物理学家提出广义相对论的修正方案 解释引力在宇宙尺度上稍稍减弱的奇特现象

物理学家提出广义相对论的修正方案解释引力在宇宙尺度上稍稍减弱的奇特现象在过去的100年里，物理学家一直依靠阿尔伯特-爱因斯坦的"广义相对论"来解释引力如何在整个宇宙中起作用。广义相对论被无数次试验和观测证明是准确的，它表明引力不仅影响三个物理维度，还影响第四个维度：时间。该项目的第一作者、滑铁卢数学物理系应届毕业生罗宾-温（RobinWen）说："这个引力模型对于从宇宙大爆炸理论到拍摄黑洞的所有工作都至关重要。""但是，当我们试图理解宇宙尺度上的万有引力时，在星系团甚至更远的尺度上，我们遇到了与广义相对论预言明显不一致的地方。就好像引力本身不再完全符合爱因斯坦的理论一样。我们把这种不一致称为'宇宙故障'：当距离达到数十亿光年时，引力会变弱约百分之一。"二十多年来，物理学家和天文学家一直在努力创建一个数学模型，以解释广义相对论明显不一致的地方。滑铁卢大学在应用数学家和天体物理学家的跨学科合作下，开展了长期的尖端引力研究。滑铁卢大学天体物理学教授、外围研究所研究员尼耶什-阿夫肖迪（NiayeshAfshordi）说："近一个世纪前，天文学家发现我们的宇宙正在膨胀。星系距离越远，移动速度越快，以至于它们似乎以接近光速的速度移动，而这正是爱因斯坦理论所允许的最大速度。我们的发现表明，在这些尺度上，爱因斯坦的理论可能也是不够的。"研究小组的"宇宙故障"新模型修改并扩展了爱因斯坦的数学公式，在不影响广义相对论现有成功应用的情况下，解决了一些宇宙学测量不一致的问题。"把它想象成爱因斯坦理论的脚注，"温说。"一旦达到宇宙尺度，就会出现条件。这个新模型可能只是我们开始跨越时空解开宇宙谜题的第一条线索。温这项题为"引力中的宇宙故障"的研究发表在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上。DOI:10.1088/1475-7516/2024/03/045编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429622.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429622.htm

诺贝尔物理学奖是如何选择的

诺贝尔物理学奖是如何选择的诺贝尔物理学委员会资深成员MatsLarsson教授发表文章谈论了诺奖是如何评选的。诺贝尔奖评选委员会成员由瑞典皇家科学院任命，通常有6到8人。评选工作分成三部分。第一部分是提名。每年9到10月向世界各地的研究人员寄出约3000封要求提名的邮件。提名截止日期为次年的1月31日。候选人名单会咨询前诺奖得主、北欧国家的物理学教授以及瑞典皇家科学院院士的意见。还有许多人会被邀请提名，但这些人会定期轮换一次。很多大学也允许提名，这些大学也会定期轮换。第二部分是专家报告。委员会根据提名确定物理学领域的哪些发现或发明达到了可能获奖的水平，然后向该领域专家征求机密报告，询问发现或发明是否重要到足以获得诺贝尔奖。最后一部分是委员会们展开讨论。举例来说，1920年代爱因斯坦获奖呼声巨大，但委员会部分成员对相对论持怀疑立场。妥协的方法是爱因斯坦因光电效应而不是相对论获奖。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

