宇宙线是从哪里来的——太阳是否为宇宙线源

1912年奥地利物理学家维克托·赫斯通过高空气球实验证明了地球之外存在一种穿透能力很强的辐射,这些辐射自上而下进入大气层并与大气发生相互作用使大气发生电离。     

太阳宇宙线耀斑中的甚高能粒子发射

对1972年8月在海拔3200m高山上利用大型云室组研究甚高能核作用的数据,进行了日计数率随时间变化的分析研究,发现在8月4日和8月7日两个大的太阳质子耀斑期间,事例计数率高出邻近期间日平均计数率的标准偏差三倍.其相应的初级宇宙线能量为10¹³eV左右.     

太阳宇宙线耀斑中的甚高能粒子发射

对1972年8月在海拔3200m高山上利用大型云室组研究甚高能核作用的数据,进行了日计数率随时间变化的分析研究,发现在8月4日和8月7日两个大的太阳质子耀斑期间,事例计数率高出邻近期间日平均计数率的标准偏差三倍。其相应的初级宇宙线能量为10~(13)eV左右.     

用羊八井太阳宇宙线探测装置对太阳耀斑中子的初步探测

羊八井的地理优势特别适合于对太阳耀斑中子的观测.中日双方合作在羊八井建造了太阳中子望远镜和中子监测器,准备在第23太阳活动周的峰年到来之际,对太阳耀斑中子进行观测.设备于1998年10月开始采集数据,并在1998年11月28日观察到伴随一次X3.3级耀斑的计数超出.本文报道初步的探测结果.     

10TeV宇宙线的太阳阴影与太阳活动的关联

利用1990年6月至1993年10月间采集的数据,西藏空气簇射阵列(海拔高度4300m)以5.7σ、7.1σ的显著性观测到了10TeV宇宙线的太阳阴影和月亮阴影;研究发现,行星际磁场效应使太阳阴影偏向西0.62°,南0.22°:仔细研究了太阳阴影与太阳活动及其不对称性的关联,对太阳阴影位置的偏转发其变化行为给出了新的定性解释.     

用量纲分析法求解太阳宇宙线扩散对流方程

太阳宇宙线在行星际空间的传播,包括行星际不规则磁场中的扩散和太阳风对流这两种物理过程.应用量纲分析法可以解出现有许多能化为贝塞尔函数的方程,得到与常用分离变量法完全相同的结果.为了求出均匀无限介质中扩散对流方程的解,我们引入反映粒子扩散和对流特征的无量纲参数.在扩散为主导的情况下,解在形式上类似于以对流速度运动的源的扩散,另一对流修正项可按对流参数的幂级数展开,其系数是扩散参数的广义超几何函数组成的级数.这种解的物理概念清楚,适用于讨论中等能量（E_p≥10¹Mev）以上太阳宇宙线上升期特性.     

太阳宇宙线地面增强事件(GLE72)峰值能谱研究

太阳宇宙线地面增强事件(GLE)能谱可以提供宇宙线加速和传播过程的重要信息.利用GOES15卫星和地面中子堆实验数据分析了最近一次GLE事件(2017年9月GLE72)的质子峰值能谱,得到卫星观测能段的质子峰值能谱的能谱指数为1.88,中子堆观测能段的能谱指数为4.86.利用高能太阳粒子的二重加速机制对能谱结果进行了定性的理论解释. GLE72质子峰值能谱结果对LHAASO等大型地面宇宙线观测阵列中更高能量粒子具有重要参考价值.     

宇宙线的起源

在四十多年以前,发现了宇宙线。立刻就产生了关于这一新辐射的起源问题。但是在很长的时间内,只能停留于建立纯粹的假说。因为不只对于太阳系与星际介质内,甚至对于大气边缘的初级宇宙线的知识,也还一无所有。在1948-1950年确定,初级宇宙线的组成除质子外还有各种元素的原子核。最后,1950-1953年基于射电天文学的资料,作出关于银河系内外宇宙线分布的确定论断。这样;就开始能够以观测为基础通过计算研究宇宙线。苏联学者基于这些原则所建立的宇宙线起源理论,近几年来已赢得日益广泛的承认。本文的目的在于阐述这一理论,并且,自然地,我们将限于考虑由于初级宇宙线的研究与射电天文学的观测所得的那些实验资料。     

宇宙线的百年研究

二十年的大气电离之谜导致了宇宙线的发现．宇宙线的研究打开了粒子物理学的大门．而今天，宇宙线又为银河系外的天体物理学开启了一扇窗口．     

超高能宇宙线

宇宙线是以接近于光速在空间穿行的粒子，这些粒子大多是质子，有时是重原子核．在地面探测到的一些宇宙线来源于宇宙里发生的剧烈事件，如超新星爆发．但我们至今仍不知道曾经探测到的自然界中最高能量粒子的来源．     

