Ⅰ 費米對現代物理的貢獻有哪些
義大利物理學家費米是20世紀自然科學界一位獨一無二的人:他既是一位思想深邃的理論家,又是一位傑出的實驗家。費米一狄拉克量子統計法的創立;在現代的相互作用理論中得到進一步發展的β衰變理論的創立;中子減速效應的發現;對中子數物理學的研究;第一個原子反應堆的建成和原子能提取成功;對高能粒子的研究……這些貢獻,對於20世紀以及未來的物理學,探索物質能量奧秘等方面,都有不可磨滅的貢獻。他的思想,他的成就,至今依然熠熠發光。
Ⅱ 費米溫度的物理意義
費米面:在k(波動向量)空間,晶體內電子能量分布為EF費米能量)的等能面,即在絕對零度時電子所能占據的最高能級在k空間的圖形。每一晶體的能帶在k空間的分布均可能非常復雜,能帶與能帶亦常有重合,低能帶的最高能量可能大於高能帶的最低能量,所以在費米面上不同部分的電子狀態可能隸屬於不同的能帶,因此費米面的形狀就更為復雜。由泡利不相容原理可知,只有在費米面附近的電子才有機會自由移動,許多物質的性質均由這些電子的運動決定,所以對於費米面的研究在固態物物理中是重要的課題。T=0K時,費米面以內的狀態都被電子占據,而費米面以外的狀態則沒有電子。T≠0K時,EF,成為費米半徑。實際金屬的費米面,一般具有復雜形狀在固體物理學中,一個由無相互作用的費米子組成的系統的費米能()表示在該系統中加入一個粒子引起的基態能量的最小可能增量。費米能亦可等價定義為在絕對零度時,處於基態的費米子系統的化學勢,或上述系統中處於基態的單個費米子的最高能量。費米能是凝聚態物理學的核心概念之一。
雖然嚴格來說,費米能級是指費米子系統在趨於絕對零度時的化學位;但是在半導體物理和電子學領域中,費米能級則經常被當做電子或空穴化學勢的代名詞。一般來說,「費米能級"這個術語所代表的含義可以從上下語境中判斷。
費米能以提出此概念的美籍義大利裔物理學家恩里科?費米(Enrico Fermi)的名字命名。 三維形式的推導
3考慮一個處於邊長為L 的正方體內無相互作用的費米子組成的系統,其總體積 V = L。該系統的波函數可視為限制於三維無限深方形阱中,可寫為:
其中
A 為波函數的歸一化常數,
n、n、n 為正整數 xyz
在某一能級上一個粒子的能量為:
在絕對零度時,該費米子系統中存在具有最高能量即費米能的一個粒子,將該粒子所處的態記為n。對於具有N 個費米子的系統,其n 須滿足: FF
或簡化為
帶入E 能量式,即得到費米能的表達式: n
Ⅲ 費米因什麼研究得到諾貝爾獎 a力學 b電磁學 c相對論 d統計物理
D統計物理
Ⅳ 費米是哪個國家的物理學家
利克·費米(Enrico Fermi 1901.09.29-1954.11.28),美籍義大利著名物理學家、世界頂級學府芝加哥大學物理學教授,1938年物理諾貝爾獎得主。費米領導小組在芝加哥大學建立人類第一台可控核反應堆(芝加哥一號堆,Chicago Pile-1),人類從此邁入原子能時代。
費米在理論和實驗方面都有第一流建樹,這在現代物理學家中是屈指可數的。100號化學元素鐨、美國芝加哥著名的費米實驗室(Fermilab)、芝加哥大學的費米研究院(The Enrico Fermi Institue) 都是為紀念他而命名的。費米一生的最後幾年,主要從事高能物理的研究。1949年,揭示宇宙線中原粒子的加速機制,研究了π介子、μ子和核子的相互作用,提出宇宙線起源理論。1952年,發現了第一個強子共振──同位旋四重態。1949年,與楊振寧合作,提出基本粒子的第一個復合模型。
Ⅳ 費米實驗室的研究成果
費米實驗室精確測定物質與反物質轉換速率
設在費米實驗室的國際CDF(Collider Detector at Fermilab)合作組織對物質反物質之間的超快轉換進行了最精確的測量。實驗發現某些B介子可以自發地轉變成為反B介子然後再變回B介子,轉變速度為三萬億次每秒。這一結果與粒子物理標准模型相吻合,並再次證明電荷宇稱破缺的存在,而CP破缺被認為是宇宙中物質比反物質多的原因。
