WMAP 和精确宇宙学

 WMAP 的全称是Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,译为威尔金森微波各向异性探测器。WMAP 是以研究宇宙背景辐射(简称CMB)的先躯者大卫·威尔金森命名的,是继COBE (COSMICBACKGROUND EXPLORER)卫星之后的,又一颗以测量CMB 为目的进行全天空扫描的空间探测卫星,于2001 年6 月30 日升空。2003 年初WMAP实验组公布了WMAP 卫星运行一年的观测数据和物理结果,引起了科学界和社会界的广泛关注。当年年底被《科学》评为世界十大科技进展之一。     

B工厂实验宣布CP破坏新结果

在 2 0 0 2年 7月举行的国际高能物理会议上 ,两个Ｂ工厂 (美国的ＰＥＰⅡ和日本的ＫＥＫＢ对撞机 )实验组———ＢａＢａｒ和Ｂｅｌｌｅ分别报道了它们在Ｂ介子系统中考察ＣＰ破坏效应的最新结果 .它们测量了表征ＣＰ破坏程度的参数ｓｉｎ2 β :ＢａＢａｒ的结果为 0 74 1± 0 0 6 7± 0 0 33,Ｂｅｌｌｅ则为 0 719± 0 0 74± 0 0 2 5 .两者之间符合得很好 ,其所达到的精度已无可怀疑地将ＣＰ破坏效应确定了下来 .回想三年之前 ,Ｂ介子中的ＣＰ破坏还只是一个合理的推断 ,而今天ＣＰ破坏已被确认为粒子物理标准模型的基础 .但是 ,实…     

南极望远镜首次探测到宇宙微波背景辐射中的B-模式光偏振

<正>一个观测团队使用南极望远镜(SPT),已经对宇宙微波背景辐射(CMB)中的B-模式光偏振做出了首次探测(见图1)。在CMB中,这种具有微妙卷曲特性的偏振光组分早已被预言存在。作为宇宙大爆炸模型的关键预言之一,它的被证实将为暴胀理论的最终测试铺平道路。Chuck Bennett是美国马里兰州霍普金斯大学CMB观测站的首席科学     

普朗克卫星:揭开宇宙深层次的秘密

文章对宇宙微波背景辐射这一学科做了简单的介绍,并根据普朗克卫星2015年的主要宇宙学结果,重点阐述了测定宇宙学参数、测量引力透镜、测量B-模式极化及其与南极BICEP实验的关系、检验宇宙暴胀模型、检测暗能量模型,以及寻找"丢失的重子物质"等问题,并对观测宇宙学未来的发展进行了展望。     

南极红外巡天望远镜红外背景辐射抑制方法

南极Dome A被认为是地球上最为优秀的天文测光、观测台址,尤其在红外波段。为了充分利用Dome A的独特天文观测优势条件以及满足系外行星观测需求和为我国未来南极更大口径望远镜的研制提供经验,提出建造1m可见/红外巡天望远镜。通过掩星法探测系外行星,至少需要万分之五的测光精度,必须很好地抑制或降低系统光机结构的自身辐射。以南极1m可见/红外巡天望远镜为例,进行南极红外望远镜杂散光抑制方法方面的探讨。由于该望远镜采用一次直接成像光学系统,光学结构简单,但无法设置冷光阑,红外背景辐射抑制效率较低。在光学系统设计上把次镜设置为孔径光阑进行优化设计,再详细介绍主镜遮光罩,次镜遮光罩,以及杜瓦瓶内冷光栏的独特设计,通过模拟仿真,自身辐射在像面上的辐照度为6.8×10-10 W/m2,为天空背景辐射在像面上的照度五分之一以下,满足天文观测三分之一要求。     

~（56，57）Fe，~（59）Co（α，d）核反应及拉长态性质的实验研究

利用△Ｅ—Ｅ望远镜及Ｑ３Ｄ磁谱仪，在ＨＩ－１３串列加速器提供的３５ＭｅＶα离子束轰击下，测量５６，５７Ｆｅ，５９Ｃｏ（α，ｄ）５８、５９Ｃｏ，６１Ｎｉ核反应的精细能谱和微分截面角分布，微观ＤＷＢＡ近似用来分析实验数据．在５６Ｆｅ（α，ｄ）５８Ｃｏ核反应观测的９个强激发能级中，重点分析和讨论了６．７９ＭｅＶ和６．４ＭｅＶ能级的性质，观测到迄今所能看到的最高拉长组态（１ｇ９／２，１ｇ９／２）９和首次确认了６．４ＭｅＶ能级Ｊπ＝１＋．在５７Ｆｅ，５９Ｃｏ（α，ｄ）核反应测量中，未看到孤立强激发能级，它意味着强度分散在许多能级上，以致看不到孤立拉长态存在的实验证据．     

