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极高能宇宙线一般指来自地外的能量高于1018电子伏特(eV)的高能质子与原子核,其起源的研究一直是高能天体物理和粒子天体物理领域的热点问题.近年随着一些大型探测器(如Pierre Auger天文台)的运行,极高能宇宙线的研究取得很大进展.然而由于极高能宇宙线事例相对较少及其在从源到地球传播过程中的复杂性(如与宇宙微波背景辐射以及磁场的作用),需要通过观测这些宇宙线在强子反应中产生的次级粒子(如中微子)来获得其起源的额外信息.最近,位于南极的IceCube中微子天文台探测到了54个能量分布在60TeV{3PeV内的中微子事例,开启了高能中微子天文学的新时代.在本文中,我们研究了高能中微子、极高能宇宙线的天体物理起源以及它们之间可能的联系. 相似文献
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宇宙线的起源是高能天体物理的核心问题之一.一直以来,超新星爆发被认为是能谱膝区以下宇宙线的主要来源.多波段观测表明,超新星遗迹有能力加速带电粒子至亚PeV (10~(15)eV)能量.扩散激波加速被认为是最有效的天体高能粒子加速机制之一,而超新星遗迹的大尺度激波正好为这一机制提供平台.近年来,一系列较高精度的地面和空间实验极大地推动了对宇宙线以及超新星遗迹的研究.新的观测事实挑战着传统的扩散激波加速模型以及其在银河系宇宙线超新星遗迹起源学说上的应用,深化了人们对宇宙高能现象的认识.结合超新星遗迹辐射能谱的时间演化特性,构建的时间依赖的超新星遗迹粒子加速模型,不仅能够解释200 GV附近宇宙线的能谱反常,还自然地形成能谱膝区,甚至可以将超新星遗迹粒子加速对宇宙线能谱的贡献延伸至踝区.该模型预期超新星遗迹中粒子的输运行为表现为湍流扩散,这需要未来的观测以及与粒子输运相关的等离子体数值模拟工作来进一步验证. 相似文献
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用“云团”来表示原子核周围的电子
科学实验表明,像电子这样的基本粒子,其单个粒子的运动模式,其实一点也不像“粒子”,因为电子在绕行原子核时,并非像行星绕行太阳一样,处在一定的轨道上,恰恰相反,电子是“四散开来”,换一句话说,原子内部的电子似乎是自由“驰骋”,其存在的范围是原子核的约一万倍。 相似文献
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夜空中除了繁星,还隐藏着一个巨大的秘密。无数神秘的粒子正以接近光的速度在广袠的宇宙中飞驰,无时不在,无处不在。这些神秘的粒子就是宇宙线。自发现它们之曰起,科学家对宇宙线的研究一直推动着天体物理和空间物理的发展,丰富着人类对宇宙中天体演化现象的了解和认识。宇宙线给人们带来了太阳系以外的物质样本,携带着其产生地"源"天体及其经过的空间环境,乃至天体演化及宇宙早期的奧秘,是人类探索宇宙的重要途径。 相似文献
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高能宇宙线的起源、加速和传播是重大的前沿科学问题,回答该问题需要对宇宙线的能谱、各向异性以及各类高能天体电磁辐射进行精确观测.通过空间粒子探测器对宇宙线各成分能谱的直接测量是研究宇宙线物理问题的重要手段.中国于2015年底发射并持续运行至今的暗物质粒子探测卫星以其大接受度、高能量分辨率等特点,在宇宙线直接探测方面取得了系列重要成果,揭示出质子、氦核、硼碳和硼氧比例等宇宙线能谱的新结构,为理解宇宙线起源等科学问题提供了新的依据.介绍了暗物质粒子探测卫星的仪器设置、运行状况、科学成果及其物理意义. 相似文献
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极高能宇宙线是能量高于≈10^19 eV的带电或中性的宇宙线粒子。其成分和形成机制的研究是宇宙线物理的重要内容之一，对高能天体物理、粒子物理和宇宙学等相关学科具有重要意义，而且很可能是揭示某些新的基本物理规律的突破点。围绕GZK疑难，重点综述了极高能宇宙线的观测和理论研究现状，对其研究前景作了展望。 相似文献
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神秘而不可见的物质维系着宇宙,使我们生存的世界免于分崩离析,但它们到底是什么？
宇宙并不遵循“所见即所得”的原则。事实上,我们所看到的物质——恒星、气体和尘埃——仅仅占据了宇宙物质质量的10％左右。这些可见的普通物质由质子、中子和电子组成。科学家们把它们称为“重子物质”,因为质子和中子在亚原子粒子中被称为“重子”。宇宙物质的其余90％则是“暗物质”,它们包围着宇宙中的每一个星系。 相似文献
