OPERA超光速中微子与人类对时空观的认识历程

物理学对于时间与空间的理解,是推动其发展的重要因素而现代物理学的根基,则是建立在爱因斯坦的相对论时空观上的最近,OPERA合作研究组却发现了存在超光速中微子的可能性,倘若其被证实,将是对相对论时空观的一次重大挑战本文从实验发现,可能的理论解释,人们对于时空观的认识等方面入手,较为客观地讨论了OPERA的实验结果,指出了其可能的实验与理论的研究方向由于对于时空观的认识是个极其重要的过程,所以我们期待更多的实验来证实或者证伪OPERA超光速中微子的结果,从而推动物理学对于时空观的认识。     

分赫兹引力波探测助推双中子星并合的多信使研究

作为目前唯一一例人类明确探测到引力波信号及成协电磁对应体的双中子星并合事件, GW170817的发现提供了诸多天体物理过程与现象的关键信息,标志着多信使天文学新时代的开启.但地基引力波探测设备的探测灵敏频段较高,为双中子星并合事件提供引力波预警信号的能力有限.因此,我们考虑利用空间分赫兹引力波探测器为人们提供足够长时标的引力波信号预警,以实现后随电磁搜寻设备对并合事件的及时响应.在假定四年任务运行周期的条件下,本文重点展示了两类空间分赫兹引力波探测器(B-DECIGO和DO-Conservative)定位双中子星并合事件天区及并合时间的能力.对于在探测器开始运行后1–4年内并合的事件,探测器提供的空间、时间定位的预期结果最好,分别可达ΔΩ～10^–2deg²和Δt_c～0.2 s.围绕因双中子星并合而产生的各类电磁暂现事件,我们针对高能辐射、紫外-光学-近红外辐射、射电辐射等举例讨论了可能的天体物理过程,以及利用空间分赫兹引力波探测器实现多信使预警探测的独特优势与未来展望.     

低能光子的量子引力“遗迹”效应

量子引力理论是人类在探索自然界四种基本相互作用统一的道路上的终极目标.其中不少候选理论预言了在低能区的可观测效应,称为量子引力“遗迹”效应.本文讨论了量子引力理论对于低能区的光子色散关系的修正,和由此带来的可观测后果,以及现今实验观测上的检验与约束.     

首位数规律在物理学中的应用

 自然世界数据库中的首位非零数字并不以1~9的等概率出现,而是符合一个对数分布,即Benford定理。在研究该定理在粒子物理与天体物理中的表现时发现,粒子物理中的强子宽度与寿命、脉冲星中的功率与运动等多类物理量均符合Benford分布;统计物理中的三大正则统计——玻尔兹曼-吉布斯统计、费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计均解析满足首位数规律。本文简介了首位数定理,阐述了其在粒子物理、脉冲星中的应用,讨论其标度不变性、整数幂次不变性、基数不变性等性质,最后分析了三大物理统计中的首位数规律。如何更好地理解Benford定理这个“百年难题”,探讨首位数分布的自然规律,还需要更多的后续研究。