量子力学的性质范例(3篇)

量子力学的性质范文

创新心理素质是个体在生活实践中逐渐形成与发展并在创新活动中所表现出来的相对稳定的心理品质，有关创新心理素质的构成目前尚存在分歧[1-2]。创新意识是创新活动的内部心理倾向，表现为好奇心、求知欲、怀疑感、创新需求、思维的独立性等方面，它是创新心理素质形成的必要前提。创新能力是创新活动中所达到的能力水平，表现为创造性的观察能力、思维能力和实践能力。创新能力是创新心理素质的核心，是衡量个体创新心理素质高低的重要标志。竞争心是不甘落后积极进取的内在动力，是创新个性的重要表现方面之一，拥有强烈的竞争意识是创新人才在社会竞争中不断前进的重要因素。创新意识、创新能力和竞争心虽然在创新心理素质的构成中具有不同的作用，但三者相互联系相互制约。创新意识是形成创新能力的前提，可支配和强化创新能力；竞争心可激发创新意识，促使创新能力更好的发挥和运用；创新能力反过来又能增强创新意识和竞争心。我们认为创新意识、创新能力与竞争心是创新心理素质的三个重要构成部分，它们水平的高低可在相当程度上决定着个体创新心理素质的高低。

心理健康状况作为影响个体学习、工作与生活的心理因素，必然会对创新活动产生一定的影响作用。国内有关创新素质的理论探讨比较多[3-4]，具体的实证性研究比较少，而有关创新心理素质与心理健康关系的研究虽有报道，但缺乏深入系统的实证研究[5-6]。鉴于此，本研究拟对我国中学生的创新心理素质与其心理健康之间的关系进行初步探讨，以期为学校创新教育和心理健康教育提供一定的理论依据。

2研究方法

2.1被试北京市、河北省两普通中学学生558人，其中男生278人，女生280人，初一生108人，初二生179人，高一生161人，高二生110人。

2.2测评工具

2.2.1创新心理素质量表该量表为王极盛编制，包括创新意识、创新能力、竞争心三个子量表，每个子量表初步由20个项目组成，采用5级评分作答，从1～5分别表示从无、偶尔、时有、经常、总是。

2.2.2中学生心理健康量表该量表由60个项目组成，共有十个分量表，分别为强迫(MH1)、偏执(MH2)、敌对(MH3)、人际关系敏感(MH4)、抑郁(MH5)、焦虑(MH6)、学习压力(MH7)、适应不良(MH8)、情绪不稳定(MH9)、心理不平衡性(MH10)。该量表为王极盛(1997)专门针对我国中学生所编制，信度、效度较高[7]。

2.3施测与数据处理采用随机整群抽样法抽取被试，以班级为单位进行团体施测。采集的数据使用SPSS10.0统计软件进行管理与统计处理。

3结果

3.1创新心理素质量表的信度、效度分析

3.1.1项目与总分的相关

分别计算三个子量表各项目得分与其相应的子量表总分的相关。创新意识各项目与其总分的相关在0.41～0.69之间，创新能力子量表中各项目与其总分的相关在0.45～0.76之间，竞争心子量表中，除第58项与其总分的相关为0.31，其余各项目与总分的相关在0.42～0.79之间。

3.1.2因素分析和结构效度

分别对这三个子量表进行初步的因素分析，将区分度及共通性偏低的8个项目剔除后再次进行主成分分析。根据卡特尔“陡阶检验”原理，结合碎石图可以看出，创新意识子量表中除因素1的特征值为7.45，其余特征值较小可以舍弃，因素1所能解释的变异数为41.4%，该子量表进行因素分析的18个项目在因素1上均有负荷且负荷量均高于0.54。对创新能力子量表进行同样的分析，发现其因素1的特征值为8.65，其余因素较小可以舍弃，因素1所能解释的变异数为48.1%，该子量表进行因素分析的18个项目在因素1上均有负荷且负荷量均高于0.51。对竞争心子量表的分析表明，其因素1的特征值为8.66，其余因素较小可以舍弃，因素1所能解释的变异数为54.1%，该子量表进行因素分析的16个项目在因素1上均有负荷且负荷量均高于0.59。

3.1.3信度分析

创新意识、创新能力和竞争心三个子量表的同质性信度(Cronbacha)分别为0.91、0.93、0.94，分半信度(Spearman-Brown)分别为0.87、0.88、0.91。

