發輻射。眾所周知，受激輻射(就是我們通常所說的激光)相對於自發輻射來說有很多優點。問題是能否把受激輻射和同步加速輻射的原理結合起來。自由電子激光器正是這樣一個成功的結合。

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❾ 科學家為什麼要研究微觀粒子

認識物質的基本結構、基本構成成分可以是我們更了解物質的性質、特點等等知識，從應用上說可以拓寬人類對於世界的認識范圍，更好的開發利用物質為我所用，從人類精神層面說這又是探索無止境的體現。搞清楚物質的基本結構，也有助於理解我們所處的宇宙，包括其來源、演化以及未來的命運，可以說這種探索在推動著人類文明的進步。