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2022年 34卷 3期 刊出日期 2022-06-18
神奇的脉冲星专题
科苑快讯
中学园地
科学源流
神奇的脉冲星专题
3
宇宙灯塔：神奇的脉冲星
Hot!
徐仁新, 宋黎明
物理学关注自然界不同层次的组分单元及其间的相互作用。避开尚未定论的暗物质和暗能量，基本单元之间的相互作用可以概括为四种，包括引力、电磁力、弱力和强力；它们可以通过量子理论或广义相对论进行描述，也都得到了精确的实验检验。诚然，在极端物理环境下某些物理规律将会有更奇特的表现形式，在更高精度上进一步检验基本相互作用仍将是人们努力的方向。
2022 Vol. 34 (3): 3-3 [
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4
射电脉冲星
卢吉光
我们所熟知的有辐射天体大都如太阳一般，持续不断地向四面八方辐射光和热，但并非所有天体的辐射皆是如此。有一类神奇的天体，在天空中如霓虹灯般不断闪烁，它们就是大名鼎鼎的宇宙灯塔——脉冲星。
2022 Vol. 34 (3): 4-12 [
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13
高能脉冲星
葛明玉, 庹攸隶, 闫林丽
脉冲星不仅仅在射电波段有丰富的物理现象，在红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段也存在丰富的物理现象。目前在X射线波段和伽马射线波段已经观测到百余颗脉冲星，而红外、光学、紫外波段，发现的脉冲星相对比较少。在此，将具有X射线/伽马射线波段辐射的脉冲星称为高能脉冲星，它们不仅仅辐射的光子能量高，其辐射特征与射电也是不相同的。
2022 Vol. 34 (3): 13-21 [
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22
磁星
林琳
脉冲星通常具有很强的表面磁场，是地球平均磁场强度的万亿倍，可达10
12
高斯。超强磁场脉冲星(简称为磁星或磁陀星)表面磁场强度比一般脉冲星还要高出两个数量级，可谓是脉冲星家族中磁能天花板。
2022 Vol. 34 (3): 22-28 [
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29
热辐射主导的脉冲星
仝号
通常脉冲星的辐射以非热辐射为主，比如说：射电脉冲星(参见本期卢吉光的文章《射电脉冲星》)和伽马射线脉冲星(参见本期葛明玉的文章《高能脉冲星》)。XDINS (X射线暗孤立中子星)与CCO (超新星遗迹中心致密天体)都是特殊品种的脉冲星。它们的辐射是热辐射主导，主要集中在软X射线波段。如果我们认为脉冲星为转动的中子星，在中子星的壳层、大气和磁层中会有各种复杂的物理过程，此时要产生一个简单的热辐射主导的能谱，反而是一件困难的事情，这就是“简单”带来的挑战。让我们首先从热辐射谈起。
2022 Vol. 34 (3): 29-33 [
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34
中子星相关的暂现事件
王维扬
古人把夜空中忽然出现的“不速之客”称为客星，由于无法对距离进行精确地测量，古人记载的客星实际包括现代天文学所谓的彗星、新星、超新星等现象。区别于普通的新星，超新星具有更亮的光度，其瞬时光度可达太阳的几百亿甚至千亿倍。人类历史最早记录在册的超新星事件可追溯到185年①，《后汉书·天文志》载：“中平二年十月癸亥，客星出南门中，大如半筵，五色喜怒，稍小，至后年六月消”，明亮的超新星可在几周或是几个月内才慢慢淡出人们的视线。
2022 Vol. 34 (3): 34-41 [
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42
中子星内部结构
高勇
中子星是大质量恒星死亡后形成的致密残骸
①
。典型的中子星质量约为1.4
M
☉
(1)
，但半径仅有10 km左右。在如此局促的空间里，中子星内部的核物质都被挤在一块，形成平均密度超过饱和核物质密度
(2)
的超核物质，内部一颗方糖大小的物质就和全人类的总质量相当。致密的环境同样造就了强大的引力场，中子星内部和邻域的时空是高度弯曲的，表面重力加速度是地球表面的10
11
倍，逃逸速度可达约0.5倍的光速。围绕中子星高密度和强引力场的特点，我们可以提出两个问题：一是构成中子星内部超核物质的基本单元到底是什么？二是这些基本单元通过怎样的相互作用来让中子星抵抗极强的引力场而不塌缩为黑洞？
2022 Vol. 34 (3): 42-48 [
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科苑快讯
21
我们经常不慎吃下匪夷所思的恶心东西
高凌云
人类会在不知不觉间吞下令人恶心的碎屑，从午餐时随机吃下的动物器官，到睡觉时咽下的小牙齿。只要你不去想它有多恶心，通常不会因此而造成健康问题。
2022 Vol. 34 (3): 21-21 [
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33
木星最大卫星在大红斑上的阴影
高凌云
在第40次飞越木星时，美国宇航局（NASA）的朱诺（Juno）探测器捕捉到独特而壮观的景象：木星最大的卫星木卫三（Ganymede）的阴影就在这颗大理石般的行星上。
2022 Vol. 34 (3): 33-33 [
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53
通过悬浮的珠子理解天体如何旋转
高凌云
在发表于《物理评论X》（
Review X
）上的一项研究中，芝加哥大学（University of Chicago）和巴斯大学（University of Bath）的物理学家描述了一种利用声音力量使塑料粒子漂浮、旋转和分离的方法。该发现将有助于理解其他快速旋转实体（包括黑洞、原子核和小行星）的物理机制。声悬浮有无数潜在应用，一些物理学家甚至将其作为组织工程中重新排列细胞的一种手段。
2022 Vol. 34 (3): 53-53 [
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58
人类会在跑步时自然达到节能速度
高凌云
科学家报告称，人类在跑步时，不论跑多远，都会自动适应节能的跑步速度。
2022 Vol. 34 (3): 58-58 [
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中学园地
49
重走宇宙线发现之旅
Hot!
