宇宙线起源中物理学前沿问题

宇宙线是由奥地利物理学家赫斯在1912年高空气球实验中发现的.此后,人们在宇宙线的研究中发现了众多的基本粒子及其相互作用规律,中微子振荡的最早发现也来自太阳中微子和大气中微子实验.迄今为止,人们所知道的最高能量的粒子也来自于宇宙线的观测.宇宙线的起源、加速和传播是一个世纪科学问题,从中诞生了高能伽玛天文学、高能中微子天文学和极高能宇宙线天文学.目前,人们已经发现了为数众多的电子加速源,但作为宇宙线成分中最为主要的核子,其起源问题依然没有解决.精确测量宇宙线核子的成分和能谱,观测和研究高能伽玛射线、高能中微子及极高能宇宙线的产生地点和相关机制,有助于解决宇宙线的起源问题.此外,这些研究也是间接探测暗物质粒子,研究宇宙演化和新物理学规律的重要手段.     

宇宙线高能物理学进展

宇宙线的发现已有六十多年的历史了,在这段时间里,它对高能物理的研究起了很重要的作用。一、历史的贡献人们早就注意到宇宙线粒子的能量比天然放射性粒子的能量高得多,因而最初的高能物理实验都是在宇宙线中进行的.1932年,安德逊(Anderson)在宇宙线中发现了正电子,这可以说是基本粒子物理学的开端.这以后的宇宙线实验推动了量子辐射理论的建立,对电子辐射光子、光子转换为电子对和在能量足够高时形成的级联簇射现象进行了研究.在这些研究中,发现了一种辐射特性比电子弱得多而又不是质子的带电粒子,后来测出它的质量约为电子质量的200倍,即μ介子.最初人们以为这就是汤川所预言的传递核力的介子,但随后的实验表明μ介子与原子核的作用是很弱的,它不可能是传递核力的介子;1947年,     

地下宇宙线的观测和研究

一、地下宇宙线的特点近一、二十年来,虽然高能加速器有了很大的发展,但是,宇宙线的观测和研究仍然受到广泛的重视。在高能物理方面,加速器迄今达到的能量(10~(11)～10~(12)eV)仍远远低于宇宙线中已观测到的超高能粒子的能量(10~(20)～10~(21)eV);在空间物理和天体物理方面,宇宙线的研究则具有不可能为加速器所替代的特点。宇宙线的穿透能力和到达情况是多种多样的。例如:γ射线容易被大气强烈吸收,而中微子则能穿透     

物理学和天体物理学中重要和有趣的问题

许多人可能已经注意到:青年物理学家,甚至是颇有天赋的,通常视野都很狭窄.这样的物理学家可能对某个相当复杂的领域,例如说,对量子场论中的详尽细节都很熟悉,但是如果你问他关于超导或是铁电现象、关于中子星的构造或是探测引力波的可能方法,那你会得不到答案.要熟悉这些和许多其它的课题并不需要许多时间.并且几乎不需要我来证明视野和知识的广阔对物理学家不仅是自然的——毕竟,物理学不是很吸引人的吗?——而且对于成功的工作也是特别重要的;甚至也是纯实用主义者所应追求的.     

宇宙线攻击

<正>计票电脑突然出错、普通玩家突然表现非凡、飞机突然下坠……原因竟然都可能与它有关。多出的选票2003年5月18日,比利时举行四年一度的联邦议会选举。在所有选民中,有近一半的人领到了投票专用磁卡。他们将自己的选择录入磁卡,计票人员再用计算机读取每张磁卡中的数据。当日深夜,工作人员在完成某地区的选票统计后,发现结果不太对劲——维得佛加是一位没什么名气的候选人,而她的得票数却超过了理论上限。于是工作人员取出所有磁卡,     

