首 页  |   期刊介绍  |   编委会  |   投稿指南  |   期刊订阅  |   广告服务  |   留言板 |  联系我们  |   English

在线办公  作者投稿  作者查稿  专家审稿  编辑办公 在线期刊  最新录用  当期目录  下期目录  过刊浏览  论文检索  Email Alert   会员登录 友情链接 -----常用链接----------- 中科院高能物理研究所 中国期刊网 万方数据 更多...

2019年 31卷 2期 刊出日期 2019-04-18 LHAASO和宇宙线专题 物理知识 物理前沿 科学源流 科学书屋 LHAASO和宇宙线专题 3 银河系宇宙线的超新星遗迹起源学说 Hot! 刘四明 20世纪初，随着人们对空气电离度测量精度的不断提高，大气电离现象被普遍观测到并被归因于放射性元素衰变产生的高能辐射。1911~1913年奥地利物理学家维克托·赫斯（Victor Franz Hess）通过一系列高空气球实验发现了来自外太空的可以导致空气电离的辐射——宇宙线①，他也因此获得了来自于河外高能天体源。能量低于109eV （1GeV）的宇宙线由于受太阳风的影响，很难到达地球附近。由太阳活动产生的高能粒子的能量通常也低于1 GeV⑦，因此在地球附近观测到的能量低于1 GeV的高能粒子主要产生于太阳系。虽然银河系中很多高能天体都可以产生宇宙线，但是超新星遗迹被普遍认为是最主要的银河系宇宙线源。这就是所谓的银河系宇宙线的超新星遗迹起源学说。1936年的诺贝尔物理学奖（图1（a））。20世纪30年代，人们通过对来自地球东西方向宇宙线流量不对称性的分析，逐渐认识到它们主要是由带正电的高能粒子组成，受地球磁场影响，来自西方的宇宙线流量更高。后来的一系列研究表明，99%的宇宙线是原子核，其中约10%为α粒子即氦核，更重的原子核占1%左右。考虑到宇宙线的高流量，1934年巴德（W.Baade）和兹维基（F.Zwicky）指出，它们可能来自于超新星爆发②。由于宇宙线粒子带电，在星际介质中传播时将受到星际磁场的影响，因此地球附近观测到的宇宙线空间分布几乎是各向同性的，这也导致我们无法通过对宇宙线的成像观测来确定宇宙线源。但是宇宙线可以和背景等离子体相互作用产生从射电到伽马射线的电磁辐射，随着射电天文、X射线天文、伽马射线天文的发展，人们不仅发现了超新星爆发产生宇宙线的观测证据，还发现了其他一些可以产生宇宙线的高能天体③~⑥。 2019 Vol. 31 (2): 3-8 [摘要] ( 1065 ) [HTML 1KB] [PDF 9167KB] ( 822 ) 9 超新星遗迹与LHAASO 张潇, 陈阳 宇宙线的起源作为科学难题已经长达一个世纪。近年随着GeV、TeV伽马射线天文望远镜的发展，探测到了一批高能和甚高能伽马射线超新星遗迹（Supernovae Remnant，SNR），表明超新星遗迹的电磁辐射，不仅从低频射电波段跨越到X射线波段，而且延伸至伽马射线波段，是宇宙中重要的伽马射线源。频率跨度如此之大的电磁辐射，科学家们用以研究各种天文物理过程，如恒星晚期演化与核合成，激波动力学，相对论性粒子高能辐射，高能粒子加速、传播等等。特别是，超新星遗迹被普遍推测为银河系内主要的宇宙线加速源。为了确证对超新星遗迹或其他高能天体这样的推测，深入探索宇宙线的有关机理，必须建造下一代更灵敏的伽马射线望远镜，在更高的能段投入观测。超新星遗迹也因此成为LHAASO项目的重要探测目标。 2019 Vol. 31 (2): 9-15 [摘要] ( 873 ) [HTML 1KB] [PDF 1805KB] ( 41 ) 16 活动星系核与高能宇宙线 戴本忠, 杨深邦 宇宙线发现100年来，人们对其成分、产生和加速机制、及其传播效应进行了广泛的研究，并获得了丰富的天体物理信息，但其起源至今仍然不清楚。一般认为相对低能的宇宙线起源于银河系内，极高能宇宙线起源于河外，而作为宇宙中最明亮的河外天体，活动星系核很可能是河外宇宙线源。随着多信使观测时代的到来，我们拥有了前所未有的从整体上去理解高能伽马射线和河外极高能宇宙线最好机遇。本文将简要地回顾和讨论活动星系核与高能宇宙线起源之间的关系，并对我国即将建成的高海拔宇宙线观测站（LHAASO）研究预期进行展望。 2019 Vol. 31 (2): 16-22 [摘要] ( 908 ) [HTML 1KB] [PDF 6993KB] ( 52 ) 23 高能中微子与宇宙线的多信使研究 王祥玉, 薛瑞 宇宙线是来自地球之外的高能带电粒子，约99%为原子核，1%为电子。