宇宙學家們相信,在大爆炸最初產生的物質與反物質等量。但是如果物質與反物質精確對等,則在它們湮滅之後就只能剩下光子。事實並非如此,在這個宇宙中物質比反物質要多得多。物質統治下的宇宙的客觀存在說明,物質與反物質在大爆炸之後經歷了不同的演化過程。在粒子物理標准模型中有一個過程叫做電荷宇稱破缺(CP violation),它是造成物質、反物質命運炯異的原因。CP破缺意味著,當物理定律用之於三維反轉和反物質粒子時要有所變化。
CP破缺可以用不同的方法來證明。在1964年中性發現中性K介子的過程中間接地證明了CP破缺。2001年斯坦福BaBar研究組和Belle研究組各自獨立地在實驗中發現了B介子的這一過程。而BaBar小組更是在2004年發現B介子與反B介子衰變的差異而「直接」證明了CP破缺。
B介子是一種由正反物質共同構成的短命粒子,它由一個誇克和一個反誇克組成。CDF的物理學家們研究物質-反物質轉化的對象是Bs介子,它是由一個底誇克和一個反奇異誇克組成的。2001年在費米實驗室萬億電子伏質子反質子對撞機上啟動了這項稱為「Tevatron Run II」的實驗項目。雖然正負質子對撞機比KEK和SLAC的設備產生的強子數要多得多,但是籍此觀察B介子衰變依然是一項非常艱難的工作。
Ⅵ 對一位物理學家的評論,300字左右.
義大利著名數學家、天文學家、物理學家、哲學家,是首先在科學實驗的基礎上融合貫通了數學、天文學、物理學三門科學的科學巨人。伽利略是科學革命的先驅,畢生把哥白尼、開普勒開創的新世界觀加以證明和廣泛宣傳,並以自己在教會迫害下的犧牲喚起人們對日心說的公認,在人類思想解放和文明發展的過程中作出了劃時代的貢獻。
伽利略的主要傳世之作是兩本書,一本是1632年出版的《關於兩個世界體系的對話》,簡稱《對話》,主旨是宣揚哥白尼的太陽中心說。另一本是1638年出版的《關於力學和局部運動兩門新科學的談話和數學證明》,簡稱《兩門新科學》,書中主要陳述了他在力學方面研究的成果。伽利略在科學上的貢獻主要有以下幾方面:
(1)論證和宣揚了哥白尼學說,令人信服地說明了地球的公轉、自轉以及行星的繞日運動,他還用自製的望遠鏡仔細地觀測了木星的4個衛星的運動,在人們面前展示了一個太陽系的模型,有力地支持了哥白尼學說。
(2)論證了慣性運動,指出維持運動並不需要外力。這就否定了亞里士多德「運動必須推動」的教條。不過伽利略對慣性運動理解還沒有完全擺脫亞里士多德的影響,他也認為「維護宇宙完善秩序」的慣性運動「不可能是直線運動,而只能是圓周運動」。這個錯誤理解被他的同代人笛卡爾和後人牛頓糾正了。
(3)論證了所有物體都以同一加速度下落。這個結論直接否定了亞里士多德的重物比輕物下落得快的說法。兩百多年後,從這個結論萌發了愛因斯坦的廣義相對論。
伽利略做落體實驗的比薩斜塔
(4)用實驗研究了勻速運動。他通過使小球沿`斜面滾下的實驗測量驗證了他推出的公式:從靜止開始的勻加速運動的路程和時間的平方成正比,他還把這一結果推廣到自由落體運動,即傾角為90°的斜面上的運動。
(5)提出運動合成的概念,明確指出平拋運動是相互獨立的水平方向的勻速運動和豎直方向的勻加速運動的合成,並用數學證明合成運動的軌跡是拋物線。他還根據這個概念計算出了斜拋運動在仰角45°時射程最大,而且比45°大或小同樣角度時射程相等。
(6)提出了相對性原理的思想。他生動地敘述了大船內的一些力學現象,並且指出船以任何速度勻速前進時這些現象都一樣地進行,從而無法根據它們來判斷船是否在動。這個思想後來被愛因斯坦發展為相對性原理而成了狹義相對論的基本假設之一。
(7)發現了單擺的等時性並證明了單擺振動的周期和擺長的平方根成正比。他還解釋了共振和共鳴現象。
此外,伽利略還研究過固體材料的強度、空氣的重量、潮汐現象、太陽黑子、月亮表面的隆起與凹陷等等問題。