3.2中学生创新心理素质的整体特点

将三个子量表所含项目的评分之和除以其项目数作为该子量表得分，中学生在创新意识、创新能力和竞争心上的得分分别为3.38±.76、3.32±.81、3.52±.83。

3.3中学生创新心理素质与心理健康的关系

3.3.1中学生创新心理素质与心理健康的相关分析

创新心理素质各子量表得分与其心理健康各因子及总均分的得分进行相关分析，结果见表1。创新意识与抑郁、焦虑、学习压力呈显著负相关；创新能力与抑郁、学习压力呈显著负相关，与适应不良呈显著正相关；竞争心与抑郁、焦虑、学习压力、总均分呈显著负相关。

表1创新心理素质与心理健康的相关系数

附图

注：*p＜0.05,**p＜0.01,***p＜0.001，下同

3.3.2不同心理健康水平者创新心理素质的差异比较

选择在心理健康总均分上得分最低和最高的27%的被试各153人，分成心理健康水平高、低两组，对这两组学生在创新心理素质子量表上的得分进行t检验，结果见表2。由表2可见，两组在创新意识和竞争心上均有显著差异。

表2心理健康水平高低两组被试创新心理素质的比较

心理健康水平高组心理健康水平低组

MSDMSDtp

创新意识3.540.863.270.673.03**.003

创新能力3.420.923.280.761.41**.159

竞争心3.680.973.430.722.60**.010

3.3.3心理健康因子与创新心理素质的回归分析

分别以创新心理素质的三个子量表得分为因变量，与之显著相关的心理健康因子为自变量进行多元逐步回归分析，回归分析结果见表3，学习压力分别进入了对创新意识和竞争心的回归方程，学习压力、适应不良和抑郁则依次进入对创新能力的回归方程。

表3心理健康水平与创新心理素质的多元线性回归分析

因素BR[2]Betatp

创新意识学习压力-.183.032-.1804.315.000

创新能力学习压力-.210.014-.1953.436.001

适应不良.376.055.3065.534.000

抑郁-.185.066-.1562.612.009

竞争心学习压力-.242.047-.2185.255.000

4讨论

4.1创新心理素质量表的信度和效度

对创新心理素质三个子量表分别进行项目一总分相关分析，正式项目与其对应子量表总分的相关均在0.50以上，表明这些项目均有较好的鉴别力。因素分析结果表明，三个子量表均有一个特征值最大的因素可以说明该子量表的主要成分，且每个子量表的项目在该子量表的这一因素上均有较高的负荷，这一结果与我们编制量表时的理论构思基本吻合，从而表明创新心理素质各子量表具有较好的结构效度。对创新心理素质各子量表的信度进行考察，发现其同质性信度均在0.90以上，分半信度均在0.85以上，表明三个子量表的信度较高。

4.2中学生创新心理素质的一般特点

中学生创新心理素质各子量表得分均在3分以上，表明中学生的创新意识、创新能力和竞争心处于中等偏上水平，创新心理素质整体状况不错。中学生的思维活跃、兴趣广泛、热情奔放、敢想敢做、不畏权威，具有很大的创新潜力。青少年时期是人生的黄金时期，处于一生创造力最佳发展年龄区的前端，可塑性较强，因此大力开发青少年的创新潜能，使其具备更为强烈的创新意识、创新能力和竞争心，这应是我国创新教育的努力方向。

4.3中学生创新心理素质与心理健康水平的关系

研究结果表明，创新意识、创新能力和竞争心强的个体，体验到的学习压力、抑郁、焦虑等心理问题较少，心理健康水平高的个体在创新意识和竞争心上要显著优于心理健康水平低的学生。创新能力属于创新心理素质的认知结构，创新意识和竞争心则属于创新心理素质的动力结构，因此相对而言后两者与心理健康的关系要比前者更为密切些。已有学者[5-6]对创新素质和心理健康的关系进行了理论探讨，本研究从实证的角度进一步证明两者关系紧密。创新心理素质和心理健康因子的回归分析表明，学习压力对创新意识和竞争心的影响作用较大，创新能力受学习压力、适应不良和抑郁的影响作用较大。现在中学生的主要压力来自学习方面，巨大的升学压力、繁重的学业任务使他们体验到较强的压力感，从而引发焦虑、抑郁等不良应激反应。健康的心理状态可以充分发挥智力效应，思维活跃，联想丰富，提高创新敏感性，对有关创新的事物保持浓厚的兴趣，从而极大的提高创新效应。时常处于抑郁、焦虑、紧张状态下的个体，其创新意识、创新能力和竞争心受到抑制，难于保持较高的水平。学习压力对创新心理素质的三个方面均有十分重要的影响作用，这就提示我们，如何将学习压力调控到一个较为合适的水平，以便促进学生创新心理素质的培养和提高，这是创新教育中值得特别关注的问题。另外，本研究还发现创新能力与适应不良因子存在一定的正相关关系，适应不良对创新能力具有一定的预测作用，这一结果较为有趣和费解。我们推测这可能与创新能力愈高，个体行为方式独特性愈强，导致有时与外界的常规不太适应有关，具体的原因尚有待今后进一步的探索。总而言之，健康心理是创新活动得以顺利进行的基本心理条件，健康心理的培养和维护有利于促进创新性人才的快速成长。