此外，在传播过程中，宇宙线通过与星际介质作用，产生少量次级核子及反质子、正电子等次级宇宙线粒子。宇宙线的发现始于1912年，迄今为止观测到的宇宙线粒子的最高能量已达到3×1020电子伏特，是最大的粒子加速器LHC （large hadron collider）所能加速粒子能量的千万倍。但宇宙线的起源至今仍是未知之谜①。近些年研究表明，高能宇宙线应来自于宇宙中的天体，因而宇宙线研究属天体物理和粒子物理的交叉学科②。 2019 Vol. 31 (2): 23-27 [摘要] ( 931 ) [HTML 1KB] [PDF 4043KB] ( 164 ) 28 LHAASO观测对洛伦兹不变性破缺的检验前景 魏俊杰, 吴雪峰 爱因斯坦狭义相对论是现代物理的重要基石之一，在天文学乃至基础物理学领域中有着非常广泛的应用，因此检验狭义相对论基本假设（如洛伦兹不变性假设）的正确性具有基本物理意义。当地面实验室受到各种条件制约的时候，一些发生在宇宙学距离上的短时标的高能爆发现象无疑为我们提供了检验洛伦兹不变性假设的最佳实验平台。而高能天文现象的成功捕获，则需要借助高性能望远镜的观测，比如我国正在建设的位于四川省甘孜州稻城县（海拔4400米）的高海拔宇宙线观测站项目（Large High Altitude Air Shower Observatory，英文简称LHAASO）。 2019 Vol. 31 (2): 28-33 [摘要] ( 827 ) [HTML 1KB] [PDF 1195KB] ( 51 ) 34 暗物质粒子探测和LHAASO实验 袁强 理解我们所生存的宇宙长期以来一直是人们孜孜以求的目标。根据日月星辰的运动，人们从中学会了昼夜交替和季节变化的规律，并将其用于农业生产和历法授时；通过行星的精确运动规律，开普勒总结出了行星运动三大定律并导致了牛顿提出万有引力定律；望远镜的发明极大地拓展了我们的视野，引导我们对宇宙的认识逐步走出太阳系、走出银河系、走向极其深远的宇宙空间。图1形象地展示了我们宇宙宏大、丰富的层次结构以及地球在宇宙中是处于何种微不足道的位置。 2019 Vol. 31 (2): 34-38 [摘要] ( 955 ) [HTML 1KB] [PDF 5808KB] ( 74 ) 物理知识 42 从蜻蜓翅痣谈飞机机翼颤振及其抑制 Hot! 张华 在蜻蜓长长的翅膀端部前缘都能发现一小块加厚的角质层，这一小块角质层称为翅痣，参见图1所示。翅痣对于蜻蜓的平稳飞行有着非常重要的作用，如果将蜻蜓翅痣人为破坏或去除掉，则蜻蜓将失去平稳飞行的能力，飞行会变得摇摇晃晃。实际上，不仅仅是蜻蜓具有翅痣，在许多具有相对较长翅膀昆虫的翅膀前端（前缘）都能够发现翅痣，参见图2所示。翅痣对于这些昆虫的平稳飞行而言同样具有关键而重要的作用，如果没有翅痣，这些昆虫在飞行中可能会出现一种破坏性的不利振动——颤振。 2019 Vol. 31 (2): 42-46 [摘要] ( 1278 ) [HTML 1KB] [PDF 4979KB] ( 1287 ) 47 X射线自由电子激光:原理、现状及应用 Hot! 赵璇, 张文凯 20世纪70年代，研究人员提出了自由电子激光的概念并建造了远红外自由电子激光器。随后，许多国家都开展了相关的理论研究与实验探索，并于21世纪初建造了X射线波段的自由电子激光器。X射线自由电子激光器是一种基于直线电子加速器的大型科学研究装置，可以产生波长可调的超短超强相干X射线激光脉冲。在过去的十多年中，X射线自由电子激光引起了科学界的广泛关注，各个国家的大力投入和支持使其在很短的时间内取得了迅速的发展，在物理、化学、生命科学、材料科学等领域都发挥了重要的作用。本文将简要介绍X射线自由电子激光的基本原理、发展现状、及其在各学科领域中的应用。 2019 Vol. 31 (2): 47-52 [摘要] ( 1503 ) [HTML 1KB] [PDF 5653KB] ( 1438 ) 物理前沿 53 BESⅢ测量了Zc(3900)的自旋宇称量子数 Hot! 朱凯 自有人类以来，人们对自然界的好奇与探索从未停止。其中一个核心的问题便是这个世界由什么构成的，它们之间的相互作用又是怎么样的?现代物理科学认为自然界存在四种基本的相互作用：强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用与引力相互作用。其中强相互作用使得夸克可以组成质子与中子，而质子与中子又能组成原子核。原子核加上外层电子可以组成原子，原子还可以组合成分子。原子与分子构成了我们绝大部分的可见世界。