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清华大学尤力教授谈冷原子物理与量子光学

来源:早培 作者:石宗华 李佳泰 孙江波 编辑:管望 时间:2018-04-26

  人大附中官网(www.rdfz.cn)讯(记者 石宗华 李佳泰 孙江波)2018年4月9日下午,清华大学尤力教授在综合楼报告厅为同学们做报告,讲座的主题是“冷原子物理与量子光学”。 

  尤力是物理系终身教授,国家“千人计划”特聘专家、973项目首席科学家、长江学者讲座教授、国家海外杰出青年基金获得者。 

 

  讲座一开始,尤力教授先从我们熟悉的“测量”开始讲起。“物理的本质是测量,测量的精度决定了我们对自然的了解程度。”教授如是说。 

  他提到,与测量密切相关的量子光学研究在1979-2005年间四次获得诺贝尔奖,而这门学科也是一个刚刚起步的学科,它的未来依然前景无限。这个同学们物理学习伊始就接触到的知识被提到这样一个高度,使大家一下专注起来。 

  教授首先通过类比打靶,详细地介绍了什么是精密测量,以及准确度、精确度、稳定程度等概念。接着,他通过磁通门测量地磁场的实例,让同学们更深入地了解了判断误差来源的方法。比如通过观察到早上8点后清华大学实验室中会产生磁场的周期性变化,能分析出是由于临近地铁的影响,最后使用补偿法,可以将误差降至1‰内。之后教授又用重力加速度举例,说明了小数点后每一位受到了地球自转、地形、矿藏、油气、潮汐甚至附近物体的影响,使同学们认识到在我们习以为常的知识中也暗藏着许多奥妙。最后他通过类比测量月地距离的精度和干涉法测量引力波时需要的精度,体现了引力波测量的难度。同学们表现出了极大的兴趣,纷纷举手提问。 

 

  接下来,尤力教授由浅入深,兴致勃勃地讲起了量子力学的起源。他提到了20世纪初物理上的两朵乌云,即“以太说”的破灭及黑体辐射和“紫外灾难”,引出物理学宏观和微观两个层面上的巨大突破:相对论和量子力学。之后,他从光的量子化角度解释了光的干涉现象,介绍了电子能级、德布罗意波、光的波粒二象性、海森堡测不准关系等。虽然这些内容相对比较专业冗杂,但尤力教授通过图片展示、举例等方式,提高了同学们的积极性,使大家更好地理解了内容。尤力教授还向我们推荐了一本关于量子力学的书籍《Alice in Quantumland》,希望同学们可以通过阅读科普读物来培养对量子力学方向的更大兴趣。 

  最后,尤力教授为我们介绍了他的科研成果——最大纠缠态。教授的成果将测量的最小误差从标准量子极限(SQL): δ(φ)≥1/√(N_次数 )降低到了最大纠缠态的δ(φ)≥1/N_次数 ,是一个巨大的成就,极大提高了经典理论中的测量精确度。 

  在同学们的提问环节,大家踊跃发言,积极思考,将现场的气氛推到高潮。他们从讲座内容的各方面及对于精密仪器的应用领域等方向提出了许多问题,尤力教授也一一详细作了解答。讲座结束后,还有许多同学围在教授周围问问题,尤力教授对同学们的热情提出了表扬。 

 

  早培负责人、校内副校长蔡芳出席了会议, 早培六——十一年级、初三年级共计400多名学生聆听了讲座。