在谷歌学术搜索中,存有高达4亿篇论文的数据库。论文被引用的数据可以作为证明文章影响力的依据。即使这个方法有局限性,但在更大程度上,反映了当今社会的进展和科学的进步。
1《亚当:一种随机优化方法 》 Adam: A Method for Stochastic Optimization。文章发布于2015年,引用数为47774。
截止2020年为止,这篇文章达到了,人类可知的引用最高数。一篇涉及人工智能的文章获得最高引用,证实了科学界对人工智能的注重。不仅是科学界对人工智能领域有巨大的兴趣,而且欧美国家也正在把人工智能作为未来的主要发展对象。美国把对人工智能的投资提高了一倍,欧盟也把投资提高了百分之70。《亚当:一种随机优化方法 》能够获得最高引用,正说明在未来人工智能上,将展开激烈竞争。无独有偶,跟着这篇文章后面,引用最多的文章多是涉及人工智能。
2《图像识别的深度残差学习》 Deep Residual Learning for Image Recognition 文章发布于2016年,引用数为25256。
深度残差学习的概念出自何凯明等4名中国学生。何凯明来自清华大学物理系,现是脸书人工智能的科学家。从文章的引用数量来看,足以显示,他提出的这个方法对该行业的影响。
3《让R-CNN更快: 朝着带有区域建议网络 的实时目标检测》 Faster R-CNN: Towards Real-Time Object Detection with Region Proposal Networks发表于2015,引用数为19507。
4《深度学习》 Deep Learning, 文章发布于2015年,引用数为16750。
5 《带着缠绕走得更深》 Going deeper with Convolutions, 文章发布于2015年,引用数为14424。
这篇文章已经成为计算机图像处理必读论文之一。
6《通过深层强化学习的人类层面的控制》 Human-Level control through deep reinforcement learning 文章发布于2015年,引用数为10394。
7 《语义分割的完全常规网络》 Fully Conventinal Networks for Semantic segmentation 文章发布于2015年,引用数为10153。
9 《 脓毒症与脓毒症休克第三版国际共识 》 The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3) 文章发布于2016年,引用数为8576。
10《RNA测序和微阵列研究中 Limma 强化差异表达分析》 Limma porwers defferential expression analyses for RNA-sequencing and microarray studies 文章发布于2015年,引用数为8328。
第9和第10篇是前十名论文中,和计算机没有关系的两篇医学论文。这是否意味着,未来对人类社会影响最大的,除了人工智能就是医学了呢?
最后要提到的这篇文章,虽然没有进入第10,但值得一提。 《以深度神经网络和树搜索掌握围棋战略》 Mastering the game of Go with deep neural networks and tree search发布于2016年,引用数为8209。
这篇文章涉及的是伦敦大学学院的教授David Silver, 他领导的AlphaGo团队击败了围棋九段棋手柯洁。人工智能击败了最强大脑,没有什么能比这更能说明人工智能的前途,同时也可能是一个细思极恐的大事件。在机器击败人的时代,人怎么办?
【新智元导读】 2月25日,清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》,报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。
这些都是大型设施,电子在其中被加速到几乎是光速,然后发射出具有特殊性质的光脉冲。
在基于存储环的同步辐射源中,电子束在环中旅行数十亿转,然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。
相比之下,自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速,然后发出单次超亮的类似激光的闪光。
近年来,储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步,从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。
现在,一个中德团队证明,在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式,结合了两种系统的优点。
2月25日,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心(HZB)以及德国联邦物理技术研究院(PTB)的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》( Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching )的论文。
报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」(Steady-state microbunching,SSMB)的首个原理验证实验。
该研究与极紫外(EUV)光刻机光源密切相关,有望为EUV光刻机提供新技术路线。
SSMB光源首个原理验证实验,中德团队登上Nature
同步辐射源提供短而强烈的微束电子,产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性(与FEL一样),但也可以按顺序紧密跟随对方(与同步辐射光源一样)。
大约十年前,斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」(SSMB)。
赵午教授
该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲,而且能像激光一样产生相干辐射。
来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点,并对其进行了进一步的理论研究。
2017年,赵午教授联系了HZB的加速器物理学家,他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外,还在PTB操作计量光源(MLS)。
MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源,在所谓的 「低α模式 」下运行。
在这种模式下,电子束可以大大缩短。10多年来,那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。