原子激光器研究的最新结果

１９９５年,在捕获原子的稀薄气体中玻色－爱因斯坦凝聚（ＢＥＣ）的实现,表明宏观数量的玻色粒子处在了单一的量子能态,宏观气体可以用单个波函数来描述．和激光腔中单一模式对光子的储存相类似,ＢＥＣ可看作被宏观布居的样品原子所占有的量子态．在激光中,用部分反射镜将相干光子束耦合出激光腔形成了激光,对应地,美国ＭＩＴ小组在１９９７年用射频耦合方式将原子从ＢＥＣ中输出,实现了原子激光器．这种激光器输出的是空间分布呈月牙形的原子脉冲,并且,在两团ＢＥＣ原子下落的相互重叠区用吸收成像法清楚地观测到了高反衬度的干…     

γ暴研究的重大突破：首次观测到γ暴的光学和X射线余辉

意大利和荷兰联合发射的卫星ＢｅｐｐｏＳＡＸ在１９９７年２月２８日探测到γ暴ＧＲＢ９７０２２８的Ｘ射线余辉，随后的地面和哈勃空间望远镜的观测证实在该位置上有一光学瞬变源。哈勃空间望远镜在此光学变源方位观测到一暗的河外天体。     

测量哈勃常数的技术革命

望远镜的口径越大 ,它的角分辨能力就越强 .据悉 ,我国将于 2 0 0 1年在贵州南部利用那里天然球面状喀斯特洼地建设一座直径为 5 0 0ｍ的超大型静止射电天文望远镜 .根据 1993年国际射电望远镜委员会的决定 ,这座中国境内的望远镜将与其他国家的几十座大型射电望远镜组成一个网阵 ,进而利用原子钟和计算机控制的干涉测量手段 ,将可以实现望远镜等效口径扩大到数千公里的高分辨观测 .基于射电望远镜阵列的长基线 (80 0 0ｋｍ)关联测量 ,早在 1995年已在北美洲地区实现 .不过 ,在那里每一台方位角可调的射电望远镜的口径只有 2 5ｍ .可以预计 …     

暗能量研究进展

1998年,美国两个超新星观测团队发现,今天的宇宙是在加速膨胀的,而推动宇宙加速膨胀的是一种不为当时人们所知的物质组分——暗能量。暗能量的存在是近年来粒子宇宙学研究领域最重要的发现之一,并为随后一系列的天文观测实验所支持。暗能量的物理性质已经成为当今宇宙学的一个研究热点,近年来已经取得了巨大的进展。本文将会回顾一下近些年来国内外在暗能量研究方面,特别是在利用天文观测数据限制暗能量性质方面所取得的进展,并展望未来的天文观测实验研究暗能量性质的可行性。     

暗能量研究进展

1998年,美国两个超新星观测团队发现,今天的宇宙是在加速膨胀的,而推动宇宙加速膨胀的是一种不为当时人们所知的物质组分——暗能量。暗能量的存在是近年来粒子宇宙学研究领域最重要的发现之一,并为随后一系列的天文观测实验所支持。暗能量的物理性质已经成为当今宇宙学的一个研究热点,近年来已经取得了巨大的进展。本文将会回顾一下近些年来国内外在暗能量研究方面,特别是在利用天文观测数据限制暗能量性质方面所取得的进展,并展望未来的天文观测实验研究暗能量性质的可行性。     

基于多视场星点椭圆率的望远镜主动准直方法

光学元件的准直失调会引起天文望远镜在观测过程中的像质退化,该问题在大口径快焦比的天文光学系统中更为突出。针对此问题,本文提出一种用于望远镜日常观测过程中的主动准直方法,通过星像解算实时校正副镜位置及姿态达到维持望远镜像质的目的。该方法基于多视场星点椭圆率,利用粒子群优化算法迭代求解望远镜光学元件失调量,从而校正由光学元件失调引起的低阶像差。利用1.6 m多通道测光巡天望远镜光学系统进行模拟仿真,求解副镜失调量残余误差小于1%,在系统设计公差范围以内。利用南极巡天望远镜AST3-3模拟及实验验证,表明该方法可高精度求解望远镜光学元件的失调误差。     

