專業 物理

  • 尋找系外行星的方法

    我們可以問:是否可以直接用望遠鏡找尋系外文明,直接的證據比估算還更踏實些,最好能像收音機一樣,直接收到外星人的訊號。

  • 天涯何處有行星 - 未知的第九行星

    許多國際研究團隊如火如荼地進行尋找第九行星的觀測工作,第九行星到底存不存在呢? 相信這個問題在不久的將來就會真相大白了。

  • 2016年諾貝爾物理學獎:相變與拓樸相變介紹

    2016年諾貝爾物理學獎頒授給三位凝聚態物理學家,科斯特利兹 (John Michael Kosterlitz)、霍爾丹(Duncan Haldane) 和索利斯(David J. Thouless),為表揚他們發現拓撲相和拓撲相變。他們的發現可說是凝聚態物理的一場革命。要體會這發現的重要,我們必先了解傳統的相變理論。

  • 大亞灣微中子振盪實驗的發現

    大亞灣微中子振盪實驗團隊於2012 年春,首次發現微中子新的一種振盪模式[1]:量測微中子於運行過程中轉換為另類微中子的概率。此項研究結果開啟通往物理新知的大門,未來可望能進一步解釋宇宙中物質與反物質不對稱的奧秘。

  • 真假地圖?!-以鑑識科學的角度看歷史文物

    什麼是鑑識科學?美國鑑識科學學會曾於西元一九九三年做過如下的定義:

    「鑑識科學是採用科學原理與技術以實踐刑事、民事與法律等規定中的司法公正。」(Forensic Science is the application of scientific principles and technological practices to the purposes of justice in the study and resolution of criminal, civil, and regulation issues. AAFS Board of Directors, 1993)。

  • 自旋角動量:從愛因斯坦-德哈斯實驗講起

    因為博士班時期的研究領域,剛到學校任教的第一個學期,便被指派開了「磁性材料」這門課。磁性材料通常是物理系高年級或材料所研究生的選修課,但會用到的基礎知識包含了:量子力學、電磁學、甚至是統計熱力學…等,代表著要透徹了解「磁學」 (magnetism) 這個在物理領域歷久不衰的主題,似乎得花上不少時間將基礎建立起來。有趣的是,雖然我的研究主題一直都是磁學,但在求學過程中完全沒有修過這門課,因此準備起來格外吃力。在蒐集課程素材的過程中,除了重新細讀幾本以往只拿來當工具書的文本外,也意外地發現了一些課本中常忽略掉的重要實驗。愛因斯坦-德哈斯 (Einstein-de Haas) 實驗便是一個很有趣的例子。

  • 拓樸物質的理論研究發現

    1879年,美國物理學家愛德華霍爾(Edward Hall)發現一種特殊的現象。垂直而導體面外加一個磁場,會產生一個橫向於磁場的導電率,而且此導電率和磁場成正比,我們稱之為古典霍爾效應

  • 隱形人微中子:縱觀微中子物理

    二十世紀初,原子核物理研究正在萌芽,科學家發現β - 衰變中的電子動能呈現連續能譜而非單能分佈。這與動量能量守恆有所矛盾,使人疑惑。1930 年奧地利物理學家Pauli 大膽的假設在β - 衰變中,有一質量極小、不帶電荷、且與物質不會有交互作用的粒子釋出。1932 年,英國科學家Chadwick 發現中子(neutron),雖為中性但因質量太大,不可能在β - 衰變中釋出。1934 年,意大利的Fermi 發展β - 衰變的理論,同時命名這神祕的粒子為〝neutrino〞---『微中子』,在意大利文中有微小的中子的意思[ 註1]

  • 儲能裝置新進展

    綠能是未來能源的重要發展方向,但多為間歇性能源,大量推廣使用時必須搭配儲能裝置,才能維持穩定供應。本文分別介紹化學性與物理性的的儲能裝置,讓讀者了解推廣綠能的關鍵因素與未來發展方向。

  • 未來能源與減碳

    人類的食衣住行育樂通通都需要能源,經濟的發展也需要能源。但是能源的使用對環境產生很大的衝擊,尤其是造成全球暖化的溫室氣體排放。未來人類文明仍否永續發展?抑或是跟目前大量消失的物種一樣,人類逐漸步上自己鋪出的滅亡之路?端看是否能營造出兼顧經濟生活與環境生態的能源系統。

  • 雷射與非線性光學:雷射光頻轉換

    雷射由於功率密度極高,可以透過非線性光頻轉換來改變輸出波長,進而產生自紫外光、可見光一直到近、中紅外光波段等不同雷射輸出。例如日常生活中常用的綠光雷射筆,受限於材料特性無法用半導體雷射量產,因此市面上販售的,即是使用1064奈米的近紅外光固態雷射,二倍頻後得到的532奈米綠光雷射,其架構示意圖如圖1所示,這也是價格較昂貴的原因之一。除此之外,許多如加工、醫療等適合使用雷射光源來精準作業的應用,為了符合目標材質的吸收特性,單一波長的雷射光自然無法填補這些潛在的應用空缺。因此,非線性光頻轉換一直是雷射應用中非常重要的一部分,這篇文章將介紹最簡單、也最常用的雷射光頻轉換原理,並藉由雷射本身的限制來了解光頻轉換帶來的效益。

  • 從微米到奈米: 光學顯微術的一大步

    光學顯微術是人類超越自我感官極限的一個挑戰。透過對於物理光學原理的了解與各種光學元件的發展,我們從毫米進步到微米的解析度。然而,由於光學繞射極限的限制,我們一直無法突破光學解析度到更小的尺度。2014 年諾貝爾化學獎頒給突破這一個光學繞射極限的兩種螢光顯微術。由於這一些新的技術,光學顯微術的解析度從微米進步到奈米。這一個獎項需要生物、物理、化學的共通努力才能達到。

    現在,超高解析螢光顯微鏡已經成為前緣生物實驗的重要利器。

  • 磁性薄膜中之磁矩方向操控

    在磁性材料科學之發展歷史中,自旋磁矩方向操控之物理與技術一直是非常重要之研究主題。其背後原因涵蓋磁性材料之形狀、晶格結構、元素成分等多方面與基礎材料物理相關的因子。而其可應用之領域涵蓋現今資訊產業中磁感應與磁儲存等重要技術。在本文中,我們將逐步介紹幾種自旋磁矩方向操控之物理,並簡單舉例說明其於下一世代高密度資訊產業上之創新應用。