5结论

5.1自编创新心理素质量表包括三个子量表即创新意识、创新能力与竞争心，经检验这三个子量表均具有较高的信度、效度。

5.2中学生的创新心理素质整体处于中等偏上水平。

5.3中学生创新心理素质与心理健康水平较为密切，创新意识与学习压力、抑郁、焦虑显著负相关，创新能力与学习压力、抑郁显著负相关，与适应不良显著正相关，竞争心与抑郁、焦虑、学习压力、总均分显著负相关；心理健康水平高者其创新意识和竞争心较心理健康水平低者高；学习压力对创新意识和竞争心的预测作用较大，学习压力、适应不良和抑郁对创新能力的预测作用较大。

【参考文献】

1戴春林.创新心理素质浅论.教育发展研究，2000:6:80-83

2崔景贵.论心理科学视野下的学校创新教育.教育探索，2001;126(12):17-19

3林崇德.培养和造就高素质的创造性人才.北京师范大学学报（社会科学版），1999;151(1):5-13

4顾明远.基础教育与创新精神.中国教育学刊，1999;94(2):23-25

5王极盛.创新时代.北京：中国世界语出版社，1999:125-146

量子力学的性质范文篇2

摘要高能闪光照相是诊断致密物质内部几何结构和物理特性的最有效技术.高能质子照相在穿透能力、材料识别、空间分辨率等方面都优于x射线照相,已经成为美国先进流体动力学试验装置的优先发展对象.文章详细介绍了高能质子照相方案及其研究进展.?

关键词光电子学,质子照相,综述,质子加速器,磁透镜???

abstracthigh-energyflashradiographyisthemosteffectivetechniquetointerrogateinnergeometricalstructureandphysicalcharacteristicofdensematerials.itisshownthathigh-energyprotonradiographyissuperiortohigh-energyx-rayradiographyinpenetratingpower,materialcompositionidentificationandspatialresolution.protonradiographyistakenasaleadingcandidatefortheadvancedhydrotestfacilitybytheunitedstates.theprojectandcurrentdevelopmentinhigh-energyprotonradiographyisreviewed.?

keywordsoptoelectronics,protonradiography,review,protonaccelerator,magneticlens???

1引言?

高能闪光照相始于美国的曼哈顿计划（manhattanproject）,并持续到现在,它一直用来获取爆轰压缩过程中材料内部的密度分布、整体压缩的效果以及冲击波穿过材料的传播过程、演变和压缩场的发展的静止“冻结”图像.这一过程非常类似于医学x射线对骨骼或牙齿的透射成像.高能闪光照相有两个显著特点:首先,照相客体是厚度很大的高密度物质,要求能量足够高;其次,客体内的流体动力学行为瞬时变化,要求曝光时间足够短.?

目前,世界上最先进的闪光照相装置是美国洛斯•阿拉莫斯国家实验室(lanl)的双轴闪光照相流体动力学试验装置（darht）［1］.它是由两台相互垂直的直线感应加速器组成的双轴照相系统,一次实验能从两个垂直方向连续拍摄4幅图像,并且在光源焦斑和强度方面都有提高.但是,darht也仅有两个轴,这是获得三维数据的最小视轴数目,最多只能连续拍摄4幅图像,不能进行多角度多时刻的辐射照相,获得流体动力学试验的三维图像.而且darht的空间分辨率受电子束斑大小的制约.由于电子相互排斥,电子束不能无限压缩,束流打到转换靶上,产生等离子体，使材料熔化，这在一定程度上扩展了束斑直径,从而使x射线光斑增大.估计最小的电子束直径为1—2mm,制约了空间分辨率的提高.?

