宇宙学和粒子天体物理学

本书是作者为学习粒子物理和宇宙学的研究生写的一本教材，1998出版第一版，这是2003年出版的第二版。宇宙学和粒子天体物理学是近几十年非常活跃的研究领域。随着新的探测器、天体望远镜以及一些其它实验设备的建造和投入使用，这一领域取得了惊人的进展。     

甚高能量宇宙伽马辐射宇宙尽头的重要窗口

伽马射线天文学是高能天体物理学的一个分支，它主要研究天空中高能伽马射线光子，因此在探索宇宙的最极端与最激烈形式的非热现象中起着关键性的作用。这门学科提供了现代天体物理学与宇宙学中的许多热门课题，例如：     

天体物理和实验室等离子体的紫外线和X射线光谱学

天体物理和实验室等离子体的紫外线和X射线光谱学，引起许多学科专家的兴趣。本书收集了1992年2月在美国加里福尼亚伯克利召开的第十次天体物理学会上，来自世界各地的专家的报告文章。     

X眼捕捉天体新姿：钱德拉X射线天文望远镜的最新观测成果

宇宙中不仅飞驰着眼睛可以看见的光（可见光），还有眼睛看不见的光（电磁波）。这其中就有超新星爆发和黑洞等天体发出的高能“X射线”。用X射线进行观测，可以查明宇宙中正在发生的许多用可见光观测无法探知的激烈现象。美国宇航局（NASA）引以自豪的X射线太空望远镜“钱德拉”持续观测宇宙高能现象已有近10个年头，本文就来集中介绍NASA在最近一年所公布的这台X射线太空望远镜所获得的最新图像。     

现代天文学进展——宇宙结构的形成与演化

本书是《现代天文学进展》系列丛书第21卷。德国天文学会与欧洲天文学会于2008年9月8—12日,在奥地利维也纳联合举办的“欧洲天文学新挑战”国际科学大会,本书汇集了14篇关于宇宙结构形成与演化研究进展的邀请报告。报告中讨论的热点问题包括：宇宙论、高能天体物理学、粒子天体物理、重力波、银河系与恒星天文学等方面,体现了近代天文学发展路线图。     

黑洞强引力场中恒星和吸积盘的光学表现

近十几年来,由于观测手段的长足进步,许多高能天体物理现象接连发现,从而开创了天体物理的新领域。为了解释这些高能天体物理现象,提出了各种各样学说,黑洞理论就是其中极重要的一个。利用黑洞来解释某些天体现象的模型,虽然很多,但是这些都还只能看作是一些假说而已,因为关于存在黑洞的预言,至今向未能被观测最终证实,因此当今天文学的一个最迫切的问题就是寻找黑洞。从许多事实可以间接推断出黑洞可能是存在于甚至大量存在于宇宙中的一种天体,例如维里定理和运动数据所算出的星团、星系以及星系团的动力学质量一般比由光学观测所推算的质量大,其中不能被光学观测所记录的物质中就可能有黑洞。再如,E型星系的质光比要     

伽马射线暴

正伽马射线暴(简称伽马暴)是起源于大质量恒星坍缩(长伽马暴)或者致密双星并合(短伽马暴)等短时标极端剧烈的高能灾变天体,是宇宙大爆炸之后最猛烈的爆发现象,也是宇宙宏观速度最快的天体。伽马暴本身辐射及其余辉辐射来自新生黑洞或者磁星所驱动的极端相对论喷流,并且理论上预期其还伴随强引力波、高能中微子和高能宇宙线辐射。因此,伽马暴是研究黑洞     

BLAZARS天体研究新进展

ＢＬＡＺＡＲＳ天体是活动量系核ＡＧＮ的一个重要子类，是众多河外天体类型中的一类，是现代天体物理学中的重要前沿研究课题之一（被认为是现代物理学的四朵乌云之一）。我们理论与观测相结合，在观测上，我们利用北京兴隆２．１６米望远镜和云南天文台１米望远镜对这类天体中的若干样品进行了长期ＣＣＤ测光和光谱观测，新发现了近２８个ＢＬ Ｌａｃ天体有短时标光变，新发现了１２个ＢＬ Ｌａｃ天体，４个类星体，一个ｓｅｙｆ     

高能天体物理学的“爆发”

这一时期有两篇理论高能天体物理学的论文表现出了突出的影响力:一篇是排在第5的关于伽马射线暴的论文,另一篇是关于活动星系核(AGN)的论文#6。这两篇文章都与爆发现象有关,但研究的时间尺度大不相同。伽马射线暴(GRBs)是自大爆炸以来宇宙中最充满活力的现象,它们在宇宙中有可能随时随地发生。典型的爆发一般持续1秒至数百秒的时间。大多数伽马射线暴是在巨大的恒星燃尽了核燃料时发生的。恒星的核心     

首次发现银河系外行星

正一项于2018年2月2日发表在The AstrophysicalJournal上的研究表明,科学家们首次发现了银河系外的一群行星。为了探测到该群行星,来自美国俄克拉荷马大学的天体物理学小组利用了微引力透镜(microlensing)——目前已知的唯一能有效探测距地球遥远天体的方法,并最终确定了这些行星的质量介于月球和木星之间。此前,天文学家常通过微引力透镜现象寻找银河系内的行星。根据广义相对论,遥远处小型天体发出     

