天文物理和宇宙学现状简介

 关于宇宙和我们人类所在的太阳系结构问题,是人类文化历史中最古老的课题之一。这些问题的科学研究,也就是天文学,推动了物理学的发展,并且对哲学也产生了巨大的影响。今天,天文学已成为物理学不可分割的组成部分,研究它的目的是为了认识宇宙以及构成它的所有宏观部分的形成和发展。这就需要把经验研究,就是观测和实验,与理论研究结合起来,这样就使天文学必然与许多物理领域产生必不可少的联系,特别是与粒子物理、原子核物理、原子物理和等离子物理的联系。然而,近几年宇宙化学和生物天文学也正在得到重视。     

暗物质的直接实验探测

暗物质研究是21世纪粒子物理、天体物理和宇宙学最重要的前沿科学课题之一.暗物质被天文学中的引力效应所观察到,但对它的存在和认识仍旧是个谜.文章主要论述了对弱作用大质量暗物质粒子(WIMP)直接探测的基本原理、各种直接探测技术、当前的实验进展和发展方向.最后给出了最近的实验物理结果.     

暗物质问题简介

暗物质的属性问题是当代物理学面临的一大挑战.文章简要回顾了暗物质的发现历史,已有的暗物质观测证据和粒子物理中的暗物质候选者以及暗物质丰度起源相关理论,还介绍了近年来暗物质的空间间接探测和地下直接探测及其在理论上研究的新进展.     

暗物质理论研究进展

评述了天体物理中暗物质的发现以及标准模型所面临的问题,综述了解决这些问题及标准模型之外可能出现的新物理与暗物质的联系。介绍了暗物质粒子选择条件和可能的暗物质粒子的候选者;对圆柱形暗物质表面密度与星系和星系团暗物质晕的晕核半径的关系进行了讨论,与其他模型进行了比较,得出暗物质晕的特征半径r_*的暗物质表面密度分布不是一个普适量;并叙述了近几年暗物质研究中提出的新理论模型-Hidden dark matter,最后叙述了中国暗物质实验探测研究的进展,2016年底DAMPE的第一批数据有可能给出;中国锦屏地下实验室（CJPL）的CDEX和PandaX合作组的第一期实验没有发现暗物质粒子存在的信号,期待他们下期的实验。A review of the evidence of the dark matter found in universe and the problems faced by the standard model. To address these issues as well as the possible relationship between the new physics beyond the standard model and dark matter, and given the selection condition of dark matter and possible candidates of the weakly-interacting massive particles (WIMPs). The correlation between the column surface density and the halo core radius of the dark matter halos of galaxies and cluster of galaxies is discussed, and the other models are compared. We find that the surface density within the halo characteristic radius r* is not an universal quantity; The new model (hidden dark matter)proposed in the study of dark matter is described. At last, the research progress of dark matter experiment in China is commented. At the end of 2016, the first batch of DAMPE data may be given;No significant excess events of WIMPS were found in the first stage of both the CDEX and PandaX experiments located in the China Jinping Underground Laboratory(CJPL). Look forward to their the next stage of these experiments in CJPL.     

非重子冷暗物质粒子的研究进展

暗物质问题目前已受到物理学界的高度关注，因为这一课题的研究和进展，将直接影响到粒子物理、天体物理和宇宙学的发展方向。当前世界上已有一些大的实验组正在开展这方面的研究工作，并已取得了一定的结果；文章重点介绍两个重要的探测实验，即中意合作DAMA组（Dark Matter Group)100kg Nal（Tl）探测器阵列实验和美国的CDMS（Cold Dark Matter Search）实验组的低温探测器实验。详细介绍了DAMA实验的物理分析方法及其实验结果，并同CDMS实验结果进行了相应的比较。     

理解暗能量和暗物质之间的相互作用

从热力学角度研究了暗能量和暗物质之间的相互作用. 假设相互作用是平衡态上的涨落并考虑此涨落导致的熵的修正, 导出了相互作用的物理表述, 把我们模型和观测结果作了比较.     

粒子物理和宇宙学中的两片乌云——谈暗物质和暗能量

宇宙暗物质和暗能量是21世纪粒子物理和宇宙学研究中的两个重大的科学问题.文章首先简述了宇宙学研究的历史和现状以及对粒子物理学提出的新的挑战,接着较详细地介绍了暗物质、暗能量和反物质相关的科学问题以及在国际上这个研究领域近年来所取得的进展,最后展望了中国在暗物质和暗能量实验探测研究方面的前景.     

暗物质粒子湮没生成的反质子谱

在粒子物理最小超对称标准模型下,计算了X0X0→gg物理过程的反应截面.利用所获得的截面值给出了暗物质粒子Neutralino X0湮没生成的反质子谱.计算表明:反质子谱具有的可观性,为寻找暗物质粒子和超对称粒子提供了一种可能的途径.     