宇宙线是否带电

<正>1.宇宙线的发现与新问题19世纪初,物理学家们发现了空气电离的现象,并开展了一系列实验测量,探究空气电离之谜^[1]。物理学家通过测量电离率与海拔的关系,从而确定了这些神秘射线来自于外太空^[2],继而有了“宇宙射线”的概念。宇宙射线的发现吸引了众多物理学家的兴趣,人们对于这一神秘射线的发现充满了好奇和怀疑。虽然奥地利物理学家维克多·赫斯的实验结果清晰表明电离率会随着海拔升高而增加,但是依然有很多物理学家对这一发现提出了质疑,其中就包括美国著名实验物理学家罗伯特·安德鲁·密立根。密立根于1909年设计了著名的“油滴实验”,     

水桶中的宇宙线

在我们“真空”的宇宙中,时刻在飞行着各种高能粒子(各种原子核、电子、伽马光子等),我们称之为原初宇宙线。通过“重走宇宙线发现之旅”系列课程《宇宙线发现之旅”》《有多少宇宙线穿过我们的身体》《电离之谜》,我们已经知道,当它们飞向我们的地球时,在高空会与地球大气的氮、氧等原子核碰撞,产生很多次级粒子,次级粒子再碰撞产生更多的次级粒子,这一过程叫广延大气簇射。这些次级粒子中短寿命的如π、K介子等很快衰变,γ光子和电子也很快将能量损失殆尽,在到达人类生活的海平面高度的时候,宇宙线次级粒子的主要成分就变成了寿命相对长、能量损失小的缪子(μ子)。     

利用宇宙线直接测量结果对初级宇宙线能谱参数的调整

由JACEE?,RUNJOB和SOKOL等宇宙线直接测量结果和刚度截断模型,对于10¹⁴—10¹⁶eV能区的初级宇宙线微分能谱参数进行调整.利用调整后的能谱与选取QGSJET模型的CORSIKA程序进行EAS模拟,同HD,PD谱进行对比研究.采用相同的标准对模拟数据与实验数据进行分析.结果表明,调整后的谱和HD谱的模拟结果与甘巴拉山乳胶室实验结果符合较好,而PD谱的模拟结果与实验结果偏离较大.     

银河宇宙线的统计模型

假设能量低于3×10^l8eV的宇宙线主要起源于银河系超新星爆发,用各向同性弥散传播模型详细研究了铁核的非定态空间密度分布,考虑到原初宇宙线的成份和河外宇宙线的影响,以及银河系超新星在空间和时间上的一个合理分布,该统计模型能很好解释10¹²—10²⁰eV宇宙线的观测谱.     

超高能宇宙线的研究

本文分四个部分讨论了超高能宇宙线的现象:(1)超高能宇宙线的一些特性:原初宇宙线的能谱和成份。(2)超高能宇宙线与核的相互作用。(3)广延大气簇射的一些实验结果。(4)稀有现象。文章还评述了超高能宇宙线的几点倾向性结论。     

宇宙线与超新星的关联

宇宙线是存在于恒星际、星系际间的超高能粒子流,主要是由原子核(其中,主要是氢原子核,即质子)、电子等组成。1912年,维克托.赫斯(VictorHess)在一次高空气球飞行实验中首次记录到宇宙线。经过了90多年的发展,如今宇宙线观测的能量范围已能从低能区(107eV)到高能区(1021eV),直跨13个数量级,流量落差达30多个数量级,其能谱的总结构呈现为非热幂律谱特征,即流量(N)与能量(ε)的关系满足N(ε)=Aε-α,但是整体能谱曲线在1015eV和1019eV附近都有明显的折断,我们把这些折断处分别称之为“膝”和“踝”,相应的在这些不同能量段上的幂律指数α…     

超高能宇宙线的研究

本文分四个部分讨论了超高能宇宙线的现象:(1)超高能宇宙线的一些特性:原初宇宙线的能谱和成份。(2)超高能宇宙线与核的相互作用。(3)广延大气簇射的一些实验结果。(4)稀有现象。文章还评述了超高能宇宙线的几点倾向性结论。     

近年的宇宙线物理研究

本文在介绍宇宙线物理研究的一般情况之后，侧重介绍近年来对超高能粒子物理、甚高能和超高能的宇宙γ源、宇宙中微子和宇宙暗物质的研究情况．