宇宙线研究进展

宇宙线物理是研究宇宙线的产生、在星际空间的加速、传播及其与物质相互作用的科学。它与高能物理、空间物理、天体物理和地球物理都有密切的联系。宇宙线的观测和研究是人们探索大自然的重要手段之一。重庆建筑工程学院物理研究室,是1978—1985年全国自然科学学科规划项目——地下宇宙线的观测和研究的负责单位。他们还参加了中日合作的、世界最高的高山乳胶室——西藏甘巴拉山乳胶室的研究工作。他们的科研成果和论文多次在国内外有关会议上发表,其成员也多次受到国际宇宙线会议的邀请。这里刊载的两篇文章,第一篇介绍了宇宙线研究的概况和进展——作者刘中和副教授是中国空间科学学会理事,高能物理学会宇宙线专业组成员。第二篇介绍了乳胶在宇宙线研究中的应用,这是当前国际宇宙线研究中比较活跃的课题。作者李光炬同志参加过甘巴拉山乳胶室的建室等研究工作。     

物理学和理论物理

2004年6月10日联合国全体会议作出决议,将2005年定为“世界物理年”。决议指出：物理学是认识自然界的基础,物理学是当今众多技术发展的基石．物理教育为培养人的发展提供了必要的科学基础;并指出爱因斯坦在1905年的几项重要发现奠定了现代物理学的基础。它高度评价物理学在认识世界和改造世界,以及提高人的科学素质等方面的基础作用：我理解,这是指近400年来走到较正确的认识自然和改造自然道路上的,并以相对真理形式体现绝对真理而不断发展的物理学。     

物理学中的世纪难题：高能宇宙线的起源之“谜”*

  自从20世纪20年代宇宙线被发现以来,其起源问题一直为人们所困惑。这一未解之谜也因此被列入21世纪11大科学难题之中。在宇宙线起源的探寻中,不受磁场偏转影响的中性成分（如光子和中微子）很自然的成为宇宙线源头的信使。此外,通过测量受磁场影响微小的高能（>50 EeV）带电粒子,也可以获取源的信息。通过大量的实验研究,γ天文学取得了巨大成就,并有望破解世纪之谜。为了提高地面探测器的观测能力,发展宽视场和高灵敏度的巡天扫描探测手段有着至关重要的意义。位于中国西藏羊八井国际观测站的两个实验所采用的正是这种大气簇射的测量方法,它们分别是中意合作ARGO实验和中日合作ASγ实验。为获得更高灵敏度,笔者提出了在西藏羊八井建立集5种探测手段于一身的的大型复合实验阵列(LHAASO)。本文对宇宙线观测的发展历程以及前景做了详细介绍,在后半部分对LHAASO的物理背景和实验方案进行了详尽的阐述。     

羊八井宇宙线观测站

位于念青唐古拉山脚、海拔4310米的羊八井宇宙线观测站,与我国最大的地热能源基地为邻,是北半球最高的常年性宇宙线观测站。它装备着一套占地     

银河宇宙线带电粒子

引言银河宇宙线带电粒子是在星体演化过程中产生的,携带着星体内部核合成过程的重要信息。初级宇宙线的核成份包括从氢至少到铀的全部元素,其中氢核约占93%,氦核约占6%,其他原子核约占1%左右。图1比较了银河宇宙线和太阳系元素的相对丰度。     

当今的数学和物理学

数学和物理学的接近和达三树(东京大学教养学部物理学教研室)最近几年来,在统计力学领域里可解模型的研究取得了大发展,这是关于二维的古典统计力学方面的.因该模型具有能准确计算出热力学量的特点,从利用它就能系统地进行研究这个意义上而言,它是具有划时代意义.而且,因它与保形场的理论及超弦理论有关连,与基本粒子理论在数字方面具有共通性.     