HZB的加速器专家Markus Ries解释说:「现在,这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求,在MLS实证确认SSMB原理」。
「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态,并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整,直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」,HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。
HZB和PTB专家使用了一种光学激光器,其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。
这就调制了电子束中电子的能量。
「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束(只有1微米长),然后发射光脉冲,像激光一样相互放大」,Jörg Feikes解释道。
「对相干态的实验性探测绝非易事,但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置,成功地进行了探测。」
SSMB概念提出后,赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。
2017年,唐传祥与赵午发起该项实验,唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计,并开发测试实验的激光系统,与合作单位进行实验,并完成了实验数据分析与文章撰写。
揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步,是在真实机器上演示其机制。在新的论文中,研究人员报告了SSMB机制的实验演示。
SSMB原理验证实验示意图
实验表明,存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射,由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。
结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。
SSMB原理验证实验结果
在这种相位相关性的基础上,研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。
该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束,是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。
有望解决EUV卡脖子难题
没有顶尖的光刻机,是我国半导体行业发展的最大瓶颈。
光刻机的曝光分辨率与波长直接相关,半个多世纪以来,光刻机光源的波长不断缩小,芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV(极紫外光源)光刻。
大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之,光刻机需要的EUV光,要求是波长短,功率大。
EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光,在晶圆上「雕刻」电路,最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管,这种设备工艺展现了人类 科技 发展的顶级水平。
而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备,目前,荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商,而由于禁令,我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。
如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机,则意味着大陆将止步于7nm工艺。
目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶,形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源,功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小,预计对EUV光源功率的要求将不断提升,达到千瓦量级。
SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱,例如在EUV范围内,最后阶段,SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说,它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。
可以说,基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率,并具备向更短波长扩展的潜力,为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。
EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走,基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
关于作者
本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。
1992年9月-1996年3月,考入 清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位, 博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。
1996年4月获得博士学位后,留校工作。
1996年7月 1998年6月期间,作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间,主要进行超导加速结构的优化及测量研究,并与J. Sekutowicz, M.Ferrario等合作提出了Superstructure的超导加速结构。
1998年6月回国后,继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。
参考资料:
一、他的理论
任何获得诺贝尔物理学奖的理论,都是世界上最顶尖、最伟大、最正确的理论之一,是人类文明的辉煌成就。
诺奖的成果是公开的,它不仅仅属于某个人、某个国家,而是属于全世界。当然,也属于中国。
而且,他还有比诺奖理论更加牛的理论——杨-米尔斯规范理论。这是个可以让他排在当今世界前五的成就。
也许很多人并不知道宇称不守恒、规范场是什么鬼,不知道我们能从中得到什么好处。
