天体Ⅰ型X射线暴中的核物理

X射线暴(X-ray burst)是指天体的X射线亮度突然增强10～50倍的天文现象.它是发生在由一颗中子星(或者黑洞)和一颗伴随的"捐赠者"伴星(通常为红巨星)所构成的密近双星系统里的剧烈核过程.作为宇宙中发生最频繁的热核爆炸事件, X射线暴已广泛为国际上众多基于卫星的X射线观测站所观测和研究,其中包括2017年中国发射的"慧眼"硬X射线调制望远镜.核物理学家需要提供精确的核物理输入量,例如原子核质量、衰变寿命、核反应率等,结合天体物理模型,进而深入理解X射线暴中天文观测到的光变曲线、双星系统相应的天体物理环境参数,以及爆炸灰烬中的核素丰度分布等重要科学问题.本文针对天体Ⅰ型X射线暴中关键核反应研究进行了系统的阐述,详细介绍了X射线暴中的一些主要核合成过程,以及所需的关键核物理输入量,总结了相关研究方向的具体目标,为研究者指出了未来可能的研究方向.     

基于形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论构建高精度原子核质量表

质量是原子核最基本的物理量之一,是理解核子间相互作用、揭示壳结构演化和确定滴线位置的关键,是研究核反应和核衰变的基本信息,同时也是探索元素起源等问题必需的核物理输入量,对粒子物理与核物理、天体物理和宇宙学等学科至关重要.尽管短寿命原子核质量的测量工作已经取得很大进展,但是在可预见的将来,大部分远离稳定谷的奇特原子核质量仍依赖理论模型预言和计算.本文介绍了原子核质量模型的重要发展历程、相对论密度泛函理论描述原子核现象的成功、基于相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论构建的目前唯一考虑连续谱效应的原子核质量表,以及拟基于形变相对论连续谱Hartree-Bogoliubov理论建立高精度原子核质量表的最新进展和展望.     

北京丰中子束流装置及其应用前景

放射性核束物理和核天体物理是国际核物理研究的前沿,关键科学问题包括:壳演化和新幻数、原子核的中子稳定极限(中子滴线)、超重新元素的合成、原子核的晕结构、新的衰变模式、宇宙中铁以上重元素的核合成机制等.为了解决这些关键科学问题,世界各国都投入大量人力物力建造可以用来产生放射性核束的大型实验装置.综述了国内外已有、在建和计划中的核物理不稳定核束装置情况,并介绍了新一代装置——北京丰中子束流装置(BISOL)的设想.BISOL装置计划采用反应堆和强流氘加速器双驱动源,综合在线同位素分离和炮弹碎裂两种成熟技术,可产生比国内外现有装置强度高1~2个量级的极端丰中子束流,同时通过建设强流氘加速器,提供国际最强的加速器中子源之一,以此为基础大力推进核能系统材料研究.     

北京放射性核束设施及核物理基础研究展望

放射性核束物理与核天体物理是物理学基础研究的前沿方向,其需求是建造大型放射性核束设施的主要推动力.本文简要介绍了放射性核束物理与核天体物理,比较了产生放射性核束的在线同位素分离(ISOL)方法与炮弹碎裂(PF)方法,综述了国内外已有的ISOL型装置情况,并具体介绍了北京放射性核束设施,对其未来核物理基础研究给予展望.     

超子-核子相互作用理论研究的最新进展

超核物理是核物理的一个重要分支,其微观理论的基本出发点为超子-核子相互作用.研究超子-核子相互作用不仅有助于理解奇异性在粒子物理与核物理中的作用,还可以检验SU(3)味对称性及其破缺程度.文章首先回顾了超核物理的起源,随后简要列举了在核物理、粒子物理以及天体物理等领域中,与超核物理相关的几个前沿热点问题,并指出研究超子-核子相互作用的重要性.接下来着重介绍超子-核子相互作用的理论研究历史及发展现状.在现有的相关工作中,研究方法主要包括唯象模型、格点量子色动力学模拟和手征有效场论.其中手征有效场论作为低能区量子色动力学的有效理论,在研究介子、重子等微观系统中展现出了独特的优势.因此,文章特别介绍了基于手征有效场论的超子-核子相互作用的最新理论研究进展.     