研究人员希望实现对流体动力学试验进行多角度(轴)、每个角度多时刻(幅)的辐射照

相,从而获得流体动力学试验的三维动态过程图像.l995年,美国lanl的科学家chrismorris提出用质子代替x射线进行流体动力学试验透射成像［2］.首次质子照相得到的图像,其非凡的质量出乎发明者的预料.后续的研究和实验也确认了这项技术的潜在能力.据morris回忆,20世纪90年代初期武器研制计划资助了一项中子照相研究.其立项的主要思想就是利用高能质子、中子和其他强子的长平均自由程,使其成为闪光照相的理想束源.stevesterbenz从这个思路出发，研究了使用中子照相进行流体动力学试验诊断的可能性.然而即使使用质子储存环(psr)的强脉冲产生中子,中子通量都不足以在流体动力学试验短时间尺度下获得清晰的图像.当时的洛斯•阿拉莫斯介子物理装置(lampf)负责人gerrygarvey听到这种意见的第一反应是“为什么不用质子？”morris将这些思想统一起来,利用高能质子束实现流体动力学试验诊断的突破,就是水到渠成的事［3］.morris指出:质子照相的实施应归功于现代加速器具有产生高能质子和高强度质子的能力.促使发展质子照相技术最重要的一步是tommottershead和johnzumbro提出的质子照相所需的磁透镜系统［4］,以及nickking在武器应用中发展改进的快速成像探测系统［5］.?

高能质子束为内爆物理研究提供了堪称完美的射线照相“探针”，因为其平均自由程与流体动力学试验模型的厚度相匹配.射线照相信息通过测量透过客体的射线投影图像来获取.如果辐射衰减长度过短,则只有客体外部边界能够测量；如果辐射衰减长度过长,则没有投影产生.质子照相为流体动力学试验提供了一种先进的诊断方法.?

2质子与物质相互作用机制?

高能质子与物质相互作用的机制是质子照相原理的基础.首先,需要从质子与物质的相互作用出发，对质子在物质中的穿透性和散射过程进行分析研究.?

所有质子都在被测物质内部并与其发生相互作用.质子与物质的相互作用分为强作用力和电磁作用力［6］.强作用力是短程力,质子与核的强作用力分为弹性碰撞和非弹性碰撞两种:

如果是弹性碰撞,以某种角度散射的质子保持其特性和动量,质子因受核力的强大作用,会偏转很大角度,这种现象叫做核弹性散射（如果采用角度准直器,这部分贡献可以忽略）；

如果是非弹性碰撞,质子被吸收,也就是说,损失大部分能量分裂核,产生亚原子粒子——π介子.当质子能量达到gev量级,质子与原子核的强相互作用占主导地位.质子与物质原子核中的质子和中子发生非弹性核相互作用，造成质子束指数衰减，其衰减规律可表示为

??nn0＝exp-∑ni=1liλi,(1)??

其中n0,n分别为入射到被测物体上的质子通量和穿过被测物体的质子通量;λi和li分别为第i种材料的平均自由程和厚度.当质子能量达到gev量级,核反应截面几乎不变,单就穿透能力而言,质子能量达到gev量级就足够了.核反应截面不变有利于质子照相的密度重建,因为质子在客体中的散射过程可能导致质子能量发生变化.?

由于质子带电,它也通过长程电磁作用力与物质相互作用.当质子能量达到gev量级时，电磁作用只能产生很小的能量损失和方向变化:?

质子与原子核的库仑力作用称为弹性散射,穿过原子核的每个质子,即使和核并不接近,也能导致质子方向发生小的变化,每个小散射效应可以累积,这种现象叫做多重库仑散射.多重库仑散射的理论由enricofermi在20世纪30年代建立.质子与原子核之间的库仑力作用发生多重库仑散射,多重散射可以近似用高斯分布表示:

??dndω=12πθ20exp-θ22θ20,(2)??

式中θ0为多次散射角的均方根值,可用下式表示:

??θ0≈14.1pβσniliri,(3)??

式中p为束动量,β是以光速为单位的速度,ri是材料的辐射长度,其值近似地表示为

??ri=716az(z+1)ln(287/z),(4)??

其中a是原子量,z是原子序数.多重库仑散射的结果很重要,特别是对重物质,最终导致图像模糊.另一方面,因为ri与材料的原子序数有关,也正是这个特性使质子照相具有识别材料组分的独特能力［7］.?