一个探索中的新的物质的统一的图像：最小的超对称的大统一理论

介绍了一种正在探索中的新的物质统一的图像，指出这一理论涉及粒子物理的基本问题以外，并和宇宙认，宇宙结构问题密切相联系，还回顾了１９７２年在云南落雪山上所观测到的一个长寿命带电的重粒子的事例，指出这一事例有可能成为进一步探索这些理论问题的重要线索，作者们还怀念曾对云南站大云雾室建造有贡献的几位师长们。     

非加速器实验物理的复兴

 非加速器实验,顾名思义,包括所有不使用加速器手段进行的粒子物理实验。如果从1912年发现宇宙线算起,它的历史已相当长久,加速器出现以前,宇宙线实验有过一段辉煌时期,在30年代发现了正电子和μ子,在40年代发现了π介子和K介子,对粒子物理学的建立与发展作出了重大贡献。50年代出现加速器以后,使用高流强人工束流的加速器实验成为粒子物理实验研究的主流,有力地推动着粒子物理的迅速发展,而“靠天吃饭”、流强极低的宇宙线实验仅在加速器当时达不到的“超高”能区起补充作用。但应指出,70年代初著名的大型³⁷Cl太阳中微子地下实验不仅获得重要物理发现,而且在实验方向与技术上作出了有意义的探索,堪称后来新一代非加速器实验的先驱。     

微观世界探索

论文系统地阐述了从原子、原子核到基本粒子内部结构研究的历史及现状，讨论了微观物理理论和实验研究的前景和展望．论文还阐述了微观物理与宏观物理(宇宙论和天体物理等)的结合与交叉，以无可争辨的实验事实阐明了微观世界和宏观世界的无限性．     

改进物理教学 培养新世纪人才

 21世纪科学知识快速更新,高新技术成为最活跃的生产力。传统的物理教学模式已远远不能适应时代的要求,因此21世纪的物理教育工作者,必须对新时期的物理教学进行全面深入的研究。     

强场X射线激光物理

相干X光,特别是X射线自由电子激光技术的发展提供了一种新的产生超强光场的途径.由于其较高的光子能量、高峰值功率密度与超短的脉冲长度,有望将强场激光物理从可见光波段推进到X光波段.目前,基于X射线的非线性原子分子物理已取得了初步进展,随着X射线光强的提升,相互作用将进入相对论物理、强场量子电动力学(quantum electrodynamics,QED)物理等领域,为激光驱动加速与辐射、QED真空、暗物质的产生与探测等带来新的科学发现机会.本文对强场X射线激光在固体中的尾场加速、真空极化、轴子的产生与探测等方面进行介绍,旨在阐明X射线波段强场物理在若干基础前沿与关键应用方面的独特优势,并对未来的发展方向进行展望.     

宇宙线天体物理研究进展

由于天体粒子物理涉及的研究领域太宽,本文拟以宇宙线总的能谱特征为线索,分段介绍各能区的研究前沿,总结有关宇宙线的起源、传播和成分的理论模型和相应的观测实验进展,并简要介绍相关的高能领域,例如γ暴(GRB),中微子,暗物质,超对称(SUSY),大统一理论(GUT)。这些理论在某种程度上暗示着极高能宇宙线的产生机制,并可能意味着需要新的超出标准粒子物理模型的理论来解释GZK截断(GZK Cutoff)的疑难问题。对高能天体物理的研究可以拓宽人类对早期宇宙的认识,为新物理理论模型提供检验的证据,为人类认识自然提供了另一扇窗口。     

宇宙线天体物理研究进展

由于天体粒子物理涉及的研究领域太宽,本文拟以宇宙线总的能谱特征为线索,分段介绍各能区的研究前沿,总结有关宇宙线的起源、传播和成分的理论模型和相应的观测实验进展,并简要介绍相关的高能领域,例如γ暴(GRB),中微子,暗物质,超对称(SUSY),大统一理论(GUT)。这些理论在某种程度上暗示着极高能宇宙线的产生机制,并可能意味着需要新的超出标准粒子物理模型的理论来解释GZK截断(GZK Cutoff)的疑难问题。对高能天体物理的研究可以拓宽人类对早期宇宙的认识,为新物理理论模型提供检验的证据,为人类认识自然提供了另一扇窗口。     

Klein-Gordon方程Q球解中能量稳定性和扰动研究

本文研究了一种复标量场模型中的双层Q球解,在解析形式下计算了Q球荷和能量. 同时,分析了其能量稳定性质,通过Klein-Gordon 方程获得了Q球能量的扰动表达式. 另外,还讨论了Q球暗物质产生的物理效应. 关键词： Klein-Gordon方程 Q球解 能量稳定性与扰动 暗物质     

在大型强子对撞机上的CMS实验

LHC(large hadron collider)是目前世界上能量最高的强子对撞机.CMS(compact muon solenoid,中文译名是紧凑型缪子螺线管探测器)是LHC上的主要实验计划之一,其目标就是要寻找Higgs粒子或者超出标准模型的其他新粒子,探清自然界的电弱破缺机制,以及寻找暗物质.CMS实验位于高能量和高亮度的最前沿,是21世纪初人类认识微观世界最重要的物理实验之一.中国参加了这项国际合作,制作了部分μ子探测器、磁铁支架、电子学和地板等,目前转入物理研究工作,争取在物理研究中作出有显示度的贡献.文章简要介绍了CMS探测器以及CMS实验的目标和意义.     

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     

计算物理国家级重点实验室简介

计算物理国家级重点实验室是国家投资建设的科技重点实验室，１９９２年成立并对外开放，它的承建单位是北京应用物理与计算数学研究所．计算物理国家级重点实验室主要从事计算物理、计算力学和计算数学的基础性研究．众所皆知，在近代科学中，科学计算已成为与理论研究、...