纯电场第一次引导电子运动 可开发新式电子显微镜

作者:小菜 更新时间:2025-02-24 点击数:
简介:德国科学家首次使用纯电场,对电子进行了有效地引导。

新的电导技术就像光纤中的波导一样,有望应用于导物质波实验、非侵入性电子显微镜等多个领域。

相关研究发表在5月9日

【菜科解读】

德国科学家首次使用纯电场,对电子进行了有效地引导。

新的电导技术就像光纤中的波导一样,有望应用于导物质波实验、非侵入性电子显微镜等多个领域。

相关研究发表在5月9日出版的《物理评论快报》上。

  厘清电子的属性对人们理解自然界的基本法则非常重要。

电子是首个显示出具有类似波的性质的基本粒子,因此,其在量子力学理论的发展过程中不可或缺,观测电子会给科学家研究物理学的基本法则提供新的视域。

然而,电子小且运行速度极快,因此很难控制。

  目前与限制电子有关的实验主要在“彭宁离子阱”中进行,该离子阱将一个稳恒磁场同一个振荡电场结合在一起。

离子阱中使用的标准技术“保罗阱”1989年由因此获得诺贝尔物理学奖的德国物理学家沃尔夫冈·保罗发明,“保罗阱”建立于施加了一个射频电压的四个电极上,得到的电场会产生让离子保持在陷阱中央的驱动力。

  现在,马克斯普朗克超快量子光学科研小组的负责人皮特·霍默霍夫领导的团队将“保罗阱”应用于引导电子上,通过朝建造在一个平板衬底上的电极施加一个约为1吉赫(GHz,千兆赫兹)的微波电压,首次使用纯电场有效地引导了电子慢速运动。

对于很多具有增殖电子的实验,比如要用到慢电子的干涉量度实验来说,使用纯电场限制电子非常具有优势。

  实验中,电子在一个热源中(像钨丝在灯泡中被加热一样)产生,射出的电子被校准同几个电子伏特的一束平行光束平行,因此,电子无法进入由一个平板衬底上的5个电极生成的“波导”中,而是由电极上方半毫米内的一个振荡四极场将电子限制在径向,纵向没有力施加于电子上,此处的电子能沿着“导管”自由行进。

因为径向的限制非常强,电子被迫沿着电极小范围波动地行进。

  霍默霍夫表示,该实验证明,电子能被纯电场有效地引导。

然而,因为电子源产生的有些电子束校准得不那么好,实验中失去了很多电子。

未来,科学家计划将新的微波导同锋利金属尖的电场产生的电子源结合在一起,有望提供校准得非常好的电子束。

  科学家能利用新试验观测径向电压上电子的每个量子力学振荡。

该试验的参与者约翰内斯·霍夫罗格表示,实验中观察到的电子被强烈限制意味着,电子不太可能从一个量子状态“跃迁”到更高状态,单个量子状态会持续相当长的时间,科学家可用此进行量子实验,诸如使用被引导的慢电子进行的干涉量度实验等。

新方法也能用于开发新式电子显微镜技术

第一次世界大战除欧洲战场,英国与德国还在南美洲打过吗?最后谁赢了

提到马尔维纳斯群岛,阿根廷人的心里就会作痛,1982年那场举世闻名的惨败,让阿根廷丢尽了面子。

而胜利者英国人则骄傲的说:在福克兰群岛(英国称呼)打败阿根廷算什么?德国比阿根廷牛吧?68年前,就同一片海域,我们击败过德国! 德国海军在福克兰群岛(本文以英、德为主,所以用英国称呼)被英国打败过?没错。