质子和电子之间也会产生库仑力作用,通常是非弹性的.因为电子质量与质子相比很小,库仑力的作用使电子方向和速度产生跃变,而对质子的方向和能量只产生缓变.也就是说,质子通过电离原子(把电子击出轨道),损失小部分能量.这种作用不会导致质子运动方向大的改变,但会导致质子能量的减少.20世纪30年代著名的贝特-布洛赫(bethe-bloch)公式很好地解释了这种机制.能量损失依赖于质子束能量,能量损失速率与它的动能成反比.质子束穿过厚度为l的材料时，能量损失为

??δt=∫l0dtdldl≈dtdll.(5)??

当质子能量达到gev量级,dt/dl的值几乎与动能无关.如果e和t以m0c2为单位，p以m0c为单位,则

??e=t+1,e2=p2+1.(6)??

因此,能量损失引起的动量分散为

??δ=δpp=dpdtδtp=t+1t+2δtt.(7)??

质子通过物体后损失能量,发生能量分散.磁透镜对不同能量的质子聚焦位置不同,也将导致模糊,这就是所谓的色差［8］.?

3质子照相原理?

质子照相原理与x射线照相原理都是通过测量入射到被测物体上的粒子束衰减来确定被测物体的物理性质和几何结构.?

由于多重库仑散射,穿过被照物体的质子束有不同的散射方向,形成一个相对于入射方向的锥形束,需要磁透镜系统才能成像.如果质子照相的模糊效应持续存在的话,质子照相的潜力可能永远不会被发掘出来.1995年,morris发现磁透镜能使质子聚焦进而消除模糊效应,最初进行的实验证实了他的观点的正确性.后来,lanl的另一位物理学家johnzumbro改进了磁透镜系统的设计方案,称为zumbro透镜［4］.?

zumbro透镜的主要优点是它的消色差能力.加速器产生质子束并非是单一能量的束流,实验客体对质子的散射增加了质子能量的分散,不同能量的质子具有不同的焦距,导致图像模糊.基于这样的考虑,zumbro采用在入射质子束的路径上增加一个匹配透镜(matchinglens),匹配透镜的设计使得入射到被测物体上的质子束具有角度-位置关联,即质子与透镜光轴夹角与质子离轴的径向距离成正比.而且,角度-位置的关联系数与成像系统磁透镜的设计有关［9］.这样,可以消除由能量分散引起图像模糊的主要色差项.?

剩余的色差项为

??x=-x0+cxθ0δ,(8)??

式中cx为透镜的色差系数，θ0为多重库仑散射角，δ为动量的分散.由（3）式和（7）式可知,多重库仑散射角和动量的分散都与入射质子的能量成反比.因此,为了尽可能减小色差对空间分辨率的影响,质子束的能量越高越好.高能量意味着大规模和高造价,根据空间分辨率随能量的变化趋势以及大尺度流体动力学试验的精度要求,lanl为先进流体动力学试验装置(ahf)建议的质子能量为50gev.?

质子照相技术的关键之处在于其独特的磁透镜系统.图1给出了lanl质子照相磁透镜成像示意图［10］.首先,质子束通过金属薄片扩散,再经过匹配透镜照射到客体(匹配透镜除了减小色差以外,还可以使质子束在击中物体前发散开来,以便覆盖整个物体,避免了使用很厚的金属作为扩束器),这部分称为照射(illuminator)部分;接着是三个负恒等透镜组,分别是监控（monitor）透镜组、两级成像透镜组.?

tommottershead和johnzumbro论证了可以根据库仑散射角的不同，在透镜系统的某个位置(傅里叶平面),可以将不同的散射质子束区分开来.在傅里叶平面,散射角等于0的质子位于中心,散射角越大,半径越大.离开这个透镜后,质子就能在空间上聚焦.如果在这个位置平面放置角度准直器,可以将某些散射角度的质子束准直掉,对允许的角度范围进行积分,得到总质子通量为

??nn0=exp-σniliλiexp-θ2min2θ20-exp-θ2max2θ20.(9)??

第一个角度准直器允许通过的角度范围为［0，θ1cut］,则第一幅图像接收到的质子通量为

??nn0=exp-σniliλi1-exp-θ21cut2θ20.(10)??

