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     

早期宇宙

《早期宇宙》一文综述了理论物理学和高能粒子物理学两者在宇宙学研究上的最新进展,由作者在一次有国际上的宇宙学家和高能粒子物理学家共同参加的探讨“早期宇宙问题”会议的基础上撰写而成。     

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     

揭开宇宙之谜的七大最新理论

英国北约克雅郡的地下1100米深处,有一个眼下正是科学家们对宇宙膨胀之谜进行寻根究底解析的理想基地,即闻名遐迩的英国波比尔·特克马特地下研究所。这座研究所于去年建成,现已投入使用。矿山的最底部由于存在着顶层岩石能将不断强烈照射到地球表面上的高能放射线即宇宙射线遮断住的无与伦比的优点,故成为研究宇宙的理想场所。研究人员在这里可发现必要的粒子,从而进一步解开宇宙之谜。纵观全球,人类对宇宙的研究已取得惊人的进展。但在整个宇宙论的研究领域中,依然存在着悬念和难以解答的问题。近几年,人类终于确认了宇宙的宙龄为137亿年,…     

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.     

宇宙射线与金字塔

玛雅人仰望银河系——划过夜空的一个模糊的带状区域，看见了“宇宙魔兽”——似乎在流动着的一条“双头蛇”。有时候，玛雅人会把这条“双头蛇”跟云、水和雨联系起来。而对现代天文学家来说，银河系是一个旋转的星云盘，其中包含着数十亿颗恒星，从褐矮星到红巨星，这些恒星被分为十几个类别。不过，银河系确实在下“雨”，一种由高能宇宙射线组成的、绵延不断的“雨”。物理学家和考古学家正在搜集这种“宇宙雨”，试图透过它来窥探玛雅和其他已经消失的文明。     

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     

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     

太阳高能粒子的日冕逃逸时间与日冕加速源

太阳高能粒子事件爆发的初期, 太阳高能粒子的加速地点在日冕. 由于太阳高能粒子的观测主要在1 AU附近, 因此, 太阳高能粒子的日冕加速源只能依靠综合观测的资料来推测. 目前太阳高能粒子日冕加速源的研究主要通过研究太阳高能粒子的谱、太阳高能粒子的电荷态、太阳高能粒子的日冕逃逸时间, 并结合多波段的观测资料等方法来开展. 太阳高能粒子日冕逃逸时间的计算是研究太阳高能粒子日冕加速源的重要方法之一, 也是常用的方法之一. 结合大量的太阳高能粒子观测与研究事例, 该文详细介绍了太阳高能粒子日冕逃逸时间计算得到的一些重要研究结果, 同时也介绍了每一种方法的特点. 结合典型的相对论太阳高能粒子事件的研究事例, 讨论分析了利用太阳高能粒子日冕逃逸时间推测得到的几个相对论太阳高能粒子事件日冕加速源和可能的实际加速源, 指出了利用太阳高能粒子的日冕逃逸时间推测太阳高能粒子日冕加速源时可能存在的问题.     

最神秘的宇宙之谜——黑洞

晴朗的夜晚人们遥望星空,那些亮晶晶的小星星看起来没有什么个性,它们存在的唯一证明只是它们的明亮。然而,还有不发出亮光的星体,它们的意义更为重大,也最为神秘。美国宇航局曾经发射高能天文观测系统,研究太空中看不见的光线,在发回的 X 射线宇宙照片中,最惊人的一幕是那些从前认为"消失"了的星体依旧放出强烈的宇宙     

“非物质宇宙”设想的逻辑矛盾

宇宙是物质宇宙,也只能是物质宇宙。迄今为止,人类对物质的认识,仅是无限宇宙中的有限的一小部分。未知的新的物质形态及物质运动形式是依然与无限时空相统一而存在着的。正如没有无物质的运动和无运动的物质一样,也没有无物质的时空和无时空的物质。所谓“非物质宇宙”,实质上,就是一种认为存在着无物质的时空的设想。这种设想在逻辑上有不可克服的矛盾,下面就做一下简要的分析。一、按照“非物质宇宙”的论点(以下简称《“非”论》),把整个宇宙分为两部分,一     

试论浑天说

浑天说是约两千年前我国产生的一种进步的宇宙结构体系.对这个宇宙体系的研究、探讨,尤其在方位天文学方面,已有人作了不少的工作.本文力图在马列主义、毛泽东思想的指导下,从认识论的角度,讨论浑天说的发展过程、成就和局限性.希望对这个问题的研究作到“古为今用”,有助于开展现代宇宙理论研究的借鉴,为现实斗争服务.     