500年前,哥白尼提出“日心说”时,当时的人们也不知道能有什么用,太阳照样每天在老地方升起。但谁能否定他对人类的巨大贡献。
111年,爱因斯坦提出了相对论,后来的科学家居然花了几十年去证实,更别说什么好处了,但没有人能否定他的伟大贡献。
杨振宁理论,就是这样一个理论。
二、他的诺奖
我们可以拿诺贝尔奖可以和奥运会金牌比一比,奥运会金牌四年有306块,诺贝尔奖一年6个,4年才24个。目前为止,中国获239枚奥运会金牌,但获得诺奖的满打满算,牵强附会统计拢来,还是个位数。
因此,如果说获得奥运会金牌给国家带来巨大荣誉的话,诺奖带来的荣誉要大得多。
而且,奥运会金牌的对国家的贡献属于当前,但诺奖的理论带来对世界的改变,是非常长期和影响深远的。
大概,您会说杨振宁是美国人,别说这些没用的。
告诉您:1957年,杨振宁和李政道都是如假包换的中国人。
三、他推进中美建交
杨振宁在中美还没有正常建交前的1971年,以巨大的勇气,以诺奖科学家的身份,率先访华。为美国科学界访华第一人,得到国家领导人的亲切接见,为中美建交铺平了道路。
在后来的岁月中,他一直致力于中美友好,深刻改变了世界格局。
四、他的具体的贡献
据不完全统计,杨振宁为中国协助或者直接建立一流物理实验室60余座,为清华大学和南开大学一共筹集约20亿美金的科研经费。他以清华大学的名义发表SCI论文30多篇,将冷原子、凝聚态物理科研水平一下子提高了几十年,为我国在世界科学界争得了巨大荣誉。
杨振宁利用自己的影响,推荐1200多名青年学者出国访问、深造,绝大多数都归国成为科学界的栋梁之才。
据朱邦芬院士在南开大学讲:杨振宁在清华大学的年薪为人民币100万元,但他分文不取,捐给了他1997年亲自创办的清华大学高等研究中心。他变卖掉了自己在美国纽约的一处豪华住宅,向清华捐了100万美元。在清华大学,他设立了“杨振宁讲座”,“杨振宁奖学金”,“杨振宁基金会”,并亲自担任高等研究中心名誉主任,基金会主席。
杨振宁作为一名著名的美籍科学家,10个国家和地区的科学院的院士,去哪里,都会当神一样供着。但他回到中国的清华大学,这对海外学者的示范效应,他所带来的人才资源和人脉关系,本来都是无法估量的。运用得好,完全可能比导弹和氢弹要更有威力。因为他可能吸引回来第二个、第三个钱学森、邓稼先。
杨振宁为清华大学、南开大学、复旦大学拉巨额科研经费,私人推荐1200余名年轻学者出国培训。“无偿协助建设实验室几十座”(葛墨林院士语),以清华名义发表SCI论文几十篇,“将清华三个物理研究领域提高到世界一流”(清华大学校长王大中语)”,杨振宁还个人捐献600万美金以上给清华大学,用于引进人才。杨振宁还邀请、安排林家翘、聂华桐、姚期智、张首晟等多位世界顶级科学家到中国工作,其中做到中科院外籍院士的就有7人。杨振宁还一手促成中国科技大学少年班的创建和第四代光源——X射线自由电子激光试验装置的大项目在中国落户。据李昕,杨振宁还与恢复高考有关,改变了很多人的命运。杨振宁是清华大学高等研究院创始人,该研究院在理论凝聚态物理、冷原子物理、理论计算机等领域取得了一批重要成果,汇聚众多国际一流学者。他还是南开大学理论物理研究室创办人,该研究室在国际上占有一席之地。据周光召院士:杨振宁为中国至少培养了10个以上的中科院院士和5个大学(副)校长。他是1971年中美关系松动后回国探访的第一位华裔科学家,在积极推动中美文化交流和人民的互相了解、促进中美建交、人才交流和科技合作等方面,做出了重大贡献。1971年上半年,杨振宁参与保钓运动,此外他还以公开信的方式直接参加1971-1991年对台统战。1977年,杨振宁创建全美华人协会,1980年创建“与中国学术交流委员会”,在中国香港和美国筹措资金,策划和资助了CEEC计划(中国学者访问项目),帮助大批中国高端学者到美国著名大学进行深造,归国者有多位当选两院院士,其中就包括后来的北京大学校长的陈佳洱,担任过复旦大学校长的杨福家以及担任过中国科技大学校长的谷超豪、东北师范大学副校长薛康、中国科学院院士孙昌璞、中国科学院研究生院副院长苏刚等人。1983年,杨振宁创建香港中山大学高等学术研究中心基金会,促成了广州中山大学高等学术研究中心的成立,募得巨额资金,以及4000多平方米教学楼一栋,资助国内纯学术基础研究项目,获得国家部省级奖励几十项。杨振宁还在南京大学、兰州大学、中山大学、海南大学、东莞理工学院等高校学府个人捐资建立“杨振宁奖学金”,帮助品学兼优的大学生(含研究生)完成学业。中国科学院院士龙以明说,南开大学理论物理研究室为我国科学事业的发展作出了重要贡献,这与杨振宁先生的指导和帮助是分不开的,他亲自募款支持并指导应注意的研究发展方向,亲自参加该室举办的多次国际会议,并资助该室博士生毕业后到纽约州立大学石溪分校工作一年。今天,杨先生仍十分关心理论物理研究室的发展,是我们学习的榜样。中科院院士葛墨林说,我一直是在陈省身先生的亲切关怀和杨振宁先生的直接指导下做事情,从他们二位身上我们学到的不仅仅是数学和物理,更包括做人。杨先生虽已年近九旬,但有很多重要的事情我们仍向他报告,得到了他的指点和支持。清华大学前校长王大中高度赞誉了杨振宁对清华的贡献:清华物理系有今天的成就,杨教授功不可没。清华大学前校长顾秉林对杨振宁作出了高度评价,“杨先生是我国科学工作者的一面旗帜”。顾秉林透露,他任校长时杨振宁推荐了著名计算机专家姚期智来清华任教,为后来清华引进大量高端人才起到了十分重要的作用。“他还把在清华的工资都捐了出来,用于引进人才和培养学生。”清华物理系主任朱邦芬院士:杨振宁回国后,在短时间内将冷原子、凝聚态、统计物理三个研究领域短时间内提高到世界先进水平,帮助清华物理系从根本上改变了面貌,亲自做了很多重要的研究工作,我常收到他发来的电子邮件,发件时间经常是晚上10点多、11点。在清华培养出了多名杰出的青年物理学家,其中好几位在国际上已经很有名声。一共发表了近30篇SCI论文,单位都署清华大学,此外还出版了几本专著。最后不过还是在想提起另一位科学家邓稼先附杨振宁与邓老的对话邓稼先病重住院期间,杨振宁去医院探望时,两人之间有这样一段对话。杨问:研究原子弹,国家究竟给了你多少奖金,值得你把命都搭上?邓:原子弹十块钱,氢弹十块钱。
一、他的理论
任何获得诺贝尔物理学奖的理论,都是世界上最顶尖、最伟大、最正确的理论之一,是人类文明的辉煌成就。
诺奖的成果是公开的,它不仅仅属于某个人、某个国家,而是属于全世界。当然,也属于中国。
而且,他还有比诺奖理论更加牛的理论——杨-米尔斯规范理论。这是个可以让他排在当今世界前五的成就。
也许很多人并不知道宇称不守恒、规范场是什么鬼,不知道我们能从中得到什么好处。
500年前,哥白尼提出“日心说”时,当时的人们也不知道能有什么用,太阳照样每天在老地方升起。但谁能否定他对人类的巨大贡献。
111年,爱因斯坦提出了相对论,后来的科学家居然花了几十年去证实,更别说什么好处了,但没有人能否定他的伟大贡献。
杨振宁理论,就是这样一个理论。
二、他的诺奖
我们可以拿诺贝尔奖可以和奥运会金牌比一比,奥运会金牌四年有306块,诺贝尔奖一年6个,4年才24个。目前为止,中国获239枚奥运会金牌,但获得诺奖的满打满算,牵强附会统计拢来,还是个位数。
因此,如果说获得奥运会金牌给国家带来巨大荣誉的话,诺奖带来的荣誉要大得多。
