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高能天体物理学

标签: 高能天体物理学

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  理论天体物理学的一个分支学科,主要研究发生在宇宙天体上的高能现象和高能过程。这里的高能现象或高能过程一般是指下述两种情形:①所涉及的能量同物体的静止质量相对应的能量来比,不是一个可忽略的小量;②有高能粒子或高能光子参与的现象或过程。二十世纪六十年代以来,随着类星体脉冲星、宇宙X射线源、宇宙γ射线源等的相继发现,空间技术和基本粒子探测技术在天文观测中的广泛应用,以及高能物理学对天体物理学的不断渗透,对宇宙中高能现象和高能过程的研究便日益活跃起来。
  宇宙中的高能现象和高能过程是多种多样的,超新星爆发、星系核的活动和爆发、天体的 X射线和γ射线辐射、宇宙线和中微子过程(见中微子天文学)等都是明显的例子。此外,在某些天体上,例如类星体和脉冲星等,也有一些高能过程。它们都是高能天体物理学的研究对象。高能天体物理学已经取得一些重要的研究成果,主要表现在以下几个方面:①对于在恒星上可能发生的中微子过程作了开创性的研究,发现光生中微子过程电子对湮没中微子过程以及等离子体激元衰变中微子过程等,对晚期恒星的演化有重要的影响;②对太阳中微子的探测发现实验值与理论值有较大的差距;③关于超新星的爆发机制,提出了一种有希望的理论;④超新星爆发可能是宇宙线的主要源泉;⑤在宇宙线中探测到一些能量大于 1020电子伏的超高能粒子,中国科学院原子能研究所云南站在1972年发现一个可能是质量大于1.8×10-23克的荷电粒子;⑥发现星系核的爆发现象和激烈的活动现象;⑦1973年发现宇宙γ射线爆发,1975年又发现宇宙X射线爆发,二者是七十年代天体物理学的重大发现;⑧对超密态物质中子星的组成、物态和结构作了相当深入的研究。
  高能天体物理学和高能物理学之间有十分密切的联系,它们相互渗透,相互促进。例如,①1958年范曼和格尔曼提出的普适弱相互作用理论容许有 (ēve)型荷电轻子弱流的自耦合过程。隆捷科沃和丘宏义等人研究了这种自耦合过程在天体物理学上的应用,发现它们对晚期恒星的演化有重要的作用。这一结果不仅促进了恒星演化理论的深入发展,而且使人们坚信在自然界确实存在这种过程。不久前,这种自耦合过程在实验室里果然得到证实。②按照经典理论,一切粒子只能落入黑洞之中,而不可能从黑洞内射到外面去。但是,从量子效应的观点来看,黑洞却可能成为可以发射粒子的天体。量子论和引力论的这一发展反过来又为研究强引力场中的基本粒子过程开辟了广阔的领域。③粒子物理学的研究成果帮助人们认识到,中子星的内部可能有各种超子和π介子,这是天体物理学的一个进展。但伴随而来的却是要求粒子物理学研究许多更新的课题,例如,当物质密度远远超过原子核密度时,物质由何种粒子组成?粒子间的相互作用如何描述? 它们的物态方程如何确定? 等等。

 

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