Cyg X-1 X射线短暴特性与康普顿化模型的比较

为了解释致密天体高能辐射的时延现象和能谱等特征,多种致密天体X射线辐射源的理论模型先后被提出。但是,目前尚没有一种模型能够完全解释X射线的高能辐射现象,即现有的理论模型还不够完善。通过对X射线辐射源时延现象和短暴半高宽随能量变化这两个特性的讨论,并尝试将Cyg X-1的观测结果与康普顿化模型进行比较,对原模型给出更多的限制从而建立更为合理的新模型。     

宇宙中高能带电粒子的加速

宇宙中高能粒子的起源问题是高能太阳和天体物理的核心问题之一.在剧烈变化的天体物理环境下,背景等离子体中的带电粒子可以被其中的电场加速到很高的能量.根据背景电场和带电粒子相互作用的特征,带电粒子的加速机制可以分为:等离子波和粒子共振相互作用、沿磁力线方向的平行电场加速和磁场不均匀性有关的磁场曲率与梯度加速等.根据粒子加速过程对应的宏观能量释放机制,人们发展了随机粒子加速理论、扩散激波粒子加速理论以及磁重联粒子加速理论等.这些理论都有其各自的假设和特征,在不同的天体物理环境有其相应的应用.与高能天体物理观测的不断进步相结合,通过对高能粒子辐射特征和加速过程的分析,人们可以更好地认识剧烈变化天体物理环境下发生的各种物理过程.     

云南大学历史名人——张永立

张永立,1913年1月生,贵州省贵阳人,云南大学物理系教授,一生致力于高能天体物理学的研究,是国际宇宙线锥体理论的八大奠基人之一,中国唯一进入国际航空航天博物馆的学者,世界知名的理论物理学家.     

2013十大太空故事

正美国《天文学》杂志评选出2013年十大太空故事(发刊时"嫦娥三号"尚未发射),我们不会忘记在这一年出现了两颗明亮的彗星以及百年一遇的流星爆炸——对于空间科学而言,2013年无疑是一个丰收年2013年大部分的天文头条都涉及到了宇宙中最极端的天体和事件,例如黑洞、高能宇宙线以及宇宙的开端。不过,行星科学也不甘示弱。近期,美国《天文学》杂志评选出2013年十大太空故事。     

应用辐照技术 开发精细化工产品

辐射化学是研究高能辐射作用于物质时,引起物质内部发生物理和化学变化的一门新兴的学科。自1899年居里夫妇发现某些天然放射性元素能使照片底片感光、玻璃变色等高能辐射现象后,辐照应用在高分子化学和有机化学方面取得了较多的成果,1952年发明了辐射交联,1956年发现了辐射接枝。60年代后,应用辐射技术已成为开创新的化学     

爱因斯坦探针:探索变幻多姿的X射线宇宙

爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)是一颗面向时域天文学的、发现型的X射线天文探测卫星,是中国科学院空间科学战略性先导专项十三五规划的空间科学卫星系列任务之一.展望未来十年,时域天文学将进入一个前所未有的、多波段和多信使的大视场监测的黄金时代.在软X射线窗口,灵敏且快速的全天监测为我们提供了一个难得的科学机遇.EP卫星将在这一能段窗口开展时域巡天监测,旨在发现和探索宇宙中的X射线暂现源和爆发天体,并发布预警以引导其他天文设备进行后随跟踪观测.EP的科学载荷包括一台宽视场软X射线监视器(3600平方度,0.5–4 keV)和一台后随观测X射线望远镜(0.3–8 keV).卫星具有快速机动反应能力以及暂现源警报的快速下传功能.由于采用了新颖的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术,其探测灵敏度和空间分辨率比目前在轨运行设备提高了1个数量级,将能监测更远、更大的宇宙空间范围.预期EP将在以下三方面做出贡献:高能暂现天体的系统性巡天监测,发现隐身的沉寂黑洞并测绘宇宙黑洞的分布、研究其形成演化和物质吸积过程,搜寻来自引力波事件的X射线信号并精确定位等.此外,EP的探测目标还将包括从中子星、白矮星、超新星、宇宙早期伽玛暴、X射线闪到恒星耀发等众多的天体和现象,涉及广泛的天体物理学分支.卫星计划于2022年底左右发射.运行寿命为3年,目标5年.     

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.     

利用羊八井宇宙线EAS阵列寻找1OTev能区的γ暴

羊八井一期实验是利用49个闪烁体探测器及相应的电子学数据采集系统对CygX-3HerX-1 Creb等北天高能天体可能的10Tevγ流发射进行研究.特别是对10Tev γ流及γ暴的寻找有了新的进展.     

利用羊八井宇宙线EAS阵列寻找10Tev能区的γ暴

羊八井一期实验是利用49个闪烁体探测器及相应的电子学数据采集系统对Cygx—3Herx—lCreb等北天高能天体可能的10Tevγ流发射进行研究。特别是对10Tevγ流及γ暴的寻找有了新的进展。     

河外极高能宇宙线的起源

由于大型宇宙线探测器Pierre Auger,Telescope Array等的观测,极高能宇宙线(能量大于1018 e V的宇宙线)的研究取得了很大进展,包括探测到高能能谱变陡,与河外天体源的可能相关性,以及化学成分组成等.然而这些宇宙线的起源天体仍未知.本文将评述河外极高能宇宙线起源的候选天体,包括伽玛射线暴,活动星系核,巨超新星等.同时我们从多信使角度(包括高能中微子,伽玛光子的观测),探讨这些天体是河外极高能宇宙线起源天体的可能性.