美国加利福尼亚州的—组物理学家创造了一种“原子源”。原子源中的钠原子通过激光压力缓慢地上升,然后在重力作用下又下降,由于原子在原子源上部附近运动得很慢,所以物理学家就能对电子做非常精确的计算。直到现在,这样的计算受到了限制,因为原子通过一些测量装置时运动太快。

斯坦福大学物理学家马克 · 凯斯维奇、厄尔林 · 里斯和史蒂文 · 丘与IBM研究中心的拉尔夫 · 德沃,利用原子源测定所谓的钠原子基态的超精细分裂。这就是从逆平行的最外层电子的轻旋转到平行核旋转所需要的微量能量。

第一个试图计算原子源的人是麻省理工学院的J. R. 扎卡赖亚斯,本世纪50年代,他推动了原子束上汗,并力图观察原子在重力作用下下降时的最慢的原子,然而他的试验失败了,因为充分地冷却原子是不可能的,几乎很少能观察到一直在慢速运动的原子。

近来,虽然物理学家们已开发了激光冷却技术,但这一技术意味着物理学家又对原子源产生了浓厚的兴趣。

在新的试验中,凯斯维奇与其同事放慢并捕获了钠原子束,然后把这些钠原子束冷却到50 mk。他们利用一束激光的辐射压力推动原子缓慢地上升,结果原子的垂直速度每秒大约只有2米。

物理学家为上升的原子流做了排列,使其通过射频空腔底部的一个孔进入射频空腔。空腔在一个铝箱中是简易的,在空腔内,原子在微波频率范围内受辐射的限制,正是这种辐射能够根据核旋转来改变最外层电子的旋转方向。

钠原子在通过孔下降到微波空腔之前,在空腔内大约停留0.25秒。当钠原子下降时,试验者便可用一台探测器计算那些已经慢慢旋转的电子。凯斯维奇和其同事测定了发生了变化的频率,这就需要对这种过程进行能量测定,他们估计,这种原子测定的误差大约为每秒2周。

[魏健伟译自New Scientist,1989年月14日]

用于卫星通讯的超导集成线路

美国国家航空航天局(NASA)的科学家制造出可产生通讯微波的超导薄膜电子线路,这一薄膜的发展是航空部门——美国五角大楼和电报通讯公司为促进设计卫星用超导线路的效应。

该微波线路谐振频率为33 ~ 37京赫兹,因此可作为在这一范围内产生信号的工作线路样机,它已由俄亥俄州克利夫兰市NASA的路易斯研究中心用超导材料制成。

大部分美国制造的通讯卫星在11 ~ 14京赫兹范围内接受和发射信号,该波段正受到越来越多的卫星接受和发射信息的干扰。

NASA实际上想为卫星配备微波滤波器(用于分开和调谐频率范围)、天线和传感器,它们都用超导材料制造。超导线路较目前的设备能处理更多的信息,而且占用空间小、更轻便。所需要的就是将这种最新超导线路冷却到约77 K。从理论上讲,这在太空中很容易办到,从而省却了液氮冷却。

由路易斯中心物理学家比哈辛领导的研究小组在铝酸镧基底上制成了超导线路。科学家们试验了许多基底材料,但它们的双电子常数都很高,不能产生微波。该常数能衡量某种材料产生电磁波的能力。

研究人员用激光将钇、钡、铜氧化物作为固体薄膜气相沉积到基底材料上,然后在薄膜上刻蚀线路,微波信号在薄膜和基底的界面间通过线路。到目前为止,该线路产生的电流密度达200万安培/平方厘米,卫星通讯工程师们认为,这足以产生微波信号。

新泽西州贝尔公司和戴维 · 萨诺夫研究中心的科学家们于去年春季首创将超导薄膜沉积于铝酸镧的方法。他们用光子在薄膜上刻蚀了25微米宽的线路,这些线路产生微波的频率范围在2 ~ 11京赫兹。

超导装置中的电流产生的磁场破坏了其超导性。高温超导材料的最新实验表明其祸根也就在于此。比哈辛认为,新微波线路产生的磁场很弱,所以不会失超。

路易斯士心的超导研究负责人康纳利说,工程师们希望在未来航天飞机上试验几种“无能耗微波集成线路”。

[刘兵译自New Scientist,1989年8月12日]

