高能中微子天文观测进展

高能宇宙线在宇宙加速器中的产生和在宇宙空间的传播通常会伴随高能中微子的产生.高能中微子天文学是了解高能天体物理现象的独特的窗口.最近,位于南极的立方公里级的中微子探测器IceCube探测到了一批高能(Te V)事例,在5.7σ的置信度之上排除了大气背景的起源.这是人类第一次探测到的来自地外的高能中微子事例,开启了人类探索宇宙的一个新的窗口,标志着高能中微子天文学的诞生.本文简要介绍了高能中微子的探测历史,高能中微子探测器(特别是IceCube)的探测原理及现状,IceCube中微子探测结果,中微子起源的理论探讨以及高能中微子天文的未来展望.     

天山射电实验探测极高能中微子和宇宙线

宇宙中微子正开启一个电磁波观测宇宙之外的全新窗口.然而,传统的中微子探测手段由于造价过高,导致探测器有效面积不足或观测时间有限等问题,不便于进行高能中微子(一般认为能量大于1015 eV为超高能,能量大于1018 eV为极高能)的观测.射电阵列,采用造价低、全天候观测的射电天线,可以建造大面积的观测阵列,达到极高能中微子天文学和极高能宇宙线探测所需的高灵敏度.在科技部国家重点基础研究发展计划项目"宇宙第一缕曙光探测"的资助下,原型阵列TREND(天山射电探测中微子探测器)在2011–2012年的运行过程中取得了重要的成果,仅依靠单极化接收天线阵列,首次证明了不依赖于传统粒子探测器的自触发射电探测方式可以对高能粒子大气簇射进行有效探测.我们计划建造一个巨型天线阵列GRAND,这将是世界上1017 eV以上最灵敏的高能中微子望远镜,可以对高能中微子进行有效的观测.     

探访大亚湾中微子实验室

日前,大亚湾中微子实验国际合作组宣布发现了新的中微子振荡,并测量到其振荡凡率。这将对中微子物理未来发展起决定性作用,并有助破解宇宙中“反物质消失之谜”。这是探索宇宙起源的一个重要组成部分。从目前来看,中微子除了可以监测核武器制造外,还可以直接穿过地球进行通信,让全球通讯无界限,比现在的通信快得多;此外,     

首次确认太阳能量产生模型

正太阳内部的巨大能量来自两种核聚变过程。一种是质子-质子链(proton-protonchain)反应,约贡献99%的能量;另一种是碳氮氧循环(CNOcycle),仅贡献1%的能量。2014年,科学家们探测到了第一种反应中产生的中微子,而一项于2020年11月26日发表在Nature上的研究称,碳氮氧循环中的中微子也已被成功探测,这意味着,太阳能量产生方式的理论模型已被实验完全证实。     

中微子望远镜——IceCube

埋藏在南极冰层下的中微子观测网，其规模是日本神冈探测器的2万倍。 为了观测来自宇宙的高能中微子，美、欧、日等国家的科学家正在联合进行一项取名为“IceCube”的国际科研项目，试图解开宇宙高能中微子的谜团。2006年1月末，已经开始进行观测。本文将介绍这个埋藏在南极一两千米冰层下的中微子观测网．它是由4800个光检波器组成的巨大而独特的天文观测系统。[编者按]     

中国将启动江门地下中微子实验

继大亚湾反应堆中微子实验之后,由中国主持的第二个大型中微子实验——江门地下中微子实验将于今年年底动工。由来自全世界50多个科研机构和大学的200多位科学家组成的江门地下中微子实验国际合作组近日正式成立。中微子是一种基本粒子,在微观的粒子物理和宏观的宇宙起源及演化中都扮演着极为重要的角色。2012年,由中国科学家主持的大亚湾反应堆中微子实验发现了中微子第三种振荡模式。     

星际航行并非幻想

正宇宙浩瀚无比宇宙浩瀚无比!目前目前,我们已知的离太阳系最近的恒星是比邻星邻星,它距离地球约44.22光年光年。要到达如此遥远的地方地方,人类必须考虑很多问题:用什么材料制造飞船以抵御外物撞击船以抵御外物撞击?飞船该用哪种推进设备,怎样储备燃料样储备燃料?飞船是否适合船员世代生存?使用哪些仪器和设备对新星系进行探测哪些仪器和设备对新星系进行探测?……     

系外大气层中发现氦气

正近日,NASA利用哈勃空间望远镜在系外行星WASP-107b的大气层中探测到了氦气。这是人类首次在太阳系之外的大气层中发现氦元素。该研究已于2018年5月3日发表在Nature上。氦是宇宙中除了氢之外最常见的元素,也是木星和土星等气态行星最主要的组成物质。早期理论推测,系外行星的大气层中,特别是延伸至宇宙中的逃逸型     

太阳系内首个“星际移民”获确认

正你有没有在科幻片里看过人类移民到其他星球的场景?如果人类实现了星际移民,是不是特别棒?科学家通过模拟研究,确认了太阳系内首个"星际移民"。这颗名为2015 BZ509的小行星来自宇宙其他地方,闯入太阳系,目前在木星轨道上,似乎已经在那里"居住"了数十亿年。研究人员称,这颗小行星将帮助科学家厘清太阳系的组成,也将为他们提供地球上的生命如何诞生的线索。     