而且,奥运会金牌的对国家的贡献属于当前,但诺奖的理论带来对世界的改变,是非常长期和影响深远的。
大概,您会说杨振宁是美国人,别说这些没用的。
告诉您:1957年,杨振宁和李政道都是如假包换的中国人。
三、他推进中美建交
杨振宁在中美还没有正常建交前的1971年,以巨大的勇气,以诺奖科学家的身份,率先访华。为美国科学界访华第一人,得到国家领导人的亲切接见,为中美建交铺平了道路。
在后来的岁月中,他一直致力于中美友好,深刻改变了世界格局。
四、他的具体的贡献
据不完全统计,杨振宁为中国协助或者直接建立一流物理实验室60余座,为清华大学和南开大学一共筹集约20亿美金的科研经费。他以清华大学的名义发表SCI论文30多篇,将冷原子、凝聚态物理科研水平一下子提高了几十年,为我国在世界科学界争得了巨大荣誉。
杨振宁利用自己的影响,推荐1200多名青年学者出国访问、深造,绝大多数都归国成为科学界的栋梁之才。
据朱邦芬院士在南开大学讲:杨振宁在清华大学的年薪为人民币100万元,但他分文不取,捐给了他1997年亲自创办的清华大学高等研究中心。他变卖掉了自己在美国纽约的一处豪华住宅,向清华捐了100万美元。在清华大学,他设立了“杨振宁讲座”,“杨振宁奖学金”,“杨振宁基金会”,并亲自担任高等研究中心名誉主任,基金会主席。
杨振宁作为一名著名的美籍科学家,10个国家和地区的科学院的院士,去哪里,都会当神一样供着。但他回到中国的清华大学,这对海外学者的示范效应,他所带来的人才资源和人脉关系,本来都是无法估量的。运用得好,完全可能比导弹和氢弹要更有威力。因为他可能吸引回来第二个、第三个钱学森、邓稼先。
许多人对于杨振宁先生有很大的误解,一个是觉得他对祖国没有什么贡献,还有一个最为重要的原因就是82岁的杨振宁先生娶了一个28岁的妻子,这件事情好像是违背了中国人传统的伦理关系,但这其实也未尝不可,可是不少人就抓住这一问题大做文章,甚至掩盖了杨振宁先生的对中国的贡献,那么就让小编来给你说道说道杨振宁先生对中国所做的巨大贡献。杨振宁先生为中国协助或者直接建立一流物理实验室60余座,为清华大学和南开大学一共筹集2亿美金的科研经费。他以清华大学的名义发表SCI论文三十多篇冷原子、凝聚物理科研水平一下子提高了几十年,为我国在世界科学界争得了巨大的荣誉。
物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。
《 物理学在科技创新中的效用 》
摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.
关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理
1引言
物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.
2物理学是科技创新的源泉
且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.
1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.
20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.
1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.
2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].
2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.
3结语
论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.
参考文献:
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《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》
一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性
由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。
二、专业培养方案的改革与实施
(一)应用物理学专业培养方案改革过程
我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。
(二)专业培养方案的实施
为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。
三、 总结
半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。
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【新智元导读】 2月25日,清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》,报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。
这些都是大型设施,电子在其中被加速到几乎是光速,然后发射出具有特殊性质的光脉冲。
在基于存储环的同步辐射源中,电子束在环中旅行数十亿转,然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。
相比之下,自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速,然后发出单次超亮的类似激光的闪光。
近年来,储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步,从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。
现在,一个中德团队证明,在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式,结合了两种系统的优点。
2月25日,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心(HZB)以及德国联邦物理技术研究院(PTB)的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》( Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching )的论文。
报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」(Steady-state microbunching,SSMB)的首个原理验证实验。
该研究与极紫外(EUV)光刻机光源密切相关,有望为EUV光刻机提供新技术路线。
SSMB光源首个原理验证实验,中德团队登上Nature