除了具體的研究成果外,伽利略還在研究方法上為近代物理學的發展開辟了道路 ,是他首先把實驗引進物理學並賦予重要的地位,革除了以往只靠思辨下結論的惡習。他同時也很注意嚴格的推理和數學的運用,例如他用消除摩擦的極限情況來說明慣性運動,推論大石頭和小石塊綁在一起下落應具有的速度來使亞里士多德陷於自相矛盾的困境,從而否定重物比輕物下落快的結論。這樣的推理就能消除直覺的錯誤,從而更深入地理解現象的本質,愛因斯坦和英費爾德在《物理學的進化》一書中曾評論說:「伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標志著物理學的真正開端」。
伽利略一生和傳統的錯誤觀念進行了不屈不撓的斗爭,他對待權威的態度也很值得我們學習。他說過:「老實說,我贊成亞里士多德的著作,並精心地加以研究。我只是責備那些使自己完全淪為他的奴隸的人,變得不管他講什麼都盲目地贊成,並把他的話一律當作毫不能違抗的聖旨一樣,而不深究其他任何依據」。
Ⅶ 解釋費米-狄拉克統計和玻色-愛因斯坦統計;兩種統計規則
費米-狄拉克分布
Fermi-Dirac distribution
全同和獨立的費米子系統中粒子的最概然分布。簡稱費米分布,量子統計中費米子所遵循的統計規律。由E.費米和P.A.M.狄拉克在1926年先後提出,故名。
費米子是 自旋為半整數( 即自旋為/2,=h/2π,h是普朗克常量)的粒子,如輕子和重子,全同費米子系統中粒子不可分辨,費米子遵從泡利不相容原理,每一量子態容納的粒子數不能超過一個。對於粒子數、體積和總能量確定的費米子系統,當溫度為T時 ,處在能量為 的量子態上的平均粒子數為
式中 ;k是玻耳茲曼常量;;μ是化學勢。在高溫和低密度條件下 ,費米-狄拉克分布過渡到經典的麥克斯韋-玻耳茲曼分布。
玻色愛因斯坦統計法
在與經典統計性質不同的量子效應中,常常出現一些性質相同的粒子。例如我們可能須要處理一些在位置、動量和自旋等方面幾乎都相同的電子;或者我們所要研究的光子它們在頻率、位置、傳播方向及極化等方面都相同。
對電子而言,有一個重要的限制性條件在起作用。這就是泡利不相容原理。根據這個原理,任意兩個電子不允許具有相同的性質。中子、質子、中微子以及事實上一切自旋量子數是奇半整數等則是具有整數(包括零)自旋量子數的粒子,無論多少個這種粒子都可以具有相同的動量、位置和自旋。第一類粒子服從泡利原理的規定,稱之為費米(Fermi)-狄拉克(Dirac)粒子或費米子;另一類則稱為玻色子,其性質服從玻色(Bose)-愛因斯坦統計法。
玻色愛因斯坦統計這個思想實際上是由玻色一個人提出來的,但是由於當時玻色的名氣遠遠不夠大,他把論文寄給了愛因斯坦,愛因斯坦對他的想法感到認同,簽上自己名字寄給了雜志,編輯當然願意發表帶有愛翁簽字的論文,於是乎,玻色理論變成了玻色-愛因斯坦理論。
這是玻色一生最重要的發現,玻色後半生跟隨愛因斯坦走上了尋求統一理論的不歸路。
Ⅷ 費米因什麼研究得到諾貝爾獎 a 力學 b 電磁學 c 相對論 d 統計物理
誰說的B,騙子,現在還不出來答案了,應該信自己選D的
Ⅸ 恩里科·費米有什麼研究和怎樣的成就
恩里科·費米(1901~1954)生於義大利。他的一生主要從事理論物理、原子及核物理學、中子物理學的研究。因發現了中子輻射產生的新放射性元素以及慢中子產生的核反應而榮獲1938年度的諾貝爾物理學獎。第二次世大戰前夕,費米舉家遷往美國,並在參加美國研製第一顆原子彈的工作中發揮了巨大作用。
Ⅹ 高分急求.統計物理的 麥克斯韋-玻爾茲曼統計 和 費米-狄拉克統計 的根本區別
根本區別在於:
麥克斯韋-玻爾茲曼統計的粒子是可分辨的
費米-狄拉克統計的粒子 不可分辨,而且每個狀態只可能占據一個粒子
波色-愛因斯坦統計 粒子不可分別,但是每個狀態可以被占據的粒子數沒有限制