寻找一个自洽的常数

正在宇宙学发展的历程中,最伟大的发现是天文学家哈勃意识到了宇宙在膨胀。这一突破为我们了解宇宙年龄、微波背景辐射和宇宙大爆炸奠定了基础。哈勃是一位拥有天时地利人和机缘的天文学家。1923年,利用美国加州威尔森天文台2.5 m胡克望远镜,他在"旋涡星云"中观测到了造父变星,这类变星具有很好的周期-光度关系,可以用来测量距离。所得距离     

漩涡星系M31和椭圆星系M32CaⅡ三重线的等值宽度

利用天文台２．１６米望远镜的卡焦摄谱仪,我们观测了著名的漩涡星系Ｍ３１核区与盘区以及椭圆星系Ｍ３２长轴方向与短轴方向的近红外光谱。对这些区域的重要光谱特征－－ＣａⅡ三重线进行了测量,得到它们的等值宽度。     

α方石英振动光谱的计算

在价力场模型和已公布的α方石英喇曼光谱和红外光谱不完全的观测数据基础上，计算了α方石英振动光谱横模的全部基频和简正模式。基频的计算值和观测值符合较好。预言了至今尚未观测到的对称类Ａ２、Ｂ１各两个基频和Ｂ２的５个基频的位置。给出了α方石英的一组１０个力常数     

从2006年诺贝尔物理学奖谈起

2006年诺贝尔物理奖表彰马瑟和斯穆特教授,以他们为首的学者利用宇宙背景探索者卫星(COBE)的数据,证实宇宙微波背景辐射的黑体形式,并发现各向异性。这是对精确宇宙学这些重要成果的肯定。诺贝尔奖的网站记载了当天对斯穆特教授的电话采访:“作为这些观测的结果,作为被证实的大爆炸理论,现在很好地被接受了。是这样的吗?”斯穆特教授立即回答:“大爆炸理论是被接受的宇宙论。(我们)绝不能完全证实任何理论,不过,它是被接受的宇宙论。”在肯定大爆炸宇宙论的同时,斯穆特教授强调“绝不能完全证实任何理论”。这无疑是正确的;但也反映了以广…     

宇宙年龄问题

自适应光学技术的运用和空间望远镜修复的成功使人们可以观测到更遥远星系中的造父变星，并由此准确地定出这些星系离我们的距离、从这些距离可以推知哈勃常数Ｈ的值，从而估计出宇宙年龄。观测的初步结果表明，由此测得的宇宙年龄比由恒星的观测和理论得到的最老恒星年龄还低。这使得长期以来未获解决的宇宙年龄问题的矛盾变得更加尖锐。这一矛盾提示我们，在天体物理研究中，我们对一些非常重要的问题可能仍缺乏充分的了解．     

对外星生命的探索

据 2 0 0 1年 12月 1日出版的一期英国《新科学家》周刊报道 :天文学家们首次探测到太阳系以外的一颗行星上有大气 ,这就为寻找构成地球以外生命体的化学成分提供了可能。到目前为止 ,天文学家发现的围绕太阳之外的一些恒星运行的行星共有 76颗 ,但由于这些行星太暗淡 ,用现有的地基望远镜和空间望远镜都难于直接看清它们 ,更谈不上探索它们的大气组成了。ＨＤ2 0 94 5 8是一颗类似于太阳的黄色恒星 ,距离我们约 15 0光年。美国科学家布朗 (ＴｉｍＢｒｏｗｎ)和夏博尼安 (ＤａｖｅＣｈａｒｂｏｎｎｅａｎ)通过哈勃空间望远镜直接观测到了绕…     

蟹状星云脉冲星的TeV γ射线周期发射

利用自行研制的两台大气切伦科夫望远镜(ACT2和ACT3),在1995年秋至1996年春的观测季节对蟹状星云脉冲星进行了168小时(ACT2)和126小时(ACT3)的跟踪观测.分析这些数据没有发现有月或天时间尺度稳定的33ms周期的TeVγ射线发射,但发现两段持续几十分钟的暴发样本具有33ms周期.     

高红移Ia型超新星的搜索和宇宙的加速膨胀

观测研究表明,Ｉａ型超新星可以作为宇宙距离测量的标准光源,天文学家还从近邻Ｉａ型超新星光变的研究中得出可靠地确定其最高光度的方法,在此基础上,国际上两个相互竞争的研究集体经过几年的不懈努力,对高红移超新星进行了搜寻和观测。