暗物质粒子探测卫星研究进展

天文观测表明,宇宙中广泛存在暗物质,其丰度是普通物质的5倍,占宇宙总能量份额的约1/4.自20世纪30年代天文学家通过引力观测发现暗物质以来,经过近百年的探索,其物理本质至今仍然不为我们所知.另一个世纪谜题是高能宇宙射线的起源、加速和传播.暗物质的本质和宇宙射线的起源位列美国国家研究委员会(National Research Council)遴选出的21世纪11个宇宙物理学重大科学问题之列.探测暗物质粒子也是世界各国竞争异常激烈的科技热点.我国发射的暗物质粒子探测卫星,其主要的科学目标即通过精确观测高能宇宙射线电子和伽马射线来间接探测暗物质粒子.作为一个高能粒子探测器,暗物质粒子探测卫星观测数据也可用于宇宙射线物理和相关天体物理研究.基于暗物质粒子探测卫星的数据,我们得到了对宇宙射线电子和质子能谱的最为精确的测量,揭示了能谱上的新结构,为限制暗物质粒子属性和理解宇宙射线起源提供了重要数据.暗物质粒子探测卫星还探测到约250个伽马射线点源以及银河系弥散伽马射线辐射.本文综述了暗物质粒子探测卫星的设计、运行和数据分析进展.     

宇宙射线的来源之谜

一个国际天文学家小组最近称,他们揭开了困扰科学家百年之久的一个谜:宇宙射线的来源。一个世纪前,科学家们首次发现了撞击地球的能量粒子。但在天体物理学中,这些能量粒子来自哪儿仍然是一个不解之谜。现在,天文学家们利用在非洲的4台望远镜首次得到一幅图片,图片显示宇宙射线     

宇宙射线与天体物理

宇宙射线的起源宇宙射线是存在于宇宙空间的高能粒子流。从星际空间进入地球大气的原初宇宙线荷电粒子主要是各种原子核,绝大部分是氢原子核——质子。宇宙线粒子流是各向同性的。银河系空间平均宇宙线粒子密度     

物理学家对空间科学的新探索

物理学家对空间科学的新探索ＧａｒｙＴａｕｂｅ著朱鋐雄译近年来，少数造诣很深的粒子物理学家正在天体物理学上开始从事第二个研究生涯。这些实验探索有来自宇宙的信号，包括暗物质粒子，超高能量宇宙射线及来自太阳和超新星的中微子。当实验物理学家利用他们的专长、他...     

宇宙射线诞生于恒星爆炸

据一个国际研究团队报道,费尔米空间望远镜收集的数据充分证明了宇宙射线(高速高能量的粒子)来源于超新星.这些带电的颗粒,大多数是质子,持续地从外太空冲击着地球.超新星残留物(超新星爆炸后留下来的物质)是宇宙射线的根源,这是科学家们的共识,但这一共识难以得到证明,因为这些宇宙射线在来地球的途中发生了偏转.     

太阳风——巨大的原子“加速器”

物理学家伦纳德博士在研究了飞过太阳系外圈的先驱者10和11号航天飞船发回来的数据以后,认为太阳风——一种从太阳中不断向外吹出来的、有时候速度超过每小时百万英里的炽热气体,是一只巨大的原子“加速器”。伦纳德说,这一发现可以解释迄今为止一直使人迷惑不解的两种达到地球的宇宙射线的来由。一种射线过去认为它的来源是太阳;另一种宇宙射线中的成份一直是令人迷惑不解的,这是一种能量极高的粒子,从四面八方射向地球。通常,这种高能粒子是宇宙空间中经过千百万年的碰撞因而失去了周围电子的原子核。     

为火山透视 减灾害损失

地球居民每天都生活在各种射线的包围之中．日常生活常见的有阳光中的紫外线、医院放射科透视用的X射线、治疗用的红外线等。更远的还有来自外太空的宇宙射线，这部分射线人们比较生疏，不过，随着对它们越来越深入的了解，其应用领域更显神奇，比如宇宙射线中的“粒子也可以用来做透视检查，但是。与X射线用于检查身体不同，它是用于为火山做透视．预报火山喷发，减少灾害损失。     

自然信息

来自太空的新粒子天鹅座X-3是银河系中最著名的天体之一.它不仅发射X 射线和γ射线脉冲,而且还可能是一个宇宙加速器,它喷射出能到达地球的高能宇宙射线.现在两个地下实验又告诉我们,天鹅座X-3可能发射出地球上尚未知道的亚原子粒子.这两个实验的目的都是为了寻     

人类面临十大潜在威胁

粒子实验可以吞噬地球 科学家通过粒子加速器使粒子达到光速后，互相进行碰撞，以此来研究微观世界的能量定律。由于被研究的物质是如此之小，人类也许从不担心粒子会构成什么威胁。但是最近，一些严肃的科学报告指出，在美国长岛的“粒子加速器”实验或“相对论重离子”碰撞实验，可能会产生一个微型黑洞，它将慢慢吞噬地球上的一切物质，包括地球。     

寻找暗物质的黑马

正中国已经是寻找宇宙中难以捉摸的无形粒子的强大参与者。2015年,中国将一个名为"悟空"的宇宙探测器送入地球轨道,用于跟踪和记录宇宙射线,即来自宇宙的高能粒子流。探测器在其工作的最早530天里,记录了超过28亿条宇宙射线。当科学家查看数据时,发现了一些异常:一些射线(至少有150万条)具有与其他射线不同的高能量。从曲线图中可见,这些射线     