物理学的地位和作用

21世纪是知识经济社会,世界经济的全球化,使得国与国之间的竞争越来越激烈。国家的综合国力和国际竞争力也越来越取决于教育、科技和知识创新的发展水平,各国都把教育放在优先发展的战略地位。如何应对挑战,加快我国教育的改革和发展,为我国的现代化建设培养出符合时代需要的新型人才,已是我国教育面临的重大课题,也成为教育工作者肩负的重大历史使命。作为物理教育工作者应对物理学科的地位和作用有个清醒的认识。 物理学的研究对象 物理学是研究物质运动的     

物理学若干问题的哲学解析

辨证唯物主义认为,世界上的一切事物皆处于永恒的运动与变化之中,这是因为一切事物内部都存在着肯定与否定两方面的因素。肯定方面决定了一事物存在的连续性,否定方面则决定了一事物存在的暂时性和相对性。在唯物辩证法中,事物有质和量两种规定性,这两种规定性在一定条件下可以相互转化,转化的基础在于事物的运动本质,也就是说这种转化依赖于事物中肯定与否定方面的数量。在自然科学中有两类量。一类是有量纲量;一类是无量纲量即纯数。对有量纲量来说,当肯定方面多于否定方面时,事物的“质”存在,事物处于量变阶段：当肯定方面等于否定方面时,量变停止;     

厨房里的化学和物理学

厨房里的化学和物理学方培耀译将科学用于烹任艺术正日益引起人们的兴趣．厨师们曾对科学原理引进厨房带有怀疑甚至敌视的眼光，更不用说将实验室技术引进厨房了。虽然这种时代似乎已经过去．但在餐馆和家里，厨师们仍固守教给他们的正统烹饪操作，尽管他们并不知道这些操...     

天文学和引力物理学

一、历史回顾第一个引力理论就是牛顿的万有引力定律,它的出现是天体(特别是行星)视运动规律同力学概念结合的产物.利用它和牛顿运动定律一起创立了天体真运动理论——天体力学.这是天文学发展史中第一次巨大飞跃.此后二百年内,天体力学成为天文学,甚至是数理科学的主要内容. 牛顿万有引力定律又是宇宙间普遍适用的定律.任意两个物体间都存在引力,其大小可用简单公式表达:     

物理学和信息革命

计算机技术和物理学之间的数十年的友谊一直是一种非凡的高尚的友谊,这种友谊已经结出了有益的果帝,当今的实验物理和理论物理学家都离不开计算,在这篇文章中,我们讨论半半导体器件的几何尺度在物理学的经济学上的极限,这个尺度的在物理学和经济学上的极限,这个尺度在运去的50年中一直是计算机工业进展的基础,现在让我们预测一个2010年以后的某个当遇到基本的物理学的障碍时,我应该做出哪些对我们可能有利的选择。     

统计物理学和生物学

统计物理学和生物学ＧｉｏｒｇｉｏＰａｒｉｓｉ著朱鋐雄编译生物学和物理学之间的关系一直是十分密切的，而且有时还是令人不安的。本世纪内，许多物理学家转到生物学上开展工作。其中最著名的有弗朗西斯·克里克──他曾和沃森一起共同发现了脱氧核糖核酸的双螺旋结构─...     

世界屋脊上的宇宙线研究

沿着青藏公路铁路西行90公里，有一片长约70公里、宽约10公里的平地在念青唐古拉山脚下展开，这就是中外闻名的羊八井。它是我国最大的地热能源基地，也是北半球最高的宇宙线观测站成长的地方。     

宇宙线粒子的时间相关

1973年宇宙γ射线暴的发现,引起人们猜想:对于宇宙线荷电粒子,是否也存在类似的高能爆发现象?近年来,已开始出现寻找宇宙线粒子暴的实验。例如,寻找关于γ暴起源的尘粒模型所预期的地面μ子暴,寻找超高能区(10~(13)～10~(14)eV)γ射线暴在空气中引起的次级粒子暴。这些实验都是研究在宇宙线粒子计数的泊松分布背景上是否存在异常的高计数事例,它们的结果都是否定的。这些实验都采用不加选择地测量粒子计数分布的办法,因而比较稀少的爆