国际物理奥林匹克竞赛现场。
从CPHO夺得国一后,陆周去到了国集,后来到了IPHO。
IPHO乃是全球最权威,最具含金量的竞赛之一,仅次与数学竞赛。
其题目的深度,不仅是高等数学与普通物理学。
甚至已经深入到了相对论、量子力学、粒子物理等领域的高级理论。
并且对数学,也有着很高的需求,包括微积分、线性代数、微分方程等。
一些专业的物理团队,还会特别学习一些高级的数学方法,如变分法、群论等。
所有来自世界各地的选手,无一不是累积过深厚的物理背景,如计算机网络、化学、生物等。
所有,IPHO是一场不亚于IMO的一场天骄盛宴!
陆周穿着西装队服,缓缓坐在考场,然后看起了试卷。
第一道题目,是量子场论中,关于一个特定量子系统中,粒子的散射截面。
这道题目,涉及到复杂的费曼图计算,以及量子电动力学的应用。
从难度上来讲,已经是不亚于物理研究生的专题了。
陆周首先仔细阅读题目,理解题意后。
在草稿纸上画出了费曼图,标出了所有可能的中间态。
然后,运用量子场论的方法,计算了各个中间态的振幅。
并通过量子电动力学的公式,计算了散射截面。
对于其中的,关于洛伦兹不变性和规范不变性的应用,需确保计算结果与实验数据相符。
第二题,是与广义相对论相关的题目,要求分析一个旋转黑洞,周围的时空几何。
并计算测试粒子的轨迹。
这里可以运用广义相对论的基本概念,如度规张量和测地线方程,推导出了旋转黑洞的时空度规。
陆周还计算了测试粒子,在强引力场中的运动轨迹,以及可能的不稳定轨道。
至于第三题目,是关于粒子物理,涉及到希格斯机制和粒子质量的生成。
陆周运用了标准模型的理论框架,分析了希格斯场的性质,和粒子的相互作用。
还要计算出特定粒子衰变过程中的费曼振幅,以及衰变宽度和寿命。
而当所有考生做到最后一题时,才终于变了脸色。
只因那是:湍流中的能谱分析!
流体力学的超级难题!
没想到几届都没有出现的神级题目,竟然在这里现世了!
问题的描述如下:在一个立方体容器中,流体从底部边界以恒定速度注入。
并从顶部边界以相同的流量排出,形成稳定的流动。
在立方体的中心区域,流体流动呈现出湍流特性。
给定流体的雷诺数Re=10^4,动量扩散率ν=1.5x10^—5m^2/s,以及流体密度p=1000kg/m^3。要求计算:
(1)立方体中心区域湍流的能谱密度函数E(k)。
(2)?湍流中最大能量耗散率的位置。
(3)?湍流对流体传输性质(如热传递和质量传递)的影响。
与众多考生的绝望不同,陆周却是一脸淡然地看着此题。
只因他能秒杀这道神级题!
因为陆周掌握了所有人都没有见识过的大杀器!
即,流线性湍流理论分析!
“这套理论,就是那些在研究湍流一线的物理专家也不会啊。”
“用那种大杀器来做这题,简直就跟杀鸡用宰牛刀一般。”
陆周感慨道。
于是,在所有人都一脸懵逼的情况下,陆周轻松的完成了题目。
一旁的楚中天死死地看着最后一题,额头上不断地冒着冷汗。
遭了,流体力学重来不是他复习的重点,这下完了。
面对复杂的湍流问题,无奈的他只能放弃,被迫转到实验题。
到了实验阶段。
实验的题目,是测量超导材料的临界温度和临界磁场,要求利用精密的实验设备和低温技术。
陆周开始设计实验方案,并选择合适的实验器材。
包括超导样品、温度控制器、磁场发生器和电阻测量仪。
他仔细调整了实验设备,确保温度和磁场的精确控制。
然后,他开始对超导样品进行降温。
并在不同的磁场下测量其电阻,记录下样品从正常态到超导态的转变。
在数据处理阶段,陆周运用了临界现象理论和相变理论,对实验数据进行分析。
他计算了样品的临界温度和临界磁场,并分析了样品的超导性质。
还对实验中的误差来源进行了分析。
包括温度控制的稳定性,以及磁场的均匀性,并得出了改进实验精度的方法。
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