人造物体或已飞出太阳系

太阳系是我们所在的天体系统。目前,人类对太空进行的载人探测集中在地球周边,无人探测也局限在太阳系内。这一局面可能将有改观!不久前,美国研究人员发表报告称,去年8月25日,"旅行者1号"探测器接收到的宇宙射线发生剧烈变     

中微子星

宇宙中存在大量中微子。这些中微子除了以中微子背景辐射(每立方厘米数百个,温度约2°K)和宇宙线的形式存在外,还能以中微子星的形式存在。由于引力不稳定性,中微子可能积聚成恒星。这里的一个必要条条件是中微子静质量不为零。1979年4月南京高能天体物理讨讨班上我们指出,对中微子除了左手分量外引进右手分量,对反中微子除了右手分量外引进左手分量,和目前粒子物理实验并不矛盾,因而假定中微子     

大亚湾发现新的中微子振荡将有助破解宇宙中“反物质消失之谜”

近日，大亚湾中微子实验室发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。这一重要成果是对物质世界基本规律的新认识，对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用，并将有助于破解宇宙中“反物质消失之谜”。     

捕捉中微子

西方国家的科学家准备在加拿大安大略省城市萨特伯里地下2000米无阳光照射的深矿井里布下陷井,捕捉太空来客。不过,这一太空来客并不是传说中的火星人,而是来自太阳光的中微子。成立萨特伯里中微子观测中心的目的就是拦截为数极少的中微子,从而揭开宇宙黑暗一面的面目。中微子是宇宙学中最热门的研究课题,这个由加拿大、美国和英国联合投资7000万加元建立的实验室已经引起了全球各国科学家的关注。     

英科学家测算出中微子质量上限

<正>科技日报6月23日消息,英国伦敦大学学院宇宙学家通过对宇宙星系3D图像的观察分析,测定出中微子的质量不超过0.28电子伏特。报道称,这是截至目前最精确的中微子质量测量值。     

高能天体物理对某些物理基础的检验及启示

首先简要介绍天文学中的某些新探索;其次讨论天体磁场和天文学中可能存在的电磁广义相对论;第三研究高能天体物理和Pauli不相容原理(PEP)的适用性;第四探讨天文学中能够提供的信息,提出太阳系中各个行星的偏心率、天体演化方向等问题,并且讨论太阳中微子和新模型;第五探索γ射线暴(GRB)和轻子星;最后讨论宇宙时间,探讨地球的最终命运和人类可能的宇航.     

媒体纵览

<正>科技日报"天河二号"还原宇宙演化"视频"日前,由北京师范大学天文系教授张同杰领衔的宇宙中微子数值模拟团队,在"天河二号"超级计算机系统上成功完成了3万亿粒子数的宇宙中微子和暗物质数值模拟。如此大规模的数值模拟,目前世界上只有"天河二号"能担此重任,它就像一架像素极高的"超高速摄像机",通过模拟还原出宇宙清晰而漫长的演化"视频",使宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化过程得以"呈现",为利用天文观测手段测量中微子质量带来新的契机和希望。(来源:《科技日报》2015年5月14日)     

宇宙为什么不对称？

正我们所处的宇宙中充斥着物质,同时也有极少量的反物质,比如电子的反物质是正电子,中微子的反物质是反中微子……理论上,宇宙起始时,物质和反物质的数量应该相当。但现在的观测结果却显示,物质要明显多于反物质。那么,宇宙中的这两种物质分布为什么不对称呢?一项于2020年4月15日发表在     

宇宙深处:探索高能天文中微子之谜——访冰立方中微子天文台徐东莲

 美国东部时间2018年7月12日11时，冰立方中微子天文望远镜团队宣布天文学领域的又一重大发现：架设在南极的望远镜实时预警系统于世界协调时间2017年9月22日20：54：30.43探测到一个能量约为290 TeV的高能缪子中微子（muon neutrino），并命名为Ice-Cube-170922A。这是首个拥有银河系之外源头的超高能中微子事件。对此本刊专访了曾在冰立方中微子天文台工作的青年科学家徐东莲博士，目前是李政道青年学者和上海交通大学物理与天文学院特聘副教授，研究方向为高能天体中微子和中微子天文。     

中微子的理论假设和实验验证

介绍了决定宇宙构成和演化的基本粒子———中微子的理论假设和实验验证,以及测定中微子静止质量的最新方法———中微子振荡.     

全新运载火箭圆宇宙航行之梦

星际航行可分为行星际航行和恒星际航行。行星际航行是指,冲破地球引力的束缚在太阳系范围内进行航行,又称航天飞行;恒星际航行是指脱离太阳系到银河系和河外星系中进行航行,又称宇宙航行。目前,人类已经实现了环绕地球的飞行,登上了月球,“勇气”号、“机遇”号也相继成功登上了火星。但是,要实现宇宙航行,还有许多问题需要解决。