同步辐射源提供短而强烈的微束电子,产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性(与FEL一样),但也可以按顺序紧密跟随对方(与同步辐射光源一样)。
大约十年前,斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」(SSMB)。
赵午教授
该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲,而且能像激光一样产生相干辐射。
来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点,并对其进行了进一步的理论研究。
2017年,赵午教授联系了HZB的加速器物理学家,他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外,还在PTB操作计量光源(MLS)。
MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源,在所谓的 「低α模式 」下运行。
在这种模式下,电子束可以大大缩短。10多年来,那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。
HZB的加速器专家Markus Ries解释说:「现在,这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求,在MLS实证确认SSMB原理」。
「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态,并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整,直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」,HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。
HZB和PTB专家使用了一种光学激光器,其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。
这就调制了电子束中电子的能量。
「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束(只有1微米长),然后发射光脉冲,像激光一样相互放大」,Jörg Feikes解释道。
「对相干态的实验性探测绝非易事,但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置,成功地进行了探测。」
SSMB概念提出后,赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。
2017年,唐传祥与赵午发起该项实验,唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计,并开发测试实验的激光系统,与合作单位进行实验,并完成了实验数据分析与文章撰写。
揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步,是在真实机器上演示其机制。在新的论文中,研究人员报告了SSMB机制的实验演示。
SSMB原理验证实验示意图
实验表明,存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射,由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。
结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。
SSMB原理验证实验结果
在这种相位相关性的基础上,研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。
该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束,是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。
有望解决EUV卡脖子难题
没有顶尖的光刻机,是我国半导体行业发展的最大瓶颈。
光刻机的曝光分辨率与波长直接相关,半个多世纪以来,光刻机光源的波长不断缩小,芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV(极紫外光源)光刻。
大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之,光刻机需要的EUV光,要求是波长短,功率大。
EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光,在晶圆上「雕刻」电路,最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管,这种设备工艺展现了人类 科技 发展的顶级水平。
而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备,目前,荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商,而由于禁令,我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。
如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机,则意味着大陆将止步于7nm工艺。
目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶,形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源,功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小,预计对EUV光源功率的要求将不断提升,达到千瓦量级。
SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱,例如在EUV范围内,最后阶段,SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说,它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。
可以说,基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率,并具备向更短波长扩展的潜力,为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。
EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走,基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
关于作者
本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。