那是1914年的12月,第一次世界大战激战酣的时候。

德国和英国的主战场不是在欧洲吗?怎么跑到南美洲南端大打出手?因为英国是世界性殖民帝国,而德国也是新兴的殖民帝国。

两国为了打击对方的海外运输线,都把战火烧到对方在海外的地盘。

比如在南美洲,英国垄断着秘鲁、智利的矿产贸易。

德国为了打击英国,在1914年11月发动了科罗内尔海战,几乎全歼英国舰队,英海军损失极为惨重,这对英国来说是空前的惨败。

所以,英国要报复德国。

作为胜利者,德军主帅冯-施佩有说不尽的骄傲。

科罗内尔海战发生于智利的太平洋沿岸,而德国舰队要回欧洲,必须经过南美洲南端的合恩角,进入南大西洋,经福克兰群岛北上。

英国决定在福克兰群岛拦截德国舰队。

而冯-施佩则打算在回国的途中,再击沉几艘英国玩玩,他还没有从科罗内尔海战大胜的兴奋中缓过劲来。

1914年12月6日,由沙恩霍斯斯特号、纽伦堡号、埃姆登号、德累斯顿号、莱比锡号、格奈泽瑙号等舰船组成的舰队,乘风破浪,向福克兰群岛驶去。

福克兰群岛是在1600年,由荷兰航海家威尔德“真正发现”的。

法国、西班牙先后控制过福克兰群岛。

1816年,刚自立的阿根廷认为是阿根廷的。

但在1833年,英国完全控制了福克兰群岛。

签于福克兰群岛在南大西洋的重要性,英国在岛上存了数量巨大的煤,以供过往的英国船只加煤。

德国各个舰长认为我们应该占领福克兰群岛,把煤加在德国的船上。

冯-施佩觉得有道理,下令各舰急速驶向福克兰群岛。

而英国当时还没有发现德国舰队要攻击福克兰群岛的企图,只是调集一些军舰,组成新的舰队,准备在南大西洋海域寻找德国舰队,并与之决战。

巧合的是,英国舰队刚到福克兰群岛集结,迎头就碰上了要去斯坦利港抢煤的德国舰队。

没想到,德国的格奈泽瑙号军舰发现英舰后,赶紧向后撤退,扰乱了德舰军心。

而冯-施佩正率主舰号进攻斯坦利港,和英国的无敌号、不屈号两艘巡洋舰面对面…… 碰上德国主舰,把英舰主帅斯特迪吓坏了,他有些手足无措。

没想到冯-施佩比他还胆小,根本不敢和强大的英军无敌号作战,放弃了抢斯坦利港煤炭的计划,只想逃离福克兰群岛。

天上掉下一张鸡蛋灌饼,别提斯特迪中将多兴奋了,他下令以20节的速度追击只有18节的德舰。

德国舰队在集中逃跑的过程中,莱比锡号落了单。

论实力,德舰并不在英舰之下。

冯-施佩不知道是不是大脑短路,他竟然准备牺牲几艘主力战舰,以掩护小型舰逃跑。

这两艘倒霉的德舰是沙恩霍斯特号和格奈泽瑙号。

而这两舰面对英国的无敌号、不屈号,在火力上完全不对等。

沙恩霍斯特号在英舰的猛烈攻击下开始沉没,格奈泽瑙号也在弹尽粮绝中消失在茫茫大海中,估计也沉了底。

德国这支舰队几乎,只有一艘吨位较轻的巡洋舰侥幸溜走了。

而这艘幸运的德舰,半年后也被英国军舰给轰入海底。

福克兰海战,不但德舰几近全军覆没,就是舰上的德国士兵,大多数人掉进海里淹死。

只有极少数的幸运儿,被讲究“战争人道主义”的英国舰队捞了上来,成为英国装点外交的门面。

英国成功复仇,出了口恶气。

同时让英国兴奋的是,此战惨败后,德国再没有能力在远洋海域给英国造成威胁。

随机文章字词形音义43级/100级地震可毁灭地球吗?43级就可以震毁宇宙(100级是要上天)揭秘属什么的人不能养龟,兔、龙、狗与乌龟从图不能养(招来厄运)南极雪化了会怎么样,孟加拉国被淹没/古老病毒恐爆发/人类或灭亡狗为什么不能吃葡萄,葡萄对狗是剧毒/引起急性肾衰竭(致死率近半)