第二个角度准直器允许通过的角度范围为［0,θ2cut］,且θ2cut<θ1cut,则第二幅图像接收到的质子通量为

??nn0=exp-σniliλi1-exp-θ22cut2θ20.(11)??

角度准直器的使用增加了图像的对比度.根据物体的光程调节角度范围,可获得最佳的图像对比度.通过分析两幅图像得到的数据,可以提供密度和材料组分的信息.?

考虑到探测器记数服从泊松统计分布,面密度的测量精度要达到1%，则图像平面上每个像素需要的入射质子数应为104,每幅图像大约需要的质子数应为1011.如果一次流体动力学试验需要获得12个角度,每个角度20幅图像,则每次加速的质子总数达3×1013个.?

4质子照相装置?

质子照相技术自1995年首次在美国lanl被论证以来,lanl和布鲁克海文国家实验室(bnl)进行了大量的实验,其中很多次是和圣地亚（snl）、劳伦斯•利弗莫尔（llnl）以及英国原子武器研究机构（awe）合作完成的,直接针对流体动力学有关的关键科学问题［11］.实验主要分为两部分:一是在lanl的洛斯•阿拉莫斯中子散射中心(lansce)上进行的小型动态实验（质子能量800mev）,小型动态实验主要包括:高能炸药的爆轰特性实验、金属和材料对强冲击加载的复杂响应实验（包括失效、不稳定性和微喷射等）以及验证内爆过程后期的材料动力学和材料状态的实验；二是在bnl的交变同步加速器(ags)上进行的用于诊断大尺度流体动力学试验的高能质子照相实验（质子能量12gev或24gev）.进行高能质子照相的目的是:发展高能质子照相所需技术,验证采用质子照相进行大尺度流体动力学试验的能力,以及与darht进行某些直接的比较.对于厚的流体动力学试验客体而言,质子照相的质量远好于darht的照相结果.如果darht要获得同样的照相细节,需将其剂量提高100倍.而且比照片质量更重要的是,质子照相具有定量的特性.质子照相因其低剂量、定量的密度重建、亚毫米空间分辨率以及超过每秒500万幅的多幅照相频率等特性而成为新一代流体动力学试验闪光照相设施的必然选择.?

lanl为ahf建议的质子照相装置包括质子束源、照相布局、磁透镜成像及探测器系统,图2给出了质子加速器和分束系统方案［12］.质子束源是一台能量为50gev的同步加速器和12条束线，包括一台h-直线加速器注入器,一台3gev的增强器和一台50gev的主加速器.采用快速踢束调制器将质子束从3gev增强器注入50gev主加速器,经过同步传输系统和使用分束器将质子平均分成多个子束.最后从多个方向同时照射到实验靶上.质子束穿过实验靶后,磁透镜系统对质子束信号进行分类,由探测系统记录数据.实验布局的复杂性都远远超出了闪光照相实验.?

图2lanl的质子加速器和分束方案?

lanl提出的质子照相装置的主要指标:质子束能量达到50gev,空间分辨率优于1mm,密度分辨率达到1%;每次加速的质子总数达3×1013个,每幅图像的质子数达到1×1011个;每个脉冲的间隔最小为200ns,质子到达靶的前后误差不超过15ns;每个视轴可连续提供20个脉冲,视轴数12个,覆盖角度达165°.这样,一次流体动力学试验可获得12个角度,每个角度20幅图像.?

2000年，lanl给出了发展质子照相的研究计划.整个装置预计投资20亿美元,其中质子加速器系统使用原有的部分设备,需要5678.8万美元.装置的建造时间需要10到15年,分几个阶段进行:2007年前,建造50gev同步加速器、2个轴成像系统和靶室1;2008—2009年,建造3mev增强器（booster）、4个轴成像系统和靶室2;2010—2011年,8—12个轴成像系统.从目前的调研情况来看,原计划2007年前完成的任务没能按期完成.因此,这个计划要推迟.最新的研究计划未见报道.?

5质子照相与x射线照相的比较?

我们通过与现有最好的流体动力学试验装置——darht比较来说明质子照相的特点和优势［13］.?

(1)三维动态照相.由于质子加速器固有的多脉冲能力和质子束分离技术,因此,质子照相能够提供多个时刻、多个方向的三维动态过程图像.质子照相能够提供超过20幅的图像,这种多幅能力可得到内爆运动过程的动态图像.而darht沿一个轴只能得到4幅图像，沿其垂直轴得到1幅图像.另外,质子照相不需要转换靶,保证了多次连续照相不受影响，而x射线照相由于需要转换靶,需要考虑束斑的影响.?

