对天体等离子体中铝发射谱的理论研究

超强超短脉冲激光产生的高温、高密、强磁场等离子体与天体等离子体在许多方面都有很强的相似性,这使得某些天体物理过程的实验室模拟成为可能.对天体等离子体中的铝发射谱进行了理论模拟,结果显示,利用激光等离子体的发射光谱,可以在实验室获得天体上难于观测的光谱范围并为天体物理学研究提供丰富的信息. 关键词： 实验室天体物理 激光等离子体 发射谱     

与天体物理相关的光电离等离子体的实验室研究

光电离等离子体在天体物理环境中普遍存在,并且由于与黑洞等致密天体紧密关联而具有重要的研究意义.近年来,随着大功率强激光及Z箍缩技术的发展,在实验室中实现了天体环境中的光电离等离子体和光电离过程的模拟.这为验证光电离理论模型的可靠性和准确性,以及认识天体物理环境中的光电离过程及其物理环境的诊断提供了重要的新手段.文章介绍了与天体物理相关的光电离等离子体的实验室研究进展.     

用激光等离子体实验对天体物理动力学过程进行模拟的可行性研究

采用当前最先进的激光装置与物质相互作用,可以获得与天体物理过程中相同或相似的条件,并进而开展利用激光等离子体模拟天体物理现象的实验.然而,激光等离子体为微米空间尺度、纳秒存活时间,而天体物理对象则为宇宙学的极大的时间与空间尺度,对在物理上和实际操作上将这两种表面上存在巨大差异的物理过程对应起来从而利用激光等离子体研究天体物理过程的可能性进行了讨论,特别是对利用国内的激光装置开展模拟实验的可行性进行了讨论 关键词： 超强激光 实验室天体物理学 标度变换 流体动力学     

实验室天体物理学中的标度变换

采用当前最先进的激光装置,可以获得与天体物理过程中相同或相似的条件,因此实验室天体物理学已成为激光等离子体物理学家位深感兴趣的研究内容,也同时成为天体物理学家所关注的问题,然而,激光等离子体为微米级的空间尺度和纳秒或更短的时间尺度,而天体物理的对象则为宇宙学的极大的时间与空间尺度,文章讨论了在物理上和实际操作上将这两种表面上存在巨大差异的物理过程对应起来,从而为利用激光等离子体研究天体物理过程中提供了可能性。     

强激光天体物理学研究

用激光等离子体相互作用对天体物理过程进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家深感兴趣的重要前沿领域.文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性,论述了由前者模拟后者的物理依据,即相似性原则和定标规律.在此基础上,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁.     

强激光天体物理学研究——在强激光实验室中模拟某些天体物理过程(Ⅰ)

用激光等离子体相互作用对天体物理过程进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家深感兴趣的重要前沿领域 .文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性 ,论述了由前者模拟后者的物理依据 ,即相似性原则和定标规律 .在此基础上 ,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究 ,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用 ,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁     

强激光天体物理学研究—在强激光实验室中模拟某些天体物理过程（Ⅰ）

用激光等离子体相互作用对天体物理过程中进行模拟研究已成为当前世界物理和天文学家感举的重要前沿领域,文章比较了强激光作用下产生的等离子体与天体物理条件下的等离子体之间在内部物理过程的相似性,论述了由前者模拟后者的物理依据,即相似性原则和定标规律,在此基础上,回顾和评述了当前已经在高离化态光谱学、类天体等离子体状态方程和辐射不透明度以及流体动力学不稳定性等方面开展的强激光天体物理学的研究,这些研究对于理解超新星、白矮星、中子星以及巨行星、褐矮星等领域的天体物理过程起到了极大的作用,并正在成为联系天体物理理论模拟和观测的中间桥梁。     

核天体物理实验研究

研究微观世界的核物理与研究宏观世界的天体物理自然融合形成了前沿交叉学科——核天体物理。核天体物理的主要研究目标是应用核物理的知识和规律来阐释宇宙演化进程中化学元素合成及演化过程、时间标度、天体环境和天体场所,来说明恒星中核燃烧产生的能量及其对恒星结构和演化的影响,来认识致密天体的结构和性质。文章阐述了核天体物理研究的意义和现状,介绍了有关基本概念和天体网络模型所需的核物理输入量以及广泛应用的一些实验方法,同时扼要地分析了利用国内大科学装置开展核天体物理研究的可行性。最后对未来我国深地科学与工程实验室的建设前景做了展望。     