注意到质子和中子都是由三个夸克通过胶子传递强相互作用组成的。那么如果不是三个夸克，而是两个夸克（事实上是正反夸克对）能不能构成一个相对稳定的结构呢?答案是肯定的。这种构成称为介子。第一个被发现的介子是π介子，它是在1948年由英国物理学家鲍威尔等人在高空宇宙线实验中发现的。因为当时质子与中子的质量比π介子大，所以人们把由三个夸克组成的粒子称为重子，而两个夸克组成的粒子称为介子。虽然后来又发现了比质子质量大得多的介子，但此名称一直延续了下来。利用宇宙线实验毕竟是“靠天吃饭”，为了加快对亚原子粒子的研究，实验物理学家们开始兴建加速器，发展高能粒子探测技术。在此之后，加速器实验中又发现大量不同的介子和重子，总计约两百多种。注意到介子和重子里的夸克数目不是两个就是三个，那么有没有四个或者五个甚至更多夸克组成的粒子呢?从理论上这是可以的，但是在实验上一直没有发现确切的证据。寻找四夸克态、五夸克态、乃至多夸克态一直是高能粒子物理实验上的一个吸引人的课题，它对我们更深入地去理解强相互作用很有帮助。 2019 Vol. 31 (2): 53-54 [摘要] ( 934 ) [HTML 1KB] [PDF 2120KB] ( 851 ) 55 2018年粒子物理学热点回眸 陈明水, 李衡讷, 李玉峰, 吕晓睿, 阮曼奇, 周宁 自从文明诞生之日起，人类便一直在探寻这个世界到底是由什么构成的，它又是以怎样的规律运转的。3000多年前的古中国，人们曾经认为世界是由金、木、水、火、土这5种元素组成。公元前6世纪，古希腊哲学家提出了物质是由基本粒子组成的猜测。1802年约翰·道尔顿正式提出所有物质是由原子组成的理论。到了20世纪，随着近代物理学的发展和技术的进步，人们逐渐具备了深入理解原子的能力，了解到原子是由更基础的粒子组成的，并且能够定量地研究其相互作用力。在人类文明史中，物质的基本组成及其相互作用始终是人类认知领域最前沿的问题，而粒子物理学便是当代物理学中研究这个基本问题的分支。 2019 Vol. 31 (2): 55-65 [摘要] ( 976 ) [HTML 1KB] [PDF 9378KB] ( 169 ) 科学源流 66 物理学史中的三月 萧如珀, 杨信男 诺特（Emmy Noether）是20世纪最重要的数学家之一，但是就社会知名度而言，也是最不为人所知的其中一位，她的研究工作在大自然对称性和守恒律之间提供了基本的连结。 2019 Vol. 31 (2): 66-67 [摘要] ( 746 ) [HTML 1KB] [PDF 1015KB] ( 110 ) 68 物理学史中的四月 萧如珀, 杨信男 1882年，法兰克（James Franck）出生在德国汉堡，是几个世纪前从葡萄牙移民的犹太后裔。他在1906年获得柏林大学的博士学位，之后就一直留在柏林大学，直到1918年为止。1914年，法兰克在那里做出最著名的电子撞击汞原子的散射研究；他和赫兹（Gustav Hertz）合写的论文让他们在物理史册上留名。他对物理研究的贡献；他对道德议题不计个人安危所采取的立场；以及他在科学和政治十字路口所抱持的态度——这些全部加总起来让他成为极少数广被敬重的科学家之一，他真的是一位全方位的人。 2019 Vol. 31 (2): 68-69 [摘要] ( 935 ) [HTML 1KB] [PDF 736KB] ( 52 ) 科学书屋 70 推荐一本好的科普书——《从夸克到宇宙》 Hot! 黄涛, 李学潜 最近我有幸阅读了新出版的科学普及读物《从夸克到宇宙：永无止境的科学探索》，为它的文字和内容所吸引，我爱不释手地读完了它，特此推荐这本书给广大读者。作者谢一冈等人都是曾经或正在努力为高能物理做出贡献的科学家，他们还将许多自已经历的小故事融入书中，非常引人入胜。 2019 Vol. 31 (2): 70-71 [摘要] ( 895 ) [HTML 1KB] [PDF 2013KB] ( 969 ) 编辑部公告 2018年全国物理科普大会通知 更多... 物理科普信息 更多...

编辑部公告 2018年全国物理科普大会通知 更多... 物理科普信息 更多...

版权所有 © 2007 《现代物理知识》编辑部 通讯地址：北京918信箱《现代物理知识》编辑部(100049) 电话：010-88236284　传真：010-88236766　E-mail:mp@mail.ihep.ac.cn 本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发  技术支持：support@magtech.com.cn