大质量黑洞和 "胶水 "粒子 - 物理学家发现了令人瞩目的对应关系

大质量黑洞和"胶水"粒子-物理学家发现了令人瞩目的对应关系这项突破性的研究显示，这两个系统都由密集排列的、自我作用的载力粒子组成。在CGC的情况下，这些粒子是胶子，而在黑洞中，它们是引力子。在CGC中胶子的组织和黑洞中引力子的组织都是针对各自系统的能量和大小而优化的。在CGC和黑洞中的高度秩序是由每个系统包装在关于粒子特征的最大数量的量子"信息"所驱动的。这包括它们的空间分布、速度和集体力量。这种对"信息"内容的限制是普遍的。这意味着研究表明，量子信息科学可以为理解这些差异很大的系统提供新的组织原则。这些系统之间的数学对应关系也意味着，研究每个系统可以提高我们对另一个系统的理解。特别感兴趣的是黑洞合并中的引力冲击波与核碰撞中的胶子冲击波的比较。尺寸达数十亿公里的黑洞（左，由事件地平线望远镜成像）与原子核碰撞中产生的亚原子胶子的密集状态（右）有共同的特征。科学家们在核碰撞中研究强作用力。例如，在相对论重离子对撞机，能源部的一个用户设施，原子核加速到接近光速，成为胶子的密集墙，称为彩色玻璃凝聚物（CGC）。当原子核碰撞时，CGC演变为夸克和胶子的近乎完美的液体，这是构成所有可见物质的基本组成部分。尽管强力在亚原子尺度上运作，但慕尼黑路德维希-马克西米利安大学、马克斯-普朗克物理研究所和布鲁克海文国家实验室的科学家们最近的分析表明，CGC与黑洞有着共同的特征，黑洞是巨大的引力子集合体，在整个宇宙中施加引力。这两组自我作用的粒子似乎都以一种满足对每个系统中可能存在的熵或无序程度的普遍限制的方式来组织自己。这种数学上的对应关系指出了黑洞的形成、热化和衰变与胶子墙在超相对论速度-接近光速的核碰撞中发生的情况之间的相似性。推动这种对应关系的熵的极限与最大信息包装有关--这是量子信息科学（QIS）的关键特征。因此，量子信息科学可以进一步启发科学家对胶子、引力子、CGC和黑洞的理解。这种方法也可能推进量子计算机的设计，使用冷原子来模拟和解决有关这些复杂系统的问题。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356901.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356901.htm

神秘粒子7倍光速向地球飞来？

神秘粒子7倍光速向地球飞来？根据爱因斯坦的相对论，宇宙中的任何物体运动速度都不可能超过真空中的光速，没有例外，但有时候，我们也会看到一些“超光速”现象。在地球1.4亿光年之外，有一对双子星，合并触发了引力波，2017年8月17日经过地球，那也是人类第一次探测到中子星产生的引力波，也就是GW170817事件。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1329721.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1329721.htm

Modern Physics - 3rd Edition现代物理学-第三版

资源名称：ModernPhysics-3rdEdition现代物理学-第三版描述：《现代物理学》2011年第三版。自1983年出版以来，一直是理工科大学二年级现代物理课程中使用最广泛的教材之一。它涵盖了课程中的所有标准主题，包括相对论和量子力学，以及统计物理，核物理高能物理，天体物理和宇宙学的介绍。现代物理学对所有主要现代物理学概念的历史发展和支持该理论的实验证据提供了一个平衡的表述链接:https://www.aliyundrive.com/s/5uirEQ6WLYh