天体辐射不透明度的实验室研究

天体辐射不透明是天体物理中一个非常重要的基本物理量，其理论计算结果的验证以往只能借助天文观测，激光技术的重大突破，使得天体物理学家可以在实验室里模拟天体等离子体中的辐射输运过程，这为更加深入地了解辐射不透明度提供了极好的实验手段。     

实验室天体物理研究进展

近年来,随着高功率激光实验装置的广泛应用,成像技术和模拟分析技术水平的进一步提高,实验室天体物理研究取得了一些新的重要进展,如激光等离子体实验中对流等离子体磁场结构,冲击波中磁场的湍流放大效应,实验室模拟原恒星喷流中磁场的准直效应和太阳风与偶极磁场之间相互作用等方面的研究。这些研究加深了人们对原恒星以及Herbig—Haro天体喷流、超新星遗迹冲击波、地球磁层中磁场活动等天体物理现象的理解。文章对上述几个方向进行了介绍,并对未来研究方向做一些展望。     

Laser cosmology

Recent years have witnessed tremendous progress in our understanding of the cosmos, which in turn points to even deeper questions to be further addressed. Concurrently the laser technology has undergone dramatic revolutions, providing exciting opportunity for science applications. History has shown that the symbiosis between direct observations and laboratory investigation is instrumental in the progress of astrophysics. We believe that this remains true in cosmology. Current frontier phenomena related to particle astrophysics and cosmology typically involve one or more of the following conditions: (1) extremely high energy events;(2) very high density, high temperature processes; (3) super strong field environments. Laboratory experiments using high intensity lasers can calibrate astrophysical observations, investigate underlying dynamics of astrophysical phenomena, and probe fundamental physics in extreme limits. In this article we give an overview of the exciting prospect of laser cosmology. In particular, we showcase its unique capability of investigating frontier cosmology issues such as cosmic accelerator and quantum gravity.     

Promising lines of investigations in the realms of laboratory astrophysics with the aid of powerful lasers

The results of work on choosing and substantiating promising lines of research in the realms of laboratory astrophysics with the aid of powerful lasers are presented. These lines of research are determined by the possibility of simulating, under laboratory conditions, problematic processes of presentday astrophysics, such as (i) the generation and evolution of electromagnetic fields in cosmic space and the role of magnetic fields there at various spatial scales; (ii) the mechanisms of formation and evolution of cosmic gamma-ray bursts and relativistic jets; (iii) plasma instabilities in cosmic space and astrophysical objects, plasma jets, and shock waves; (iv) supernova explosions and mechanisms of the explosion of supernovae featuring a collapsing core; (v) nuclear processes in astrophysical objects; (vi) cosmic rays and mechanisms of their production and acceleration to high energies; and (vii) astrophysical sources of x-ray radiation. It is shown that the use of existing powerful lasers characterized by an intensity in the range of 10¹⁸–10²² W/cm² and a pulse duration of 0.1 to 1 ps and high-energy lasers characterized by an energy in excess of 1 kJ and a pulse duration of 1 to 10 ns makes it possible to perform investigations in laboratory astrophysics along all of the chosen promising lines. The results obtained by experimentally investigating laser plasma with the aid of the laser facility created at Central Research Institute of Machine Building (TsNIIMash) and characterized by a power level of 10 TW demonstrate the potential of such facilities for performing a number of experiments in the realms of laboratory astrophysics.     

