太阳宇宙线的等效扩散系数

当前太阳宇宙线传播问题的研究中有几个值得注意的问题是:粒子在行星际空间的扩散系数或平均自由程究竟是多少?粒子是如何输运至联结日地的行星际磁力线上的,是靠日冕传播还是行星际横向扩散?本文试图利用我们得到的无限均匀介质中各向异性扩散对流方程的量纲分析解叫来讨论这个问题.     

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     

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。     

多晶块材热电材料Seebeck系数的晶粒尺寸效应

基于Boltzmann输运方程, 在考虑晶界散射效应并将晶界散射作为电子输运边界条件的基础上, 建立了多晶块材热电材料的Seebeck系数的理论预测模型. 进而研究了多晶块材热电材料的Seebeck系数晶粒尺寸效应, 探讨了透射率、温度和平均自由程等对Seebeck系数的影响. 结果表明, 本文的理论模型能有效预测多晶块材热电材料的Seebeck系数的晶粒尺寸效应, 且与相关实验结果具有较好的一致性. 透射率、温度以及平均自由程等对Seebeck系数的晶粒尺寸效应也存在明显的影响.     

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.     

宇宙背景温度可能起源于量子场真空

在量子场真空中具有加速度的粒子会导致温度的出现,这个理论用于粒子物理学是可行的.量子场真空存在着温度效应.宇宙空间飞行着大量的荷电粒子,在电磁场的作用下频繁地产生加速度.具有加速度的宇宙线粒子在真空(量子场的最低能量态)中也就应有温度效应发生. 粒子加速度a与温度T的关系为kT=1/2 ah/πc,(1)这里k是玻尔茨曼常数,c是光速,h是普朗克常数.现在我们用量纲的方法,从宇宙线和天体物理的观测数据来估算宇宙背景温度T_0的数量级.荷电粒子平均加速度(?)与电磁场强度成正比,因此,(?)与宇宙空间的电磁能密度成正比.对于背景温度,应当用星系际磁场能     

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     

对宇宙反质子的研究

宇宙线中反质子的出现可解释为星系宇宙线同星际介质的相互核作用。据计算,当能量小于10亿电子伏时,反质子流就明显减少。前不久,美国研究人员A.巴芬顿,C.申德莱尔和K.宾尼帕盖尔利用装在高空探测气球上的仪器记录到低能反质子。反质子流与130兆～320兆电子伏能区质子的比为(2.2±0.6)×10~(-4),这一比值仅仅比高能反质子的比值小一点。可见,反质子的能谱与能级直至190兆电子伏的质子的能谱相同。如果认为,反质子的产生是由于高能宇宙线同星际气体相互作用的结果,那么在130兆～320兆电子伏能区所估料的反质子流至少应减少100倍。那么,反粒子来自何处呢?     

有机液声速压力系数与温度系数的改进算法

依据Ｊａｃｏｂｓｏｎ的液体分子自由程理论及有机液声速与分子自由程关系,推导出了有机液声速压力系数与温度系数表达式,并由此计算了几种有机液的声速压力系数和温度系数值,所得计算值与有关文献的实验参考值符合较好。     

稀薄等离子体流中物体的阻力

常温气体自由分子流条件下典型形状的物体(如平板、圆柱、圆球等)的阻力计算式早已确立,本文进一步处理高温电离气体条件下的阻力问题,这将对颗粒状原料的热等离子体加工的数值模拟有用,因为在许多情况下(如低压等离子体喷涂),气体粒子的平均自由程长度与被加工的颗粒的直径相比是如此之大,以致流动状况处于自由分子流或近自由分子流区。     

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     

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,     

我國歷史上的新星紀錄與射電源的關係

1931年杨斯基在研究波长14.7米的大气无线电障碍时,发现整个银河系都在辐射着无线电波。后来又发现有些地方特别强。现在我们知道,银河系里的无线电辐射是由于星际电离气体和宇宙线中的电子在星际磁场中减速而产生的。通过对于这种电波的研究,得到了关于星际物质的许多新知识,同时也给了我们研究银河构造的一个新方法,所得结果与用其它方法所得者也很一致。在银河系普遍无线电辐射的背景上,那些特别强的幅射又是从何而来?为了回答这个问题,1962年以前有人认为在这些电波幅射特别强的地方存在着一种特殊的天体——射电星,它虽强     