1992年9月-1996年3月,考入 清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位, 博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。
1996年4月获得博士学位后,留校工作。
1996年7月 1998年6月期间,作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间,主要进行超导加速结构的优化及测量研究,并与J. Sekutowicz, M.Ferrario等合作提出了Superstructure的超导加速结构。
1998年6月回国后,继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。
参考资料:
杨振宁积极促进了中美两国人民的文化交流和相互了解,为两国建立外交关系、人员往来和科技合作作出了重要贡献。他还推动成立了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高级研究中心、南开大学理论物理实验室,和中山大学高级学术研究中心。同时在粒子物理、统计力学、凝聚态物理等领域做出了划时代的贡献。
20世纪50年代,他与R.L.米尔斯合作,提出了非阿贝尔规范场论。1956年,他提出了与李政道弱相互作用的宇称不守恒定律。在粒子物理和统计物理领域,做了大量开创性工作,提出了杨-巴克斯特方程,开辟了量子可积系统和多体问题的新研究方向。
扩展资料;
学术成果;
统计力学是杨振宁的主要研究方向之一。他在统计力学中的特点是,严格解决和分析根植于物理现实的普遍模型,从而把握问题的本质和本质。1952年,杨振宁和他的合作者发表了三篇关于相变的重要论文。第一个是关于二维Ising模型的自发磁化,他在前一年独立完成了这个工作。
这是杨振宁做过的最冗长的计算。伊辛模型是统计力学中最基本但最重要的模型,但直到20世纪60年代,伊辛模型在理论物理中的重要性才被广泛认识,1952年杨振宁和李正道完成并发表了两篇关于相变理论的论文。
这两篇文章同时发表,引起了爱因斯坦的兴趣。本文用解析延拓方法研究了巨配分函数的解析性质。发现其根的分布决定了状态方程和相变性质,消除了人们对同一相互作用下不同热力学相存在的疑虑。
这两篇论文的高潮是第二篇论文中的单位圆定理,它指出吸引相互作用的格子气体模型的巨配分函数的零点,位于复平面上的单位圆上。
参考资料来源;百度百科——杨振宁
张涌诚是清华启迪的创始人,他是一位优秀的企业家,拥有多年的企业管理经验,并且拥有深厚的行业知识。他曾经担任过清华启迪的董事长,把清华启迪发展成为一家专业的技术服务公司,在国内外享有盛誉。他的成功也让清华启迪受到了国内外的认可,被誉为中国最具影响力的企业之一。
张涌诚是清华启迪的首席执行官,他在清华启迪的领导下,推动了公司的发展,推动了企业的创新,推动了科技的进步,受到了众多行业的认可。他的领导能力和管理能力得到了肯定,他也是一位极具影响力的企业家。
在天文学和教育学有杰出贡献,杨振宁推动了香港中文大学数学科学研究所、清华大学高等研究中心、南开大学理论物理研究室和中山大学高等学术研究中心的成立。
杨振宁1977年和梁恩佐等人在波士顿创办了“全美华人协会”,促进中美关系。杨振宁回国后对祖国老化的物理学教育科研体系进行了整理,并参与新一代国产核电站研究建造,为中国绿色安全能源做出很大贡献。杨振宁—米尔斯方程是非阿贝尔量子场论的基础,使中国人对同位旋相互作用力有了更深刻的认识,和牛顿的万有引力公式和爱因斯坦的引力场方程及麦克斯韦方程有同等重要意义。他的规范对称场论和构建的标准模型理论让中国人对自然有了更深刻认识。
扩展资料:
杨振宁,1922年10月1日出生于安徽合肥,世界著名物理学家,现任香港中文大学讲座教授、清华大学教授、美国纽约州立大学石溪分校荣休教授、中国科学院院士、美国国家科学院院士、台湾“中央研究院”院士、俄罗斯科学院院士、英国皇家学会会员,1957年获诺贝尔物理学奖;是中美关系松动后回中国探访的第一位华裔科学家,积极推动中美文化交流和中美人民的互相了解;在促进中美两国建交、中美人才交流和科技合作等方面,做出了重大贡献。
参考资料:百度百科—杨振宁
帮助力学获得了非常重大的突破,因为他的研究发现了非常多自然的规律。
对于清华大学的学生来说一点也不严格,因为他们的学习能力比较强,然后在学术研究领域这方面的成就也比较高,写论文的过程中也可以提高自己的研究能力和学术水平,能够产生巨大的价值,之后也可以作为文献使用。
从义理到物理,从固体到流体,顺逆交替,委屈不曲。荣辱数变,老而弥坚,这就是他人生的完美力学!无名无利无悔,有情有义有祖国。
现在我来宣读《感动中国》组委会授予钱伟长的颁奖辞: 从义理到物理,从固体到流体,顺逆交替,委屈不曲。荣辱数变,老而弥坚,这就是他人生的完美力学!无名无利无悔,有情有义有祖国。1912年钱伟长出生在江苏无锡的一个书香门第。受家庭环境的熏陶,钱伟长的国学功底非常扎实。1931年,18岁的他以中文和历史两门满分的成绩,考取清华大学。 钱伟长:如果要是考状元,我是要考状元的。 1931年9月18日,9·18事变爆发,国难当头。马上要进入清华历史系学习的钱伟长,得知这个屈辱的消息后,当天决定:弃文从理,科学救国。 钱伟长:蒋介石说的,谁要站起来,不要抵抗,因为人家飞机大炮,我听了以后这个火了,年轻嘛。所以我下决心,我说我不学这个玩意儿了,我要学飞机大炮。 而之前的录取考试中钱伟长数理化加英文的总成绩只有25分,放弃双百的文史转学物理,钱伟长无视个人的风险得失。 钱伟长:我这些都没考虑。我是将来要造坦克。就是这样的思想。 钱伟长早起晚归,来往于宿舍、教室和图书馆之间,废寝忘食,一年后数理课程超过70分,四年后成为8名顺利毕业的学生之一,且成绩优异。 1939年钱伟长考取中英庚款会的公费留学生,获得宝贵的去加拿大学习的资格,但是因为搭乘的轮船要在日本横滨逗留三天,钱伟长等留学生拒绝上船。 钱伟长:我就不干了,敌国我们不能去,当场就有好多人把护照扔在黄埔江里头了。 经过近一年的等待,1940年8月,钱伟长等留学生才搭乘不停靠日本的轮船出发,赴加拿大留学。赴加拿大50天后就因为一篇论文的发表而成名,两年后拿到博士学位,之后来到美国加州理工学院喷气推进研究所做博士后,师从世界导弹之父冯·卡门教授,至1945年,钱伟长已经成为了一名国际范围内的知名科学家。且收入颇丰。 钱伟长:那很不错,大概八万美金一年呢。 就在钱伟长科研事业如日中天之时,传来了国内抗日战争胜利的消息,此时他选择了回国,回到母校清华大学机械系担任教授。 钱伟长:我是决心,来回家培养更好的学生。 但连年内战,经济衰退,到1948年时,钱伟长的工资只够买两支暖瓶。此时,钱伟长有机会再回美国喷气推进研究所工作,但申请护照填表时的一个问题却让钱伟长选择了留在中国。 钱伟长:最后一项我填不下去了。他是讲假如中国和美国打仗的时候,你是忠于中国还是忠于美国。我说我当然忠于中国了,我是中国人。 1956年,作为清华大学教务长的钱伟长参与制订新中国第一章科学发展蓝图--12年科学技术发展远景规划。