我国核天体物理前沿研究进展

核天体物理是研究微观世界的核物理与研究宏观世界的天体物理融合形成的交叉学科,其主要研究目标是:宇宙中各种化学元素核合成的过程、时间、物理环境、天体场所及丰度分布;核反应（包括带电粒子、中子、光子及中微子引起的反应、β衰变及电子俘获）如何控制恒星的演化过程和结局。近十多年来获得的大量实验和理论研究使核天体物理研究进入了一个蓬勃发展的新阶段。文章总结了以兰州重离子加速器、北京串列加速器和国家天文台为基础,结合国际合作,在核天体物理研究领域对直接测量、间接测量、衰变测量、质量测量、理论计算、网络计算、天文观测等关键科学问题进行的研究进展。也展望了核天体物理的关键科学问题,这些关键问题包括:（1）在地面实验室、尤其是地下实验室开展天体物理能区重要热核反应截面的直接测量;（2）高能区带电粒子反应截面向天体物理能区的合理外推;（3）恒星平稳核燃烧阶段和爆发性天体事件中关键核反应截面的间接测量;（4）爆发性天体事件中所涉及的大量远离稳定线核素的质量、衰变特性和共振态性质的研究;（5）建立并不断完善核天体物理数据库,发展网络模拟程序,系统研究元素核合成的天体场所、丰度分布;（6）宇宙中铁以上元素的来源之谜。Nuclear astrophysics is an interdisciplinary research field. It composes of nuclear physics, which studies micro phenomena, and astrophysics which studies macroscopic phenomena in our world. The main research goals of nuclear astrophysics are:(1) how, when and where chemical elements are synthesized and what is their final abundance distribution in the universe; (2) how nuclear processes (reactions induced by charged particles, neutrons, photons and neutrinos, beta decays and electron capture processes) determine the evolution and the ultimate fate of stars. At present, nuclear astrophysics has been developed into a new prosperous stage with a huge number of experimental and theoretical progresses. This paper summarized the current progress of nuclear astrophysics in China, in the subfiels of direct and indirect measurement of key reactions, measurement of mass and decay, as well as the theoretical calculation and network simulation. In present paper, the prospects to solve the key scientific nuclear astrophysics problems are represented. These key problems include (1) direct measurement of important reactions at astrophysical energies in the laboratory on the earth surface and in the underground laboratory; (2)extrapolation of cross sections at higher energies for the reactions induced by charged particles; (3) indirect measurement of key reactions in the hydrostatic and explosive nuclear processes; (4) study of the mass, the properties of decay and resonant states for the nuclides far from the stability line in explosive astrophysical events; (5) establish and improve the database for nuclear astrophysics, and develop network simulation codes, and systematically study astrophysical sites and abundance distribution of nucleosynthesis; (6) origin of the elements heavier than iron in the universe.     

强激光产生的强磁场及其对弓激波的影响

强激光照射金属线圈后,会在打靶点附近的背景等离子体中诱发冷电子的回流,在金属丝内形成强电流源,从而产生强磁场.本文利用神光II高功率激光器产生的强激光照射金属丝靶,产生了围绕金属丝的环形强磁场.利用B-dot对局域磁感应强度进行了测量,根据测量结果,结合三维模拟程序,反演得到磁场的空间分布.再利用强激光与CH平面靶相互作用产生的超音速等离子体撞击该金属丝,产生了弓激波.通过光学成像手段研究了磁场对冲击波的影响,发现磁场使得弓激波的轮廓变得不明显并且张角变大.同时,通过实验室天体物理定标率,将金属丝表面等离子参数变换到相应的天体参数中,结果证明利用该实验方法可以在实验室中产生类似太阳风的磁化等离子体.     

高能量密度氘、氦的第一原理研究进展

极端条件下氘、氦的研究对于凝聚态物理、等离子体物理、天体物理以及惯性约束聚变的研究具有重要意义.文章综述了近年来温稠密区、热稠密区以及低温高压区的最新研究进展,归纳了尚待解决的科学问题,从而为进一步的研究提供参考.     

实验室天体物理学简介

超短脉冲强激光与因体靶相互作用产生的高温高压、高密、高磁场、大加速度等性质与太阳及其他许多恒星中的物理条件非常相似,通过实验室 里模拟研究这种等离子体中的辐射输运、大尺度流体不稳定性、热核反应等过程,对于天体物理学家了解太阳和其他恒 中的物理过程提供了极好的实验手段。