LHAASO在宇宙线物理中的里程碑意义

高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)是110年来人类研究宇宙线最大的实验装置之一,核心的科学问题是寻找宇宙线的起源,不但要探测超高能(ultra-high energy, UHE)伽马射线源,还要精确测量地球附近带电宇宙线的成分和能量分布,系统地研究宇宙线的加速与传播.其首批科学发现就开创了UHE伽马天文学领域,展现出银河系丰富多彩的宇宙线加速源的候选天体,奠定了发现宇宙线起源的良好基础,指明了随后探索宇宙线加速机制、传播效应等精确研究的方向,同时也对现有的理论和模型提供了精确检验的机会与挑战. LHAASO的发现,对其后宇宙线、伽马天文、中微子天文等方面的未来实验研究提出了明确的要求.本文综述了我国大科学装置LHAASO及其科学发现意义,介绍了其在宇宙线研究中的历史作用,并对未来的发展做出了展望.     

溶质在作圆管层流的微极流体中的分散

一、导引分散过程在化学和生理系统中有重要意义。尤其在血液中,营养物质、新陈代谢成分、药剂等以分散方式传输。许多学者曾在不同物理系统中研究分散规律。例如Taylor曾研究溶质在作圆管层流的牛顿流体中的分散问题。他引入以平均流速运动的平面,溶质相对于该动平面以“等效扩散系数”分散。该系数依赖于平均流速、管半径和分子扩散系数等。他还找到用溶质在溶液中分散来测量分子扩散系数的条件。以后,Taylor方法开始用于各种非     

重离子碰撞与核裂变耗散过程的动力学与趋向平衡的描述

研究核动力学过程(如重离子深度非弹性散射、核裂变等)从严格多体理论观点来看是非常复杂的。一般认为TDHF是个好的出发点,然而在TDHF中,核子之间的相互作用是通过平均场的(单体作用),把两体剩余相互作用忽略不计。对于低能过程,由于泡利原理的限制,核子在核内的平均自由程比较大,这可能是个较好的近似。但随着能量增加,平均自由程     

技术天地

技术天地在第二次世界大战之前，世界上只有两个窗口可用以一商地球大气层的外景：一个是恒星和星系所发出的，又恰好处于射电波谱中人类肉眼可以看到的那一部分辐射，另一个就是宇宙线。实际上，当时对宇宙线的主要兴趣是作为研究粒子物理学的一条途径。对电离层的详细研...     

什么是暗物质?

虽然暗物质的存在已经得到了大量的天文观测的支持,但暗物质的属性是什么仍然是个未解之谜.近期暗物质探测的实验和理论研究均取得了长足的进展.本文从暗物质问题的提出讲起,介绍了暗物质的基本特点和可能的粒子物理候选者,之后详细介绍了暗物质研究的最新进展.(1)暗物质研究的早期历史.从星系旋转曲线、引力透镜、微波背景辐射等方面介绍了暗物质的观测证据,特别是暗物质丰度起源的标准热退耦理论机制和典型的暗物质粒子候选者,如弱相互作用有质量粒子等.(2)暗物质粒子的实验探测的基本原理和手段,如地下直接探测和空间间接探测等.重点综述了近期实验研究的进展.在地下直接探测方面综述了10 Ge V以下轻质量暗物质的探测实验:Super CDMS(super cryogenic dark matter search),CDEX(China dark matter experiment)等,以及大质量暗物质探测中的液氩探测器Dark Side等.(3)暗物质未来的碰撞方向性探测实验,如DRIFT(directional recoil identification from tracks),MIMAC(MIcro-tpc MAtrix of Chambers)等.在空间间接探测方面介绍暗物质湮灭到宇宙线粒子中涉及到的宇宙线粒子产生和传播的基本理论.(4)已有的实验,如Fermi-LAT(Fermi large area telescope)和AMS(Alpha magnetic spectrometer)-02在高能宇宙线电子和核子方面已经取得的成果,特别是近期DAMPE(dark matter particle explorer)卫星实验的首个结果中看到的正负电子总流强中的新现象和疑似反常现象以及AMS-02的反质子结果对暗物质搜寻的影响.展望了未来在反核子,如反氘和反氦方面可能取得的结果及其对暗物质研究的重要性.     

在宇宙线研究中发现正电子

本世纪30年代,核物理学、量子场论和宇宙线三方面的研究逐渐汇合在一起,形成粒子物理学研究的大趋势。关于正电子的理论及实验方面的工作,可以说是反映这种趋势的一个事例。