看不见的强大力量——磁场

<正>宇宙中存在一种强有力的隐形力量——磁场,它在塑造宇宙的过程中发挥了至关重要的作用,能够悄无声息地将天体维系在一起;它每时每刻都影响着我们,是地球生命的重要保障。神秘力量:磁场我们已经知道,磁场在地球上扮演了十分重要的角色。地球磁场最大的贡献是形成一道屏障,保护臭氧层免受宇宙中高能粒子的破坏,让我们的地球不会暴露在有害的紫外线之下。除此之外,地球磁场还把宇宙射线集中到地球的南北两个磁极。高速太阳风会以每秒数百千米的速度飞向地球,不断冲击着地球外围环境,当高能粒子流     

文明之巅：宇宙射线站的生活

正位于亚美尼亚共和国阿拉嘎兹山上的苏联武器研究设备,现已成为世界各地研究神秘粒子的观测网络的一部分。它坐落于海拔3 200米处。位于亚美尼亚共和国的这个观测站建于1943年,旨在对核武器的原子反应进行绝密研究。如今,该设备被用于对雷暴和宇宙射线进行深入观测。由于地球大气层起着保护作用,像阿拉嘎兹这样的高海拔基地暴露在远比海平面更高密度的宇宙射线环境下。     

解开全球变暖之谜的新线索

关于全球变暖起因的长期争论有了最终的结论:来自空间的宇宙射线确实通过改变低层大气中云的形成方式而对地球变暖起到了推波助澜的作用.这一理论与被广泛接受的“温室效应是全球变暖的主要原因”的观点并不矛盾.如果温室效应是惟一的加热机制,那么地球表面和大气层变热的速率应该是相同的———然而卫星探测结果表明事实并非如此.虽然上世纪地面温度升高了0 .6℃,而最低层8千米高度的大气层的温度几乎没有升高.一些研究者提出,宇宙射线水平变化是引起这种奇怪的现象的关键.他们认为,这些来自太空的极高能量的粒子将电子从原子中激发出来,形…     

费米国家实验室的未来走向

2009年,位于日内瓦的欧洲核子中心(CERN)的粒子物理学实验室的大型强子对撞机(LHC)投入使用;而在此前的26年,芝加哥附近巴达维亚的费米实验室的正负质子对撞机(Tevatron)一直统治着粒子物理学领域。Tevatron也是费米实验室的骄傲和希望,它曾是第一台用高达1万亿电子伏轰击粒子的机器,捕获了许多新奇亚原子粒子,其中包括顶夸克的发现(顶夸克属于上夸克的近亲,但其质量要略重)     

天上的火

四月六日先进的人造探险宇宙飞船定位在离地球150万公里的位置，以检测太阳风的巨浪——来自于太阳的离子和电子发射流。四十分钟后．星际冲击波猛烈地冲入地球的磁场．引发了近十年来最大的地磁暴。高能粒子迅疾地沿着磁力线朝着地球的磁极飞去，当它们撞击高层大气中的氮分子和氧分子时产生灿烂的绿色和红色极光。通常这样的场景只有在高纬度地区才     

穿越星际的信使

<正>宇宙射线为来自太空的高能带电粒子,于1912年首次由Hess博士发现.尽管已经被发现了超过100年,宇宙射线的产生机制及来源至今仍未被确认,这成为超过一个世纪以来高能天体物理领域的最大谜题之一.研究宇宙射线起源的一个难点是,宇宙射线在宇宙中传播时,受到银河系内或银河系外磁场作用发生偏转,因而从地球上观测     

远古生物的“复活”

最近，科学家让南极冰川中冻结的古老细菌解冻“复活”了。要知道，这些细菌的年龄都在10万岁～800万岁之间。它们之所以能够存活至今，很可能是靠冰中的微小水滴来维持新陈代谢。不过，800万岁的细菌即使“复活”也只能苟延残喘，这是因为它们的基因已被宇宙射线严重破坏（地球两极地区的宇宙射线水平比其他地方高）。     

对吉林陨石宇宙成因放射性核素的初步研究

陨石母体是太阳系里的一种小天体,它们由于相互间碰撞或与其它宇宙物质碰撞而破碎,这些碎块继续在宇宙空间高速地运行,不断地受到银河宇宙射线和太阳宇宙射线的照射。由于宇宙射线及其与陨石物质相互作用后所产生的次级粒子的作用,在陨石体内产生了各种核反应,从而产生了一系列放射性的和稳定的同位素,一般称此为宇宙成因核素或宇宙成因同位素。     

太阳为何会发光

许多年前,科学家推断,太阳和其他恒星的原始能源是氢核的聚变。进行了不少试验,旨在证实这一基本假设。然而,却发现这一假设有严重的失误。从理论上讲,这样的聚变,会产生一股幽灵般的亚原子粒子——中微子流——轰击地球,但却始终没有能观测     

世界最大对撞机将重现宇宙诞生时形态

据英国《卫报》报道，汇聚了来自30多个国家的2000余位物理学家、费时20年、耗资60亿瑞士法郎建造的有史以来最大、最强大的高能粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）将于2008年夏季正式启动。用斯蒂芬&#183;霍金的话说，通过轰击粒子重建大爆炸之后的宇宙初期形态是“上演重大物理学发现的一个新的黄金时代的到来”。