钱伟长提出国家要优先发展原子能、导弹和航天等,当时除了钱三强、钱学森,其他所有参与规划的400多人都不支持他,而且这400多人的身份都是各自领域的学科带头人。 钱伟长:我觉得我还是要说真话,国家应该怎么办呢,不能听这些话。 吵了一年多了,最后周总理说,"三钱"说的是对的,我们国家需要这个。 事实证明,没有两弹一星的成功研制,中国,成为不了当时改变世界格局的新兴力量;没有两弹一星的成功研制,中国,也成为不了现在以及未来对世界有重要影响力的大国。 蓝图才刚刚展开,反右运动来了。1957年6月,钱伟长被错划为右派,在实验室负责扫地一年,之后下放农村劳动。 钱伟长:那无所谓。我告诉你,右派,连儿子上大学都不许,我的儿子、女儿都没上大学。我仍然坚持我的意见。我也不退。 被打成右派后,钱伟长仍然利用各种机会发挥自己所长。为各方提供咨询、解决技术难题一百多项。 钱伟长:我是爱国的,对国家好才行。我没别的要求。我希望国家强大起来。 1979年钱伟长重新投入祖国的教育事业,直至2010年去世。九十八年,钱伟长用九十八年的人生,研究了一门他认为最重要的科学:爱国。主持人:您父亲身处逆境的时候,您失去了上大学的机会,这对于一个诗书人家来说,这是挺难过的一关。 钱元凯:这事对我父亲打击,我觉得比他被划成右派还要大,我分到首钢当工人的时候,临走,我记得他跟我说过:人们可以剥夺你上大学的权利,但任何人都没法剥夺你受教育的权利。所以我记住他这句话。我是拿着莫斯科大学的教材和铁锹一块去的首钢。按他的这个希望,也是我的希望,这几十年里我通过不断地自学,从一个装卸工,变成一个高级工程师,一个高科技企业的总工,就是通过不断地学习实践和劳动不断地完善自己,希望能给国家做更大的贡献。我觉得这是我父亲给我的最珍贵的精神财富和遗产。 主持人:现在回想起来,您父亲对您的影响无所不在,应该是这样? 钱元凯:应该是这样。我觉得更重要的是做人,他希望我们孩子们,能够永远不论有什么多大的本事能够忠于职守 淡泊名利。希望我们能够胸怀坦荡,表里如一。 主持人:大家知道您是钱伟长先生的儿子的时候,我想他们的眼神里一定是露出对老人家的尊重。 钱元凯:我觉得大家尊重的关爱的,不是他一个人,是他们那老一辈的科学家。实际我父亲是他们的一个代表,是对他们这拨老知识分子的一种最大的尊重和这个爱戴。也可能他们这辈子,没有他们国外的同行得到那么些个财富,但是我觉得全国人民十三亿人民对他们认可,是他们这辈子任何他们的同行所得不到的最大的精神财富和最大的鼓励。谢谢大家! 主持人:面对钱伟长,推选委员杜玉波说,奠基中国近代力学,他是伟大的教育家,而一生坎坷,从未放弃理想,为国家谋,为天下谋。 推选委员纪宝成说:《论语》载:子以四教 文 行 忠 信,钱先生以毕生的身体力行,昭示了一位学者的坚持与信仰。独家专访:钱伟长生前接受央视《大家》栏目专访 【重要贡献】 ·1946年,他与冯·卡门合作发表了《变扭率的扭转》,成为国际弹性力学理论经典之作。 ·1947年,在正则摄动理论方面创建了以中心挠度wm为摄动参数作渐近展开的摄动解法,在国际力学界被称为“钱伟长方法”。 ·1948年,在奇异摄动理论方面写出有关固定圆板的大挠度问题的渐近解,称为“钱伟长方程”。 ·解放后,致力科学理论和工程力学领域,成为我国近代应用数学与力奠基人之一。
【新智元导读】 2月25日,清华大学工程物理系唐传祥研究组与合作团队在《自然》上发表研究论文《稳态微聚束原理的实验演示》,报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」的首个原理验证实验。与之相关的极紫外光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
最现代的研究用光源是基于粒子加速器的。
这些都是大型设施,电子在其中被加速到几乎是光速,然后发射出具有特殊性质的光脉冲。
在基于存储环的同步辐射源中,电子束在环中旅行数十亿转,然后在偏转磁体中产生快速连续的非常明亮的光脉冲。
相比之下,自由电子激光器(FEL)中的电子束被线性加速,然后发出单次超亮的类似激光的闪光。
近年来,储能环源以及FEL源促进了许多领域的进步,从对生物和医学问题的深入了解到材料研究、技术开发和量子物理学。
现在,一个中德团队证明,在同步辐射源中可以产生一种脉冲模式,结合了两种系统的优点。
2月25日,清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与来自亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心(HZB)以及德国联邦物理技术研究院(PTB)的合作团队在Nature上发表了题为《稳态微聚束原理的实验演示》( Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching )的论文。
报告了一种新型粒子加速器光源「稳态微聚束」(Steady-state microbunching,SSMB)的首个原理验证实验。
该研究与极紫外(EUV)光刻机光源密切相关,有望为EUV光刻机提供新技术路线。
SSMB光源首个原理验证实验,中德团队登上Nature
同步辐射源提供短而强烈的微束电子,产生的辐射脉冲具有类似于激光的特性(与FEL一样),但也可以按顺序紧密跟随对方(与同步辐射光源一样)。
大约十年前,斯坦福大学教授、清华大学杰出访问教授、著名加速器理论家赵午和他的博士生Daniel Ratner以提出了「稳态微束」(SSMB)。
赵午教授
该机制还应该使存储环不仅能以高重复率产生光脉冲,而且能像激光一样产生相干辐射。
来自清华大学的青年物理学家邓秀杰在他的博士论文中提出了这些观点,并对其进行了进一步的理论研究。
2017年,赵午教授联系了HZB的加速器物理学家,他们除了在HZB操作软X射线源BESSY II外,还在PTB操作计量光源(MLS)。
MLS是世界上第一个通过设计优化运行的光源,在所谓的 「低α模式 」下运行。
在这种模式下,电子束可以大大缩短。10多年来,那里的研究人员一直在不断开发这种特殊的运行模式。
HZB的加速器专家Markus Ries解释说:「现在,这项开发工作的成果使我们能够满足具有挑战性的物理要求,在MLS实证确认SSMB原理」。
「SSMB团队中的理论小组在准备阶段就定义了实现机器最佳性能的物理边界条件。这使我们能够用MLS生成新的机器状态,并与邓秀杰一起对它们进行充分的调整,直到能够检测到我们正在寻找的脉冲模式」,HZB的加速器物理学家Jörg Feikes说。
HZB和PTB专家使用了一种光学激光器,其光波与MLS中的电子束在空间和时间上精确同步耦合。
这就调制了电子束中电子的能量。
「这使得几毫米长的电子束在存储环中正好转了一圈后分裂成微束(只有1微米长),然后发射光脉冲,像激光一样相互放大」,Jörg Feikes解释道。
「对相干态的实验性探测绝非易事,但我们PTB的同事开发了一种新的光学检测装置,成功地进行了探测。」
SSMB概念提出后,赵午持续推动SSMB的研究与国际合作。
2017年,唐传祥与赵午发起该项实验,唐传祥研究组主导完成了实验的理论分析和物理设计,并开发测试实验的激光系统,与合作单位进行实验,并完成了实验数据分析与文章撰写。