第一次世界大战德国潜艇强,为什么海军还是打不过英国?英国到底有多强

德国是后起强国,但德国的海岸线却是个悲剧。

以日德兰半岛德国与丹麦的边界为界,东海岸是波罗的海,属于战略价值不大的内海。

只有西海岸能让德国勉强能嗅到来自大西洋的气息。

但是,德国西海岸也是半个内海,西海岸和大西洋之间隔着一个面积巨大的北海。

更要命的是,北海的控制权并不在德国人手上,而是被英国控制。

德国的西海岸并不长,往北是丹麦,再往北是挪威;往西是荷兰,再往西是英国。

而德国要从西海岸进入大西洋,要么走北海,要么走英吉利海峡。

可走哪条海路,都置于英国的严密监视之下。

这种灾难性的战略劣势,在第一次世界大战时,让德国吃够了苦头。

英国是个地理呈开放性的岛国,又是全球殖民大国。

所以,德国封锁不了英国,而英国可以轻而易举的封锁德国。

英国和德国开火后,英国在第一时间派大量驱逐舰游弋在北海。

北海通往大西洋的出海口,以及英吉利海峡,到处都是英国舰队,目的就是拦截。

拦谁呢?所有从海外开向德国港口的船只,不管军用还是民用,全部拦截,一条不放过。

很多去德国的船只是非交战国的,也就是中立国的。

这些国家指责英国,你们和德国打仗,凭什么断我们的财路?英国强硬的说:你们在物资上帮助德国,就是与英国为敌!要与德国做生意,必须先把船只驶到英国,接受英国的检查。

有些国家不乐意了,英国也不想得罪太多人,说你们不是要卖给德国民用产品吗?OK,英国全买了…… 这下,这些中立国无话可说。

德国跳脚大骂英国无耻阴险至极,我们德国和英国作战,关老人孩子什么事?凭什么断他们的口粮!英国还是那句话:只要支持德国作战,孩子也是英国的敌人,必须饿死他们!英国的战略非常简单:把德国人饿到必须投降英国才能活下去的地步。

德国被逼急了,也有办法。

英国是个岛国,人多地少,所需要的生活物资,有60%以上需要进口。

德国派出军舰,打扮成商船的模样,进入英国附近海域,袭击中立国运向英国的船只,也让英国人尝尝饥饿的滋味。

可是,英国的海军太强大了,这些伪装商船刚出海就被英国军舰拦截下来。

德国有个叫霍尔岑多夫的海军上将出了个主意:海上咱们斗不过英国,那就在海下。

海下怎么玩?就是派出大量潜水艇游到英国沿海,吓死那些把物资运到英国的中立国船只。

英国海军再强,对潜水艇也是没多少办法的。

果然,面对德国宣称的无限制潜艇战,英国害怕了。

德国潜水艇神出鬼没,中立国船只都不来英国了,英国物资开始短缺。

英军要求海军部赶紧想办法对付讨厌的德国潜水艇。

说来还是德国有些“心软”。

德国要求潜水艇只攻击武装商船,对于非武装船只,则在非武装船只上的人跳进救生艇之前,不进行攻击。

英国海军部就利用这一点,把军用船只伪装成非武装船只,然后诱骗德国潜水艇出水,一举击之。

表面上看,德国吃过几次亏后,就不再放过中立国的船只,所有船只都进行攻击。

但英国人还是非常开心的说,我们的计划胜利了。

为什么这么自信?因为英国把中立国给拖下了水。

这个中立国就是美国。

由于德国宣布在北海实行无限制潜艇战,谁进来就炸谁。

1916年的3月,一艘包括3名美国死者在内的法国船只被炸沉。

美国总统威尔逊大骂德国无耻,威胁要和德国断绝关系。

一个英国已经让德国疲于应付,更强大的美国站在英国一边,更是吃不消。

何况美国一直在拉偏架。

同样是封锁,英国对德国的封锁是真正无限制的,美国装看不见。

而德国对英国的反封锁,在美国介入之后,实际上有限制的,美国却扯起大喇叭警告德国。

德国自知得罪不起美国,向美国保证:以后绝不针对有任何美国人在的船只。

但这样的检查无疑太费周章,德国干脆终止已损失200艘潜水艇的无限制潜艇战,实际上默认英国对德国的封锁。

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