超高能宇宙线从何而来?

宇宙线是来自外太空的唯一物质样本,携带着粒子物理、高能天体物理、宇宙物质组成及其演化的丰富信息.已知的宇宙线粒子最高能量约为3×10~(20) eV."宇宙线是如何被加速的?""其起源天体是什么?""在这样的高能情况下,已知的物理学规律是否还能适用?"等这些都是有待解决的重大科学问题.为此人们通过多种实验手段在空间和地上开展宇宙线的多信使研究.在过去的几十年里,宇宙线、伽马射线和中微子观测取得了丰富的成果:(1)宇宙线能谱、成分和各向异性的测量精度达到了史无前例的水平,极高能宇宙线的偶极各向异性表明这些粒子来自银河系之外;(2)空间实验发现了3000多个GeV伽马源,地面实验发现了近200个TeV源,它们大多为高能电子源,有几个已被认证为强子源;(3)冰立方实验发现了近百个高能中微子,它们的各向同性分布暗示着河外起源.这些新结果为解决宇宙线的起源问题和发展相关的粒子加速理论奠定了基础.新一代更高灵敏度的实验装置的建设和运行正在开启宇宙线粒子天体物理研究的新篇章.     

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。     

自然界的基本规律能否进化?

近来,在研究宇宙膨胀早期阶段的物理宇宙学文献中,以及在哲学和自然科学方法论的著作中,越来越经常地谈论自然界的规律有可能发生变化的思想。按照标准宇宙学的模型,早期宇宙实质上是一架巨大的“加速器”;其中以自然方式显示出来的能量条件,在地上实验室中原则上不能重新产生出来。对于把高能条件下的各种基本相互作用统一起来的理论公式进行间     

编后

在整个人类文明中,最令人着迷的问题大概要算宇宙的创生了.宇宙学很象考古学,考古学家根据大量化石和零星的“遗迹”复制出人类远古时代的模型,宇宙学家则致力于探寻宇宙早期自然过程所留下的“遗迹”,并以此推断出宇宙早期结构.那么宇宙创     

一种具有规则花样的河外天体——射电双源

这种比星系更大的天体,存在着巨大的能量产生和转移过程,是一种高能天体物理现象。本文也介绍了作者在这方面有意义的工作。     

宇宙如何起源?

热大爆炸宇宙学取得巨大的成功,它所预言的哈勃定律、宇宙微波背景辐射和轻元素丰度等都得到了观测的广泛证实.但是热大爆炸宇宙理论自身有着无法解释的疑难问题,比如宇宙空间平坦性问题、视界问题等.为了解决热大爆炸宇宙学的诸多疑难问题,一个最简单经济的方案是在宇宙热大爆炸前发生一段由真空能推动的宇宙近指数膨胀的宇宙演化过程,即宇宙暴胀.事实上,发生在宇宙极早期的暴胀过程不仅可以合理地解释所有这些热大爆炸宇宙学中的疑难问题,而且起源于暴胀期间的量子扰动自然地提供了宇宙晚期结构形成所需的原初密度涨落.反过来,探测宇宙微波背景辐射微小的各向异性和宇宙结构成了探索早期宇宙暴胀物理过程的关键手段.尽管现有的大量宇宙学观测强有力地支持暴胀宇宙学,然而当前在宇宙大尺度上似乎依然存在一些偏离标准暴胀宇宙学预言的迹象,这些迹象可能暗示宇宙在极早期暴胀前还经历了一段收缩过程.     

宇宙或在冰冷中死去

宇宙正在加速成长 在大约150亿年前,宇宙只是一个聚集了巨大能量和物质的小点,在某种未知条件的启动下,这个小点爆炸了,这就是“宇宙大爆炸理论”的主要内容,也是科学家对宇宙诞生的猜想.宇宙大爆炸之后,它就不断地膨胀,也就是说,宇宙就像一个生命体一样在不断地长大.在宇宙的“成长”过程中,不断地产生新的天体,一些老的天体也在不断地死去,就像是人体的细胞一样.