(2)精细结构分辨.高能质子穿透能力强,其穿透深度和流体动力学试验模型达到理想匹配.相比之下,x射线只有在4mev能量时才能达到最大图像对比度,此时其穿透能力只有高能质子的1/10.质子照相能测定密度细微变化的另一个理由是质子散射能得到控制.散射质子可以被聚焦形成视觉上无背景、对比鲜明的图像.而实验客体对x射线形成的大角度散射无法控制，降低了照相的精度和灵敏度.?

(3)质子对密度和材料都比较敏感,可以分辨密度差别不大的两种物质.实际上,质子散射的利大于弊,它能用于识别物质的化学组成.利用两个相同的磁透镜系统和不同孔径准直器串联组成的两级成像系统,通过对两种不同准直孔径得到的数据进行分析,可以提供材料的密度和组分信息.而x射线只对密度敏感,故分辨不出密度差别不大的两种物质.?

(4)曝光时间可调.质子加速器能够产生持续时间为100ps、间隔为5ns的“微小脉冲束”,每幅图像可用8—20个脉冲的时间进行曝光.因此,质子照相可任意选定曝光时间和间隔.内爆初期，研究人员可以选择较长的曝光时间和间隔,对较慢的运动进行连续式“冻结”照相.当内爆速度变快时,可以缩短曝光时间.darht的脉冲时间由电路决定,一旦脉冲的时间间隔和持续时间固定,只能以固定的时间间隔照相,研究人员只能指定第一幅图像的时间.?

(5)探测效率高.质子是带电粒子,直接与探测介质中的电子相互作用产生信号,因此,很薄的探测器就能将质子探测出来.如此薄的探测介质接收不到被探测客体中产生的中子和γ光子.?

(6)空间分辨率高.x射线照相是x射线穿过样品打到闪烁体或底片成像,没有聚焦过程(事实上，对4mev的x射线还没有聚焦办法),图像的空间分辨率由光源的尺寸(焦斑)决定.质子散射虽然也会引起图像模糊,但质子散射是可控的,可以通过磁透镜聚焦成像.磁透镜不仅能聚焦质子,而且能减小次级粒子的模糊效应.但不同能量质子的聚焦不同,也将导致模糊.zumbro改进了透镜系统,消色差提高了图像品质.对于小尺寸物体的静态质子照相,空间分辨率可到100μm,最近的质子照相实验已达到15μm,并有达到1.2μm的潜力.?

6结束语?

质子照相是美国国防研究与基础科学相结合而诞生的高度多用性的发明.质子照相若不是与国防基础研究共同立项，也绝不会有如今的发展.雄厚的武器实验基础能持续提供人员和创新技术.质子照相极大地提高了流体动力学试验的测量能力.它所具有的高分辨率能够精细辨别内爆压缩的细节,多角度照相有利于建立完整的流体动力学模型,多幅连续照相更加容易判断冲击波和混合物随时间变化的情况.近年来,科学家们加紧了对高能质子照相的研究.目前,x射线照相仍然是流体动力学试验的主要设备.总有一天,质子照相将代替x射线照相并对流体动力学试验进行充分解释.?

参考文献?

［1］burnsmj,carlstenbe,kwantjtetal.darhtacceleratorsupdateandplansforinitialoperation.in:proceedingsofthe1999particleacceleratorconference.newyork,1999.617?

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［11］morriscl,hopsonjh,goldstonep.protonradiography.losalamosnationallaboratory,la-ur-06-0331,2006?

量子力学的性质范文

【关键词】基本粒子；核力；引力；黑洞；宇宙演化

1基本粒子结构的理论证明

在标准模型中物质结构的基本微粒为夸克、有六种之多，每个夸克又有三种色，再加上反夸克，有36种之多，而且质量大小不一而悬殊，这么多的夸克它们的具体结构与相互关系标准模型中并没有给出，也不能自洽的解释与其他粒子（电子、质子、中子、夸克间）质量之间的相互关系，并且在物理实验中并没有找到单独的夸克存在，同样基本粒子标准模型中的胶子在物理学的实验中也没有找到。还有很多物理现象得不到科学合理的解释，由此在[美]斯蒂芬・韦伯/著《看不见的世界》一书中也认为标准模型理论还有很大的欠缺与不足并非终极理论。