宇宙中^3He稀少之谜有了答案

天学家们认为宇宙中^3He的来源应有两个：一是宇宙创生爆炸时原初核合成过程造出的，这时伴随着大量的氢一同产生的有^3He和少量的氘、^3He以及^7Li等轻元素；第二个来源是众多恒星演化到红巨星阶段时，其内部的氢之核聚变反应形成的^3He，理论预期如此产生的^3He之总量释放到宇宙中时应是目前实际观测值的10倍。现代的恒星演化学说已成功地预见到所观测的宇宙中许多较重元素的丰度，但丢失的^3He的丰度多年来一直困扰着天体物理学家们。     

弱束缚原子核基态与集体激发态的研究

弱束缚原子核是一个开放的量子多体体系,具有与稳定核很不一样的奇特结构和动力学.弱束缚核的相关研究是核物理的一个前沿热点问题,对进一步发展核理论和研究天体环境下的元素合成都很重要.本文介绍了连续谱能量密度泛函理论的发展和弱束缚原子核的研究进展.为了解决自洽描述问题,主要工作是基于非球形的坐标空间求解HFB方程并对弱束缚核基态与集体激发态进行描述,基于计算讨论了蛋形晕结构,核芯-晕形变去耦合效应和准粒子连续谱的贡献;发展了包含连续谱的FAM-QRPA方法描述原子核的集体激发,研究了弱束缚核中出现的软单极共振模式.最后对弱束缚核的研究前景和亟待开展的工作进行了展望.     

相对论性核碰撞中K介子的末态重散射

近些年来,相对论性重离子碰撞的研究引起了广泛的兴趣.这些研究的动机之一是探测高密和高温的核物态方程.这不仅对核物理,而且对粒子物理和天体物理来说,都是很有意义的.在约每核子1GeV入射能量的核碰撞过程中产生的K介子被建议作为碰撞早期阶段中形成的热的和高密核物质的一个敏感的探针.然而,在以前的研究中,产生的K~ 与核子的末态作用,除了一个图象化的研究外,通常被略去.为了研究这一效应对K~ 特性的影响,我们在相对论性的Vlasov-Uehling-Uhlenbeck(RVUU)模型内,引进了K~ 产生增强法,去处理     

恒星·星系·宇宙——过去和未来的十年

由于最近在天文学上通过五花八门的观测技术所作出的种种发现,包括对于新的天体和新的现象的一些发现,使得我们对宇宙的认识发生了改变。待到1990年,在有关宇宙中的物质分布、高能天体物理学以及发生在各种空间和时间尺度上的天体物理过程之间错综复杂的相互关系等问题上,天文学家们无疑会取得更为丰富的认识。     

暴涨宇宙学

天体物理学是研究天体演化的物理过程的科学。宇宙作为一个整体是最大的天体,其物理过程是由大爆炸模型来描述的。根据这个理论我们今天所观测到的宇宙起源于100～200亿年前的一个超高温超高密的状态,它一直在冷却、并变得稀疏。我们知道,这种膨胀作为时空本身的膨胀,到今天还在继续,因为观测表明,宇宙中的所有星系都在相互飞离。     

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.     

宇宙高能过程的研究

宇宙空间中存在着大规模的高能过程,形象地说,即存在着巨大的“高能加速器,和“高能实验室,.高能天体物理学就是以宇宙天休上的高能现象和高能过程作为研究对象的.《宇宙高能过程的研究》一文,主要探讨了存在于目前宇宙中的高能过程,介绍了有关高能天体物理的实验观测以及星际介质和银河宇宙线的分布等方面的研究进展,其中包括作者的研究成果.     

基于HIRFL-CSR的原子核质量测量实验进展

质量是原子核最基本的性质之一,核质量数据被广泛应用于核结构及核天体物理等多个研究领域.短寿命原子核质量的高精度测量是核物理研究的前沿课题.基于兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR(cooler storage ring of heavy ion research facility in Lanzhou),我们建设了先进的等时性质谱术,精确测量了一批短寿命原子核的质量,研究了核结构及核天体物理中的前沿科学问题.本文介绍了国际研究现状,回顾了冷却储存实验环(experimental cooler storage ring, CSRe)质量测量发展过程,综述了近期取得的一些代表性成果,并对未来工作进行了展望.     