刘佳
宇宙线亦称为宇宙射线，是来自外太空的带电高能次原子粒子。大约89%的宇宙线是单纯的质子，10%是氦原子核(即α粒子)，还有1%是重元素原子核。这些原子核构成宇宙线的99%。电子、γ射线只占极小的一部分。在那个以人类技术无法加速微观粒子的年代，宇宙线为粒子物理与核物理研究提供了唯一的全天候近乎稳定的高能粒子束流。自20世纪30年代起短短的20年里，人们通过宇宙线实验相继发现了正电子、μ子、π介子、K介子及Λ超子、Σ超子等粒子。宇宙线也贡献了三次诺贝尔物理学奖，1936年赫斯因发现宇宙线和安德森利用云室发现正电子而分享诺奖，1950年鲍威尔因核乳胶探测而获得了诺奖，可以说是宇宙线为人们揭开了高能物理大幕的一角。
2022 Vol. 34 (3): 49-53 [
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空气电离之谜
Hot!
熊峥, 刘佳
18世纪，人们对电现象有了初步的认识。1785年法国物理学家库仑(C.A.de Coulomb,1736~1806)向法国皇家科学院提交了多份关于电磁现象的研究报告，其中一份报告详细记录了他通过一个基于验电器原理制作的扭力天平实验得出了由于空气的作用，该装置的电量不能永久保持，总会以自发放电的形式泄露电荷的结论。此后有多人研究过空气电离的问题，引出了一个困扰了人类近一个半世纪的空气电离之谜
①
。
2022 Vol. 34 (3): 54-58 [
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59
激光技术—2020年第51届国际物理奥赛理论第3题解答
刘军, 宋峰
由于系外恒星的光谱发生频率是固定的几个频率，我们可以测得这些频率。而当行星在轨道上运动时，恒星受行星影响产生运动，光波会产生多普勒效应。我们可以根据多普勒光谱的偏移多少以及光强相对大小来判断行星的运动轨道平面和轨道大小。
2022 Vol. 34 (3): 59-62 [
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科学源流
63
难忘赵忠尧老师对我的谆谆教诲——纪念赵忠尧先生诞辰120周年
Hot!
郑志鹏
赵忠尧1902年6月27日出生在浙江诸暨一个中医世家。1920年进入南京高等师范学校(1921年改称东南大学)学习。1925年经叶企孙先生推荐，到清华大学任助教。1927年赴美留学，进入加州理工学院，师从诺贝尔物理奖获得者R.A.密立根教授攻读博士学位。1929~1930他做博士论文过程中，在用硬γ射线对物质吸收系数进行测量时发现了由于正电子产生过程引起的“反常吸收”现象。
2022 Vol. 34 (3): 63-68 [
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69
1933年5月5日：《纽约时报》报道“宇宙无线电波的发现”
萧如珀, 杨信男
在美国1997年的科幻电影《接触未来》(
Contact
)中，大部分的户外镜头都在新墨西哥州的特大天线阵(Very Large Array)天文台现场拍摄。听过此电影的人比知道此天文台是以央斯基(Karl Guthe Jansky)命名的人多很多，央斯基在天文学家中是知名的射电天文学之父。
2022 Vol. 34 (3): 69-70 [
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71
1905年6月：爱因斯坦与狭义相对论
萧如珀, 杨信男
爱因斯坦小时候曾读过伯恩斯坦(Aron Bernstein)的《自然科学国民手册》(
The People’s Book onNatural Science
)，其中有一章，作者伯恩斯坦请读者想象自己与电流一起滑过电报线路的情形，这个想象一直盘踞在年轻爱因斯坦的心中。爱因斯坦16岁时开始思考，假如他能赶上光的速度，那么光束看起来会像什么呢？孩童时代的爱因斯坦总认为，如果有人能随着光一起冲刺的话，光束看起来应该是静止的，就像静止的波一样，但是一直没有人曾经观察到静止的光，所以让他开始思考其中可能的原因。
2022 Vol. 34 (3): 71-72 [
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现代物理知识
编辑部公告
2018年全国物理科普大会通知
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