揭示SSMB作为未来光子源潜力的关键一步,是在真实机器上演示其机制。在新的论文中,研究人员报告了SSMB机制的实验演示。
SSMB原理验证实验示意图
实验表明,存储在准等时环中的电子束可以产生亚微米级的微束和相干辐射,由1,064纳米波长激光器诱导的能量调制后一个完整的旋转。
结果验证了电子的光相可以在亚激光波长的精度上逐次相关。
SSMB原理验证实验结果
在这种相位相关性的基础上,研究人员通过应用相位锁定的激光器与电子轮流相互作用来实现SSMB。
该图示直观地展示了如何通过激光调制电子束来产生发射激光的微束,是实现基于SSMB的高重复性、高功率光子源的一个里程碑。
有望解决EUV卡脖子难题
没有顶尖的光刻机,是我国半导体行业发展的最大瓶颈。
光刻机的曝光分辨率与波长直接相关,半个多世纪以来,光刻机光源的波长不断缩小,芯片工业界公认的新一代主流光刻技术是采用波长为13.5纳米光源的EUV(极紫外光源)光刻。
大功率的EUV光源是EUV光刻机的核心基础。简而言之,光刻机需要的EUV光,要求是波长短,功率大。
EUV光刻机工作相当于用波长只有头发直径一万分之一的极紫外光,在晶圆上「雕刻」电路,最后将让指甲盖大小的芯片包含上百亿个晶体管,这种设备工艺展现了人类 科技 发展的顶级水平。
而昂贵的EUV光刻机也正是实现7nm的关键设备,目前,荷兰ASML是全球唯一一家能够量产EUV光刻机的厂商,而由于禁令,我国中芯国际订购的一台EUV仍未到货。
如果中国大陆无法引入ASML的EUV光刻机,则意味着大陆将止步于7nm工艺。
目前ASML公司采用的是高能脉冲激光轰击液态锡靶,形成等离子体然后产生波长13.5纳米的EUV光源,功率约250瓦。而随着芯片工艺节点的不断缩小,预计对EUV光源功率的要求将不断提升,达到千瓦量级。
SSMB光源的潜在应用之一是作为未来EUV光刻机的光源。它们产生的类似激光的辐射也超出了 "光 "的可见光谱,例如在EUV范围内,最后阶段,SSMB源可以提供一种新的辐射特性。脉冲是强烈的、集中的和窄带的。可以说,它们结合了同步辐射光的优势和FEL脉冲的优势。
可以说,基于SSMB的EUV光源有望实现大的平均功率,并具备向更短波长扩展的潜力,为大功率EUV光源的突破提供全新的解决思路。
EUV光刻机的自主研发还有很长的路要走,基于SSMB的EUV光源有望解决自主研发光刻机中最核心的「卡脖子」难题。
关于作者
本文的通讯作者唐传祥教授是清华大学的博士生导师。
1992年9月-1996年3月,考入 清华大学工程物理系硕博连读。1996年3月获得工学博士学位, 博士学位论文为“用于北京自由电子激光装置的多腔热阴极微波电子枪的研究”。
1996年4月获得博士学位后,留校工作。
1996年7月 1998年6月期间,作为访问学者到德国DESY工作2年。在DESY工作期间,主要进行超导加速结构的优化及测量研究,并与J. Sekutowicz, M.Ferrario等合作提出了Superstructure的超导加速结构。
1998年6月回国后,继续在清华大学从事加速器物理、高亮度注入器、汤姆逊散射X射线源、自由电子激光、新加速原理与新型加速结构、电子直线加速器关键物理及技术、加速器应用等方面的研究。
参考资料:
学位申请者为申请学位而提出撰写的学术论文叫学位论文。这种论文是考核申请者能否被授予学位的重要条件。学位申请者如果能通过规定的课程考试,而论文的审查和答辩合格,那么就给予学位。如果说学位申请者的课程考试通过了,但论文在答辩时被评为不合格,那么就不会授予他学位。有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文,学士学位论文。学士学位论文既是学位论文又是毕业论文。学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科学记录;或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总结,用以提供学术会议上宣读、交流或讨论;或在学术刊物上发表;或作其他用途的书面文件。在社会科学领域,人们通常把表达科研成果的论文称为学术论文。 学术论文具有四大特点:①学术性 ②科学性 ③创造性 ④理论性一、学术性学术论文的科学性,要求作者在立论上不得带有个人好恶的偏见,不得主观臆造,必须切实地从客观实际出发,从中引出符合实际的结论。在论据上,应尽可能多地占有资料,以最充分的、确凿有力的论据作为立论的依据。在论证时,必须经过周密的思考,进行严谨的论证。二、科学性科学研究是对新知识的探求。创造性是科学研究的生命。学术论文的创造性在于作者要有自己独到的见解,能提出新的观点、新的理论。这是因为科学的本性就是“革命的和非正统的”,“科学方法主要是发现新现象、制定新理论的一种手段,旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。”(斯蒂芬·梅森)因此,没有创造性,学术论文就没有科学价值。三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的,但它与一般议论文不同,它必须是有自己的理论系统的,不能只是材料的罗列,应对大量的事实、材料进行分析、研究,使感性认识上升到理性认识。一般来说,学术论文具有论证色彩,或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史 唯物主义和 唯物辩证法,符合“实事求是”、“有的放矢”、“既分析又综合” 的科学研究方法。四、理论性指的是要用通俗易懂的语言表述科学道理,不仅要做到文从字顺,而且要准确、鲜明、和谐、力求生动。1.表论文的过程 投稿-审稿-用稿通知-办理相关费用-出刊-邮递样刊一般作者先了解期刊,选定期刊后,找到投稿方式,部分期刊要求书面形式投稿。大部分是采用电子稿件形式。 2.发表论文审核时间一般普通刊物(省级、国家级)审核时间为一周,高质量的杂志,审核时间为14-20天。 核心期刊审核时间一般为4个月,须经过初审、复审、终审三道程序。 3.期刊的级别问题 国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。
从公开的资料来看,是北大那位谢老师给了自己的合作者、清华的张老师看了未发表的数据和研究成果,然后清华的张老师抢先北大谢老师发表了这个成果。后来这事捅到了两校高层,也没有得到比较好的解决,所以现在捅到了媒体。这种事情其实没什么好判断的,很明白是什么情况。学术圈里的合作者之间经常分享一些未发表的成果,比如上周有几个国外的老师来我们实验室,然后一起开会的时候导师给他们看了一些我们组正在研究的内容,包括一些具体数据,然后一起讨论。 这是一种常见的行为,互相交流嘛。但是有一个原则,那就是别人给你看没发表的东西那是对你的信任,你不能拿这个干坏事,甚至为了避嫌,你都不能研究太相似的内容,否则就是一种学术不端。(PS: 我要和别人讨论自己的研究内容的时候,都会先问导师我可以说哪些东西)。国内对于学术不端的惩罚太低了,老师被查出抄袭等严重的行为,最多是未来几年失去了上升空间,几乎没有负面问题。比如我院某教授,抄别人的书被起诉还败诉了,啥事没有,呵呵,估计这件事情最后也是这样处理。