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宇宙线发现100年来极大地推动了粒子物理学、天体物理学的发展,然而其起源、加速和传播的问题依然是宇宙线研究的三个根本问题。宇宙线“膝区”物理的研究是解决宇宙线这些基本问题的途径之一。简要回顾了宇宙线研究的历史和能谱特点;重点阐述了宇宙线“膝区”的实验观测数据以及重要实验组测量的差异和争论的焦点;归纳讨论了解释宇宙线“膝区”成因的四种主要理论模型,并结合最新实验数据说明了第四种成因(新物理过程)的可能性不大;叙述了国内研究者对宇宙线“膝区”物理研究的贡献;最后对宇宙线“膝区”物理研究的前景进行了展望。 相似文献
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本文根据卫星提供的1963—1978年太阳风实验资料,将太阳风中的质子流作为极低能宇宙线,则能得到0.3—4kev的质子积分通量—动能曲线,使低能宇宙线的能谱向前推进了约三个数量级。所得的极低能宇宙线能谱亦呈幂律谱,即:J(>E)=A_sE~(-γ),具有双幂指数,约在1kev处发生转折,与低能太阳宇宙线能谱非常类似。 最近,卫星ISEE—3观测到46次与行星际激波相联系的高能暴粒子(ESP)事例,在能域35—53kev的各次质子峰值强度恰好绘于联结两能谱的虚线之中。这样,从太阳风、ESP、太阳高能粒子(SEP)到太阳低能宇宙线的能谱都被连接了起来,对于它们的起源,也能获得合理地很好地解释。 相似文献
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在LISA,ASTRODI和ASTROD之类用于探讨引力波天文、天文动力学和相对论测试的深空激光探测计划中,暴露在空间粒子环境中的无拖曳测试质量将会受各种带电粒子的影响而带电,引起库伦力和洛伦兹力干扰,从而影响实验数据的精度．在先前的工作中,已用GEANT4工具包模拟了银河宇宙射线中质子和氦核以及太阳高能粒子事件对测试质量的充电过程．文章里,参数化了行星际电子和主要种类的重核,并模拟了由测试质量块在行星际电子和C,H,O等重核环境中的充电速率．行星际电子源主要是木星和银河,而重核主要来自于银河宇宙射线．经过模拟计算,ASTRODI测试质量由行星际电子引起的充电速率大约是行星际质子在太阳活动最小值时的9％,在太阳活动最大值时的28％．行星际重核相对于行星际质子在太阳活动最小值和最大值时的贡献分别约是0．83％和1．64％． 相似文献
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在日本和澳大利亚的宇宙射线探测设备曾接收到超出科学家们想象的来自银心方向能量为1018电子伏的大量粒子。德国马普射电研究所的比尔曼(PeterBiermann)开始以为这是宇宙中极大质量恒星死亡剧烈爆发时释放出来的大能量的γ射线暴。但他们小组的计算机模拟表明约一百万年前在喧闹银心的一次或 相似文献
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15年来,国际天文学界对遥远星系中超新星的观测,除了得出宇宙加速膨胀的结论外,还推测出宇宙组成的成分：暗能量约占74％、暗物质约占22％、而包括原子、组成生物体、行星和恒星等的正常物质只占4％。 相似文献
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宇宙线的观测研究和暗物质粒子的间接探测是高能天体物理领域两个重大研究课题. 自1912年V. Hess发现宇宙线开始, 人类对宇宙线的观测历史已经超过了一个世纪, 传统理论模型预言``膝''区以下能段的宇宙线能谱应服从单一幂率分布, 而近些年的空间和高空气球实验表明10 GeV--100 TeV的宇宙线质子能谱可能存在偏离单一幂律谱分布的重要结构, 这对研究银河系内宇宙线的起源、传播和加速机制具有重要意义. 另一方面, 得益于宇宙线和伽马射线观测精度的提高和观测能段的拓宽, 暗物质粒子的间接探测在国际上受到越来越多的关注, 暗物质粒子可能会发生湮灭或衰变产生稳定的普通高能粒子, 包括正负电子对、正反质子对、伽马射线和中微子等, 进而在宇宙线或伽马射线留下可探测的信号. 相似文献
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目前已经有很多观测证据表明宇宙中存在着大量暗物质,其能量密度占据了目前宇宙总能量密度的1/4.根据高精度的数值模拟和引力透镜观测,我们已经对从矮星系到星系团中的暗物质空间分布有了较好的理解,但是对于暗物质究竟是什么我们还一无所知.由此,物理学家提出了很多假想的粒子模型. 相似文献
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根据近年来地面和空间观测资料的统计分析指出：（１）太阳质子事件（或质子耀斑）的发生同起伏剧烈的强微波爆发（包括脉冲和ＩＶμ型爆发）或短分米波ＩＶ型爆发存在着紧密的共生关系（共生率趋近１００％）；（２）约有２４％—３０％的质子事件没有对应的ＩＩ型爆发。这一结果否定了以前认为ＩＩ型爆发中的激波加速是产生质子事件必要条件的看法，进而论证了产生强微波（脉冲或ＩＶ＿μ型）爆发的相对论性电子（≥５００ｋｅｖ）与质子耀斑中的高能质子（＞１０ＭｅＶ）都是在耀斑脉冲相的磁环中受到随机ＭＨＤ湍动加速作用而产生的。那些逃逸到行星际空间的质子流就构成了太阳质子事件。 相似文献