根据爱因斯坦质能方程（E=mc2）得出：一定量的能量对应一定质量的物质也即表示能量是物质的另一种表现形式暂设定为物质的虚散扩张态、反之一定质量的物质对应一定量的能量也即表示物质是能量的又一种存在形式暂设定为能量的缩聚稳态。根据物质不灭定律、质量守恒定律、能量守恒定律和现代物理学的广泛证明――当物质转变为能量时，全部都是以光子（γ电磁波）的形式出现，由此进行理论反推当能量转变为物质时，物质的结构本质也必定是由电磁波中所包含的电波融合缩聚的电点暂定为正能子与磁波融合缩聚的磁点暂定为反能子的有序结构的具体体现。正能子与反能子的性质和正电子与负电子的性质基本相同，同性相斥、异性相引、质量相同。不同的是正能子与反能子也不能单独存在，它们是构成一切物质的基本单元，是基本粒子正子与反子的基本组员即：正子由两个正能子与一个反能子组成、反子由两个反能子与一个正能子组成，正子与反子一般情况下也不能单独存在，通常情况下都是以正反偶合子的形式存在并迅速构成中微子或反中微子，当中微子和反中微子在一定的密度条件下分别迅速聚集到电子质量的中微子团和反中微子团时，它们的极化结构而形成的磁力（磁极的初始形成）将一个中微子撕裂而分别构成正电子与负电子，每个正电子带有三个正子、每个负电子带有三个反子。在物质的形成之初，正电子与负电子的生成数量相当且密度较大时，正电子与负电子也不会单独存在，而是以正负电子偶合为正负电子对的形式存在。正负电子对在密度一定的条件下迅速以极化的结构形式在中微子的参与下迅速聚集到中子质量大小的正负电子对团，由于极化结构较强，形成的磁力也较大，在两极的强大磁力引力作用下分裂一个正负电子对而构成中子①。至此物质世界的基本组元已基本构成，形成了统一的中子世界。随着中子间距离的增大，中子间的相互作用与碰撞在所难免，由于正负电子分别附着在中子两极之间的两侧，这种结构容易造成中子之间碰撞后正电子或负电子与中子的分离，当第一个负电子在中子撞击过程中与中子分离后并围绕分离的母体旋转时，这时就产生了原子，失去负电子的中子转变为质子②。在质子形成之初，负电子并不能像现在这样围绕质子旋转，而只能在不规则的轨道上旋转，这时质子中的正电荷就会对附近中子内的负电子产生引力导致负电子相比正电子与中子结构不牢，进而在碰撞中容易失去负电子，在此机理下大量的中子失去负电子而转变为质子，随着中子质子间密度的减小、间距增大，负电子便在质子正电荷的引力下围绕质子旋转。至此物质世界的基本粒子已全部产生。随着宇宙物质世界的进一步发展演化而形成了现在的宇宙结构。

2这一基本粒子结构体系对宇宙物质世界的解释

宇宙中的四种力――核力、弱力、电磁力与引力形成的机理：

2.1核力的成因

在中子与质子的形成过程中，由于正负电子对的极化排列形式，最终形成了强大的磁性两极（S、N）与磁力，犹如一个磁体。中子、质子在原子核内的结构排列也是按照异性磁极相互吸引而进行的有序排列，这种中子质子间强大磁力的密近结合正是核力的本源。

2.2弱力的成因

弱力的成因主要是原子核内质子所带正电荷的相互排斥力对原子核内结构的影响，随着质子的增多与电位分布的不同而对原子核内结构影响的不同，也是放射性元素放射现象的成因。

2.3电磁力的成因

正电子与负电子电荷间相互吸引的力以及电场与磁场的垂直本质而构成的电磁相互关系便是电磁力的本源。

2.4万有引力的成因

在这一基本粒子结构体系中，正能子与反能子是构成一切物质的基本单元或粒子，它们的性质类似于正电子与负电子，同性相斥、异性相引，每一个正能子都尽可能多的与反能子相结合，而每一个反能子也都尽可能多的与正能子相结合，如此在基本粒子如（电子）内部就形成了每一个正能子周围与六个反能子结合，每一个反能子与周围六个正能子相结合如NaCl晶体中Na离子与Cl离子的结构排列形式，不同层级粒子间的相互组合，正能子与反能子的这种结构形式基本保持不变性的惯性（超对称结构）便是万有引力的本源。