博士学位在妇女中稳步增长

美国国家科学基金会理工教育部的年度调查报告表明:上一个10年,美国的理工博士学位获得者中妇女所占的比例迅速增长,从1978年的2,762人(23%)上升到3,936人(36%)。

但是,妇女获博士学位的增长比例并不平衡。在传统的妇女擅长的软科学领域增长得快一些,而在纯理科领域则增长得慢一些,差别最大的是数学领域,如按这个速度,要过2,281年女性的数学博士才能达到今天的男性数学博士的数量。

在人文科学方面则是另一种情况,1986年妇女已在心理学博士学位获得者中占了主要的比例,在人类学方面,包括社会科学,1984年妇女博士学位获得者也超过了总获得者比例的5%。去年她们在社会学方面也处于主导地位。

另外,在生命科学方面妇女的博士学位获得者也稳步增长,从10年前的27%上升到现在的33%,自然科学方面由11%上升到17%。

除此以外,还有一些领域男性仍占统治地位,如物理学,1988年女性博士学位获得者只占了1,302人中的130人。

在工程学方面的情况较差一些,1988年妇女工程博士只占总数的7%。

妇女仍须努力提高她们在高层科学领域的地位,在国家科学委员会中妇女委员只占3%。

[范蓓蓓译自Nature,1989年12月28 日]

细胞的声音

二次大战期间,声纳才首次用于军事目的,发现该技术在医学研究中的应用方法是才不久的事情。今天,超声波显像 - 战时使用的改进了的后裔 - 是一种常规的诊断手段;目前用发出声音来观察的另一种方法正在医学实验中使用,声学显微镜最初由日本欧林帕斯光学公司用于检查错综复杂的电子设备,其在加州大学欧文医学院中正在通过试用阶段。

这种8英尺长、4英尺宽的机器是首次在工业以外应用的一种工具,其有一个为达到基本清晰的普通光学显微镜,但关键部分是声波发射传播器,计算机终端和图像监测器;类似超声波探针,声波显微镜发出声波,其频率远远超过人的听觉范围,而后这些波的反射转变成可见的图像。

无线电学家乔埃 · 琼斯说道:“可以想象一个超声波脉冲如同一个在地面上反弹的网球,在水泥地面上,网球会反弹回到原位置,但是在地毯上反弹回来时就没有那么高,在超声波中这种反射会告诉我们许多东西。”

情况确实如此:显微镜可以看到小到百万分之1米的特性,比其他普通超声波的检测要小1000倍;显著地增加频率会使显微镜的结果得到改进,临床超声波产生的脉冲形式为每秒350万周,而声学显微镜可高达每秒约10亿周,频率越高相应的波长越短,波长越短,所能观察到的部分就越小。

虽然同光学显微镜的分辨性相似,但声学显微镜检查有独特的优点,在光学显微镜下观察组织需要将其进行染色,这样会杀死细胞,而声学显微镜下则可观察未经染色、活的细胞,这种能力证实在药物实验中很有用,可使研究人员能够超时地观察细胞对给定药物的反应。

该显微镜的波长更短的缺点是其不能探测到物体更深的层次,但是未来的改进之处包括将一个微小的测量变换器接到导管上,其可插入体内,这样医生可不用活体解剖和极危险的试探性手术就可细致认真地检查组织。

[刘天伟译自Discover,1989年6月号]

橡胶光纤在压力传感器上的应用

据Bridgestone公司报导,该公司已开发出并商品化一种光导纤维,这种纤维不是用常用的玻璃或塑料制成的,而是采用硅橡胶制造的。通过这种光纤的传输强度随纤维的弯曲角度而变化,或随加在纤维上的压力而变化,在光纤的终端接一个放大器,传输强度的变化就能用来起压力传感的功能。该公司预计,这种新型光纤可用于诸如工业自动化压力传感器,自动门和测量仪器等方面。

[林勇摘译自World's New Products,1989年3月号]