生机盎然的γ射线天文学

在浩瀚的宇宙中,到处发生着伴有γ射线辐射的高能过程,γ射线直接同太阳系、银河系以及河外星系中经常发生的核过程、高能粒子过程和很高能量的物理过程有关,在研究宇宙中快速膨胀、爆发,高能粒子加速,超密天体的引力吸积,元素形成,粒子与反粒子湮灭等过程的能量转化与传输方面,γ射线具有独到的作用,因此,在未来的年代里,γ射线必将成为人类认识宇宙的一个重要的新“窗口”,在揭示宇     

多波段天文学

1608年望远镜问世,1609年伽利略率先用望远镜观测天体和天象,并很快做出一系列重要的发现,开创了天文观测和研究的新纪元。随着技术进步和认识上的提高,从1940年代起的几十年中,相继诞生并发展了射电天文学、红外天文学、紫外天文学、X射线天文学和 射线天文学,从而实现了对天体辐射观测的全波段覆盖,诞生了多波段天文学,人类对宇宙和宇宙中各类天体、天象的物理本质的认知迈入了全新的阶段。     

简讯

高能天体物理研究班在南京举办今年3月15日至4月26日,在南京举办了高能天体物理研究班,参加的有南京大学、紫金山天文台、云南天文台、内蒙古大学、河北工学院、复旦大学、北京大学、高能物理研究所近20位同志.研究班在团结合作的气氛中,对宇宙X射线源和γ射线源、脉冲星、类星体、引力透镜、粒子天体物理和致密星等方面十多个课题进行了研究,取得不少可喜的成果(艾小白)1980年全国高分子学术会议在苏州举行由中国化学会召开的“1980年全国高分子学术会议”于4月23日在苏州举行.会议就稀土与橡胶,纤     

天体物理和空间物理中辐射磁流体动力学数值模拟研究现状与展望

宇宙中超过99%的重子物质都是等离子体,磁场在其中广泛存在且与等离子体相互作用.另外,辐射也往往对于这些等离子体的动力学起着重要影响.因此,完整描述这些等离子体的基本物理规律依赖于辐射磁流体动力学.由于非线性以及物理上多尺度耦合的特征,数值模拟在求解辐射磁流体动力学方程中起着重要的作用.近年来,由于技术及软硬件的快速发展,数值模拟的作用越来越显著,已经与观测、理论一起,发展成为了3种主要的研究方法.本文综述辐射磁流体动力学的数值模拟在天体物理(包含太阳物理)以及空间物理领域的研究现状,并对未来的发展进行展望.     

高能物理与天体物理

高能天体物理有两种含义,一为研究高能天体上发生的过程和现象,这种过程和现象未必属于高能物理性质;二为研究发生于天体或宇宙空间中的高能物理过程和现象。本文所要讨论的是后者,讨论基本粒子物理在天体物理研究中的作用。高能物理最重要的特点是单个粒子的能量高,而     

我国核数据发展现状与未来发展的思考

核数据是核事业发展的基础数据,在国防建设、国民经济建设以及基础科学研究领域起着重要的作用.核数据是联系核物理基础研究和核工程以及核技术应用的重要桥梁,是核物理研究的一个重要分支学科.我国核数据工作经过近50年的发展,取得了众多的研究成果,也在一定程度上满足了国内用户对核数据的需求.目前,随着我国国防建设、核能及核技术应用研究的不断深入发展,对核数据提出了更高、更急迫的需求.但是我国核数据现有的研究能力在相关理论、实验和队伍方面逐渐呈现出无法适应目前核数据需求的趋势.本文简要介绍了核数据的种类和用途;评述了国际核数据发展动态、我国核数据工作发展历程、取得的成果以及核物理基础研究对核数据的重要性;此外还介绍了新形势下我国核数据工作面临的新需求、新问题以及新机遇;最后我们探讨了未来几年我国核数据工作应该需要重点关注的几个重要问题.     

对于开展天体物理学研究的意见

天体物理学工作的任务是通过观测和理论计算来推知天体的化学成份、物理状态、运动规律,从而阐明天体的起源和演化以及宇宙间物质的组合情态。天体物理学在数理科学中是较年轻的一门。在我国,这门科学的基础很是薄弱。要想在几个五年计划之内将天体物理学的研究赶上国际先进水平,必须有计划地开展各项