斯坦福仅半毫米长的微型加速器有望为医学和物理学突破带来巨大飞跃

斯坦福仅半毫米长的微型加速器有望为医学和物理学突破带来巨大飞跃鞋盒大小的加速器示意图。电子源和分束器/注入器馈入亚相对论DLA（本文中描述的设备），将电子加速到1MeV的能量。这些电子通过二氧化硅波导驱动的相对论DLA进一步加速，最后通过一个减压器产生相干自由电子辐射。资料来源：摩尔基金会/佩顿-布罗德斯研究人员已经证明，硅介质激光加速器（DLA）现在既能加速电子，又能约束电子，形成一束聚焦的高能电子束。佩顿-布罗德斯（PaytonBroaddus）说："如果电子是微型汽车，这就好比我们第一次掌握了方向盘，并把脚放在油门上。"将加速器的能力从"英里"进化到"微米"加速器产生的高能粒子束可以让物理学家研究材料的性质，制造用于医疗应用的聚焦探针，以及识别构成宇宙中所有物质的基本构件。最早的高能粒子加速器开发于20世纪30年代，可以放在桌面上。但研究更先进的物理学需要更高的粒子能量，因此科学家们需要建造更大的系统。(位于斯坦福大学校园内的SLAC国家加速器实验室最初的直线加速器隧道于1966年投入使用，全长近2英里）。这些系统使粒子物理学的众多发现成为可能，而布罗德斯的动力则是建造一种微型直线加速器，它的性能最终可以与体积是其一千倍以上的机器相媲美，而成本却只是后者的一小部分。这也将为医学领域带来新的应用，比如可以将这种设备安装在一个小型探针上，然后将电子束精确地射向肿瘤。"我们有能力用更便宜、更小巧的设备完全取代其他所有粒子加速器。"EdwardL.Ginzton实验室主任、工程学院RobertL.andAudreyS.Hancock教授、该论文的资深作者OlavSolgaard说，得益于纳米级制造和激光技术的进步，这一愿景越来越有可能实现。传统的射频加速器由铜腔组成，铜腔中注入无线电波，为粒子提供能量。这些脉冲会加热金属，因此空腔需要以较低的能量和脉冲速率运行，以散热并避免熔化。但是，玻璃和硅结构可以承受激光器发出的更高能量脉冲而不会发热，因此它们的功率更大，体积也更小。大约10年前，斯坦福大学的研究人员开始试验用这些材料制成的纳米级结构。2013年，论文合著者、小威廉-R-凯南名誉教授罗伯特-拜尔领导的研究小组证明，这种纳米结构的激光器可以在不加热的情况下产生更强的能量，同时体积也更小。凯南名誉教授罗伯特-拜尔（RobertByer）领导的研究小组在2013年证明，一种带有脉冲红外光的微型玻璃加速器成功地加速了电子。这些成果促使该项目被戈登和贝蒂-摩尔基金会（GordonandBettyMooreFoundation）在"芯片上的加速器"（ACHIP）国际合作项目中采纳，以制造鞋盒大小的兆电子伏加速器。但是，这种首个"芯片级加速器"仍有一些问题需要解决。正如布罗德斯所说，里面的电子就像行驶在没有方向盘的狭窄道路上的汽车。它们可以迅速加速，但也很容易撞墙。半毫米长的介质激光加速器的扫描电子显微照片，电子在其中穿行并加速。标为黑色的单元是纵向聚焦和横向散焦单元（LFTD），而白色的单元是纵向散焦和横向聚焦单元（LDTF），它们使电子保持在轨道上。(图片来源：Broaddus,P.,Egenolf,T.,Black,D.S.,Murillo,M.,Woodahl,C.,Miao,Y.,...Solgaard,O.(2024).亚相对论交变相聚焦介质激光加速器。物理评论快报》，132，085001。doi:10.1103/PhysRevLett.132.085001)用激光引导电子现在，斯坦福大学的这组研究人员已经成功证明，他们也可以在纳米尺度上引导电子。为此，他们在真空系统中建立了一个带有亚微米通道的硅结构。他们将电子注入一端，并从两侧用定形激光脉冲照射该结构，该激光脉冲可提供踢动能。激光场周期性地在聚焦和散焦特性之间转换，从而将电子聚集在一起，防止它们偏离轨道。这一连串的加速、散焦和聚焦作用在电子上的距离几乎达到了1毫米。这听起来似乎不远，但这些带电粒子却获得了相当大的能量，获得了23.7千电子伏特的能量，比它们的起始能量高出约25%。研究小组在其微型加速器原型中所能达到的加速度与传统的铜加速器不相上下，布罗德德斯补充说，更高的加速度是有可能实现的。虽然这是向前迈出的重要一步，但在将这些小型加速器用于工业、医学和研究领域之前，还有更多工作要做。迄今为止，研究小组引导电子的能力仅限于二维；要使加速器的长度足够长，以获得更大的能量增益，还需要三维电子约束。电子接力赛位于德国埃尔兰根的弗里德里希-亚历山大大学（FriedrichAlexanderUniversity，FAU）的一个姊妹研究小组最近展示了一个类似的装置，该装置使用单激光器，起始能量更低。布罗德斯说，它和斯坦福大学的设备最终将成为一种电子接力赛的一部分。这个未来的中继器将有三名队友：FAU的设备将接收低能量电子，并对其进行初始加速，然后将其送入类似于布罗德斯正在开发的设备中。电子的最后一步将是一个由玻璃制成的加速器，就像拜尔开发的那样。与硅相比，玻璃能承受更大的激光冲击，从而使加速器能进一步激发电子并将其推向光速。索尔加德相信，这种微型加速器最终将在高能物理领域发挥作用，就像它的大型加速器一样，探索构成宇宙的基本物质。他说："我们还有很长很长的路要走。但他仍然很乐观，并补充说，"我们已经迈出了最初的几步"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421940.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421940.htm